姜玉敬，王 毅，鄭艷珍，王永興

（1.中商碳素研究院有限公司，215203；2.山東華鵬精機(jī)股份有限公司，264003）

為提高鋁用炭素行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，環(huán)境保護(hù)是關(guān)鍵工作之一。我國自改革開放以來，鋁用炭素工業(yè)發(fā)展迅速，特別是進(jìn)入新世紀(jì)，我國鋁用炭素工業(yè)無論是產(chǎn)量還是生產(chǎn)規(guī)模，均居世界鋁用炭素材料生產(chǎn)大國之首，已在我國鋁工業(yè)中占有重要的地位。在全行業(yè)的共同努力奮斗下，我國鋁用炭素行業(yè)不僅滿足了國家基礎(chǔ)原材料鋁工業(yè)快速發(fā)展的需要，而且已成為全球鋁用炭素最大生產(chǎn)國和最大出口供應(yīng)國；與此同時(shí)，全行業(yè)全力打造“社會(huì)和諧、環(huán)境友好型”的綠色產(chǎn)業(yè)發(fā)展道路，已涌現(xiàn)出一批在世界上具有一流競爭力、享譽(yù)世界的著名企業(yè)，使全行業(yè)在發(fā)展質(zhì)量上實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，在中華人民共和國的史冊(cè)上譜寫了新的篇章。與快速發(fā)展的鋁工業(yè)和鋁用炭素工業(yè)相適應(yīng)的是鋁用炭素行業(yè)的環(huán)境保護(hù)意識(shí)與環(huán)保技術(shù)的提高，但環(huán)境保護(hù)工作尚需進(jìn)一步提高，污染問題已經(jīng)影響了這一領(lǐng)域的高質(zhì)量發(fā)展。

隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)工作的重視，有關(guān)部門對(duì)鋁用炭素工業(yè)環(huán)境的管理不斷加強(qiáng)，一些污染嚴(yán)重的鋁用炭素企業(yè)正在采取或已采取環(huán)保技術(shù)措施或改造升級(jí)。今后鋁用炭素行業(yè)的發(fā)展與競爭，環(huán)境的競爭是很重要的因素，環(huán)境問題解決不了，企業(yè)就難以生存，對(duì)此，我們應(yīng)有清醒的認(rèn)識(shí)，并高度重視環(huán)保問題。

1 鋁用炭素工業(yè)的環(huán)保政策及污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

1.1 鋁用炭素工業(yè)的環(huán)保政策

2012 年10 月29 日環(huán)境保護(hù)部、發(fā)展改革委及財(cái)政部發(fā)布《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染物防治“十二五”規(guī)劃》 。2017 年提出的重點(diǎn)區(qū)域環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步嚴(yán)格，按照2013 年12 月27 日國家環(huán)境保護(hù)的公告要求，排放標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 “《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB25465-2010）修改單”規(guī)定的重點(diǎn)區(qū)域顆粒物、二氧化硫、氟化物、瀝青煙的排放限值的要求，以及《京津冀及周邊地區(qū)2017年大氣污染防治工作方案》（簡稱“26+2”方案，包含北京市、天津市、河北省、山東省、河南省、山西省）的實(shí)施。

2015 年12 月12 日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》近200 個(gè)締約方在巴黎氣候變化大會(huì)上一致同意通過《巴黎協(xié)定》。2016 年4月22日，《巴黎協(xié)定》由175個(gè)國家正式簽署。2016年11月4日，在人類應(yīng)對(duì)氣候變化的努力中具有歷史性意義的《巴黎協(xié)定》正式生效。為應(yīng)對(duì)《巴黎氣候協(xié)定》，我國鋁用炭素工業(yè)要積極開始應(yīng)用低碳技術(shù)，進(jìn)行生產(chǎn)綠色轉(zhuǎn)型，徹底貫徹落實(shí)《中國制造2025》戰(zhàn)略。

《國家環(huán)境保護(hù)“十三五”規(guī)劃基本思路》提出2020 年及2030 年兩個(gè)階段性目標(biāo)。在“十三五”期間，建立環(huán)境質(zhì)量改善和污染物總量控制的雙重體系，實(shí)施大氣、水、土壤污染防治計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)三大生態(tài)系統(tǒng)全要素指標(biāo)管理;在既有常規(guī)污染物總量控制的基礎(chǔ)上，新增污染物總量控制注重特定區(qū)域和行業(yè);空氣質(zhì)量實(shí)行分區(qū)、分類管理，2020 年，PM2.5 超標(biāo)30%以內(nèi)城市有望率先實(shí)現(xiàn)PM2.5 年均濃度達(dá)標(biāo)。

《基本思路》提出要以質(zhì)量改善為核心，優(yōu)化和完善主要污染物總量控制指標(biāo)體系。根據(jù)質(zhì)量改善需求，繼續(xù)實(shí)施全國二氧化硫、氮氧化物、化學(xué)需氧量、氨氮排放總量控制，進(jìn)一步完善總量控制指標(biāo)體系，提出必要的總量控制指標(biāo)，以倒逼經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型。對(duì)全國實(shí)施重點(diǎn)行業(yè)工業(yè)煙粉塵總量控制，對(duì)總氮、總磷和揮發(fā)性有機(jī)物(以下簡稱VOCs)實(shí)施重點(diǎn)區(qū)域與重點(diǎn)行業(yè)相結(jié)合的總量控制，增強(qiáng)差別化、針對(duì)性和可操作性。

1.2 鋁用炭素企業(yè)設(shè)計(jì)建設(shè)時(shí)執(zhí)行的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

在設(shè)計(jì)和建設(shè)鋁用炭素材料企業(yè)時(shí)，要按照如下有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。

