电解铝行业清洁生产实践

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电解铝行业清洁生产实践

周蕾1张立民1孙宏1叶青2

（1.本溪市环境科学研究所，辽宁本溪117021；2.抚顺市顺城区环境保护局，辽宁抚顺113006）

摘要：概述了电解铝行业清洁生产实践，分析说明企业实施清洁生产后，能够达到污染减排、节能降耗、提高企业经济

效益的目的。

关键词：电解铝行业；清洁生产；污染减排；节能降耗Abstract：Thecleanerproductionpracticeofelectrolyticaluminumindustrywassummarized,thepurposeofachievingpollutionreduction,energysavingandlossreductionaswellasimprovingeconomicbenefitscouldbeachievedafterimplementingcleanerproductionintheenterprises.Keywords：electrolyticaluminiumindustry;cleanerproduction;pollutionreduction;energysavingandcostreducing中图分类号：X38文献标识码：A文章编号：1674－1021（2011）03-0043-03

1引言

电解铝企业在发展过程中面临很多问题，定期

对电解铝企业实施清洁生产审核是十分必要的，同时对生产过程进行定期检查、评价，不断地消减污染，消除事故隐患，也是企业可持续发展的需要。以此为契机，推动电解铝企业传统经济发展模式的转变，降低污染物排放总量，减少环境事故隐患，改善环境质量。通过电解铝清洁生产实践，为电解铝业全面实施清洁生产审核提供技术支持和导向，将会全面提升电解铝清洁生产审核工作的执行水平和效率，促进电解铝业污染控制技术推广，真正全面实现电解铝业节能降耗、减污增效［1］。

国内电解铝产量最大的省份都相对集中在中部

和西部地区，电解铝产量多的省（区）为河南、山东、山西、青海、内蒙古。电解铝生产力格局形成的主要原因，一是这些省（区）煤电资源相对富裕；二是电解

但也给铝主要原料氧化铝资源丰富，保障供给率高。

当地的生态环境带来了更大的压力。从生产力布局

调整布局正成为当务之急。角度分析，优化结构、

“十一五”期间，电解铝的产量不断攀升，已经严重影响了氧化铝价格，同时也是造成国内电力、煤炭紧张的主要原因之一，特别是产能、产量的增长超过

基于这种状况，国家发展和了国内实际需求的增长。

改革委员会2007年下达了《铝行业准入条件》第64号，公告要求“报请核准的电解铝淘汰落后生产能力置换项目及环保改造，必须采用200kA及以上大型预焙槽工艺，且新建生产线阳极效应系数要小于0.08个/槽日，严禁将已淘汰自焙槽重新改造”，力争在“十一五”末期电解铝企业全部采用160kA以上预焙槽冶炼工艺，新改造的电解铝生产能力综合交流电耗必须低于14300kW·h/t铝；电流效率必须高于94%。现有电解铝企业综合交流电耗应低于14450kW·h/t铝；电流效率必须高于93%。没有达到上述指标的不予准入。同时要求“新改造的电解铝生产能力、氧化铝单耗要低于1920kg/t铝，原铝液消耗氟化盐低于25kg/t铝，阳极碳块单耗低于410kg/t铝，现有电解铝企业，氧化铝单耗要低于1930kg/t

2我国电解铝行业现状

我国电解铝工业经历了50多年的发展，到目前

为止，已逐步成为电解铝生产大国，但大容量预焙电解槽的开发技术尚未经过生产过程的逐步完善，特别是在生产运行实际中缺乏应有的技术积累和支撑。由于在生产领域中深层技术开发不足，导致了实际运行指标与国际先进水平存在着一定差距。国内160kA以上的大型预焙槽产能已占83%，300kA以上的槽型占27.75%，并在逐步扩大。350kA槽型已400kA电解槽正在实验之中，总生产能经投产使用，力约637.6万t/a［2］。

收稿日期：2011－01－17；修订日期：2011-03-09。

作者简介：周蕾，女，1963年生，高级工程师，主要从事环境科研与环境影响评价工作。

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环境保护与循环经济

铝；原铝液消耗氟化盐低于30kg/t铝，阳极碳素单耗低于430kg/t铝，新水消耗低于7.5t/t铝，现有企业要通过提高技术水平加强管理降低资源消耗，在‘十一五’末期达到新建企业标准”。国内电解铝生产工艺技术已经达到了相当高的水平；160kA以上大型预焙槽成为了电解铝生产设备槽主流设备；升级换代满足电解铝生产的产业政策要求，整体赶上国际先进水平是可以实现的［3］。

3电解铝业资源能源消耗及环境污染总体状况

3.1

资源消耗

电解铝企业是消耗资源、能源大的行业，其中消耗的氧化铝、电力、阳极碳块、氟化盐等都是不可再生的资源。如何确保有限的资源得到最好的科学有效利用，是铝电解业能否持续发展的重要课题。降低资源的消耗水平是电解铝业“节能减排、降耗能源、

增效”目标最终得以落实的有效途径。

电解铝生产的经济技术物耗指标主要是：氧化铝、阳极碳块、氟化盐。选取河南某铝厂较为先进指标与加拿大Alouette铝厂进行比较，估算氧化铝、阳极碳块消耗水平，对氧化铝电力承载能力进行粗略评估，见表1。

表1电解铝生产的经济技术物耗指标比较［4］

指标

槽型（kA）产能/万t

1

氧化铝单耗（/kg·t铝-）1

/kg·t铝-）阳极碳块单耗（

河南某铝厂

30020.0193542094.38

加拿大

Alouette铝厂

33024.5191539095.1012967

万t。国内有限的氧化铝资源承载能力非常脆弱，显然抗风险能力不足。3.1.2电力消耗

电解铝是电力消耗的行业，电力消耗量占有色

按照对比指标核算，电解金属行业总消耗量的70%。

铝综合交流电耗为13745kW·h/t铝，已经达到国际铝协会制定原铝14600kW·h/t铝的目标。按照2008年电解铝产量估算，耗电量为1811.12亿kW·h，中国有色金属工业协会制定的“十一五”节能减排工作总体规划要求，到2010年，电解铝综合交流电耗要低于14300kW·h/t铝，按照上述指标估算，2010年电解铝耗电量为1884.35亿kW·h。3.2环境污染状况

电解铝业是污染较重的产业，同时面临着资源存量不足和环境承载能力脆弱的双重压力。高强度资源消耗和污染物的排放迫切需要电解铝业选择清洁生产、循环经济的发展模式。尽管电解铝技术不断进步、污染控制措施不断完善，但是污染物排放不能忽视。目前，国内电解铝企业已经全部采用先进大容量预焙槽，烟气均采用干法净化，污染物产生量和排放量控制在最低水平。通过国内部分电解铝企业调查资料表明，净化系统正常运转时，氟化物净化率达到99%，粉尘浓度可以控制在15mg/m3以下。除尘系统操作状态良好时，粉尘排放浓度可低于10mg/m3以下。氟化物是电解铝产生的特征污染物，生产过程中排入大气的氟化物多少是由产生量、槽集气效率和烟气净化效率所决定的。国内外预焙电解槽均采用氧

高效的净化技术。化铝吸附干法净化，它是一种成熟、

国内典型预焰槽电解铝烟集气净化效果见表2。

表2企业

电解槽烟气集气效率和净化效率

集气净化单槽排

槽型净化技术效率/效率/烟量/

3-1

（%）（%）（m·h）

电流效率（/%）

1

原铝直流电耗（/kW·h·t铝-）13043

3.1.1氧化铝、阳极碳块消耗

按电解铝产量20万t估算，氧化铝消耗38.5万t，阳极碳块消耗10.36t。按照行业内统计资料数据，2008年国内电解铝产量为1317.66万t，那么国内电解铝业消耗氧化铝为2517.25万t，阳极碳块消耗30kg/t铝。与国外加拿大Alouette铝厂相比，氧化铝多消耗10kg/t铝，阳极碳块多消耗30kg/t铝。2008年国内氧化铝产量为2278.41万t，氧化铝供应缺口为238.84万t。如果按电解铝平均氧化铝单耗1930kg/t铝估算，则需要氧化铝2540.08万t，缺口为261.67

中铝贵州分公司二电解160干法管道吸附98.2199.236000

中铝贵州分公司一电解160干法管道吸附97.4399.316100中铝广西分公司新安铝厂焦作万方郑州龙祥铝业三门峡天元铝业关铝公司抚顺铝业伊川铝业

160干法管道吸附97.4098.27

—

160干法管道吸附98.0098.706000280干法管道吸附98.3099.208000160干法管道吸附98.0098.206000190干法管道吸附98.0099.006500190干法管道吸附97.0099.406000200干法管道吸附98.5099.006500300干法管道吸附98.5098.809000

山西华泽铝业350干法管道吸附98.5099.009000注：以上数据均为验收监测实际值。

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典型200kA电解烟气净化系统污染物实际检测结果见表3。

表3

项目

净化系统总排烟量（/m3·h-1）进入烟气净化系统氟（/kg·h）

-1

烟气净化采用连续计量到国内先进。污染控制上，

“组合式”输送技术和n型（到Ⅱ型）喷射两级逆流吸附干法净化技术，建设完成了5套烟气在线监测装置。主要特征污染物氟化物吨铝排放指标为0.576kg，处于国内领先水平。污染物总量消减明显，周围生态环境质量得到持续改善，电解铝生产线年回收利用的氟化物近5000t，吨铝能耗平均降低2000kW·h，实现了低污染、低能耗、高科技的内涵发展。

中铝广西分公司通过清洁生产审核充分认识职业健康基础上的更高到清洁生产是安全生产、

已实施531项。要求。寻求清洁生产方案629项，

主要污染物大部分得到削减，并且做到达标排放，其中电解铝厂年消减粉尘366.5t，氟化物消减716t，废水实现零排放。节能效果突出，电解铝单位产品综合能耗由1823.25kg标煤下降为1799.75kg标煤。方案的实施给企业带来的经济效益达3.38亿元。

200kA烟气净化污染物排放状况［5］

排放状况1338502273.4

气固氟98.9%~99.0%；

氟98.1%~98.4%2.36

固氟1.084~2.250；气氟0.096~0.19599.921~35

氟净效率（/%）

净化系统氟排放量（/kg·h-1）净化系统氟排放浓度（/mg·m-3）

-3

净化系统粉尘排放浓度（/mg·m）14~28净化系统粉尘净化效率（/%）/mg·m-3）SO2排放浓度（

目前，国内电解铝企业采用干法净化技术处理电解槽烟气后，大气污染物排放量见表4。

表4

铝电解槽大气污染物排放量

排放点烟囱天窗

吨铝排放烟

气量/m3110000~120000

—

排放氟化物（以F计）0.1~0.40.3~0.8

粉尘1.0~3.00.2~1.6

SO24.9~19.60.1~0.4

5结语

从电解铝业清洁生产实践可以看出，企业通过清洁生产审核得到了实惠。实施清洁生产给企业带来的好处体现在：一是提高企业自身的管理水平，提高了企业生产过程中原辅材料的使用效率、降低了成本；二是减少污染物的产生和排放，减少处理处置费用；三是促进企业技术进步和技术创新，增强了企业在市场中的竞争力；四是进一部提高了企业员工的整体素质，提高劳动生产率。

数据表明，电解铝生产过程中向大气排放的污染物经干法净化系统处理后，各项指标均能满足国家现行的排放标准；个别指标接近国外电解铝企业标准。

4我国电解铝业清洁生产进展

“十一五”期间，我国电解铝技术工艺水平有

很大程度的提升，相继开发出的大型预焙槽的各项经济技术指标整体达到了国际先进水平。比如，采用了智能控制、模糊控制系统，自动加料，氧化铝超浓相输送。烟气干法净化，高效多功能操作机组。现将典型清洁生产企业实践活动总结分析。

云南铝业股份公司通过清洁生产审核把生产经营管理成功转型为标准化科学管理模式。实施方案124项，累计投资4223万元。其中进行锂盐添加工艺探索，实现了更低能耗的铝电解生产，镀铝电耗在原来的基础上平均降低420kW·h，全年节电近1.5亿kW·h，处于国际领先水平，比全国铝企业平均能耗低近1000kW·h/t铝，其他主要物耗能耗水平达

参考文献

［1］叶永恒.清洁生产知识问答［R］.抚顺市环境科学研究院，

2002.

［2］叶永恒.电解铝工业清洁生产审核指南［R］.抚顺市环境

2002.科学研究院，

［3］国家发展和改革委员会.铝行业清洁生产评价指标体系［M］.北京：中国环境科学出版社，2008.

［4］杨.铝电解技术问答［M］.北京：冶金工业出版社，2009.［5］国家环境保护局科技标准司.工业污染物产生和排污系数

手册［M］.北京：中国环境科学出版社，1996.