（1）《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)管理?xiàng)l例》[國務(wù)院令(98)第253號(hào)]；

（2）《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)定》[(87)國環(huán)字第002 號(hào)]；

（3）《有色金屬工業(yè)環(huán)境保護(hù)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50988—2014)；

（4）《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25465—2010)及2013年修訂；

（5）《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3095—2012)；

（6）《一般工業(yè)固體廢物貯存、處置場污染控制標(biāo)準(zhǔn)》(GB18599—2001)(2013 年修改版)；

（7）《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)》（GB5085.1 ～5085.3-2007）；

（8）《工業(yè)企業(yè)廠界環(huán)境噪聲排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB12348—2008)；

（9）《京津冀及周邊地區(qū)2017 年大氣污染防治工作方案》（簡稱“26+2”方案，包含北京市、天津市、河北省、山東省、河南省、山西?。?；

（10）《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297-1996）；

（11）《工業(yè)爐窯大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB9078-1996）；

（12）《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2001）；

（13）《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）。

1.3 鋁用炭素工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

在鋁用炭素工業(yè)生產(chǎn)中，從配料、煅燒、瀝青熔化、混捏、成型，到焙燒、石墨化、機(jī)加工和成品清理過程中，各工序的煙氣雖然經(jīng)過不同的處理，但仍含有少量的污染物從有關(guān)設(shè)備、煙囪、廠房排入大氣，這部分污染物的排放必須要達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。目前行業(yè)執(zhí)行的相關(guān)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)見表1～表6。

表1 工業(yè)爐窯大氣污染物排放濃度限值（GB9078－1996）

表2 其它污染源的排放濃度限值（GB 16297-1996）

表3 環(huán)境空氣污染物基本項(xiàng)目濃度限值（GB3095-2012）

表4 環(huán)境空氣污染物其他項(xiàng)目濃度限值（GB3095-2012）

?

表5 新建企業(yè)水污染物排放濃度限值及單位產(chǎn)品基準(zhǔn)排水量（GB25465-2010） 單位：mg/L（pH 值除外）

表6 大氣污染物特別排放限值（2013 年修改） 單位：mg/m3

2 鋁用炭素行業(yè)環(huán)保新技術(shù)應(yīng)用情況

2.1 鋁用炭素材料石油焦煅燒煙氣脫硫

石油焦高溫煅燒和預(yù)焙陽極焙燒過程中產(chǎn)生大量煙塵、SO2等污染物遠(yuǎn)超于國家GB 25465-2010 中的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此煙氣脫硫的治理在炭素產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)中就體現(xiàn)的十分重要。

煙氣脫硫的基本原理是酸堿中和反應(yīng)，最常用的堿性物質(zhì)是石灰石、生石灰和熟石灰，也可用氨和海水等其它堿性物質(zhì)。共分為濕法煙氣脫硫技術(shù)、干法煙氣脫硫技術(shù)、半干法煙氣脫硫技術(shù)三類。

（1）濕法煙氣脫硫技術(shù)

濕法煙氣脫硫技術(shù)是指吸收劑為液體或漿液。由于是氣液反應(yīng)，所以反應(yīng)速度快，效率高，脫硫劑利用率高。該法的主要缺點(diǎn)是脫硫廢水二次污染；系統(tǒng)易結(jié)垢，腐蝕；脫硫設(shè)備初期投資費(fèi)用大；運(yùn)行費(fèi)用較高等。

①石灰石—石膏法煙氣脫硫技術(shù)。該技術(shù)以石灰石漿液作為脫硫劑，在吸收塔內(nèi)對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，使煙氣中的二氧化硫反應(yīng)生成亞硫酸鈣，同時(shí)向吸收塔的漿液中鼓入空氣，強(qiáng)制使亞硫酸鈣轉(zhuǎn)化為硫酸鈣，脫硫劑的副產(chǎn)品為石膏。由于石灰石價(jià)格便宜，易于運(yùn)輸和保存，因而已成為濕法煙氣脫硫工藝中的主要脫硫劑，石灰石—石膏法煙氣脫硫技術(shù)（見圖1）成為優(yōu)先選擇的濕法煙氣脫硫工藝。該法脫硫效率高（大于95%），工作可靠性高，但該法易堵塞腐蝕，脫硫廢水較難處理。

圖1 石灰石-石膏法工藝流程圖

②氨法煙氣脫硫技術(shù)。該法的原理是采用氨水作為脫硫吸收劑，氨水與煙氣在吸收塔中接觸混合，煙氣中的二氧化硫與氨水反應(yīng)生成亞硫酸氨，氧化后生成硫酸氨溶液，經(jīng)結(jié)晶、脫水、干燥后即可制得硫酸氨（肥料）。該法的反應(yīng)速度比石灰石—石膏法快得多，而且不存在結(jié)構(gòu)和堵塞現(xiàn)象。另外，濕法煙氣脫硫技術(shù)中還有鈉法、雙堿脫硫法和海水煙氣脫硫法等，應(yīng)根據(jù)吸收劑的來源、當(dāng)?shù)氐木唧w情況和副產(chǎn)品的銷路實(shí)際選用。

③半干法煙氣脫硫技術(shù)。旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法，該法是美國和丹麥聯(lián)合研制出的工藝。該法與煙氣脫硫工藝相比，具有設(shè)備簡單，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，占地面積小等特點(diǎn)，而且煙氣脫硫率達(dá)75%—90%。該法利用噴霧干燥的原理，將吸收劑漿液霧化噴入吸收塔。在吸收塔內(nèi)，吸收劑在與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的同時(shí)，吸收煙氣中的熱量使吸收劑中的水分蒸發(fā)干燥，完成脫硫反應(yīng)后的廢渣以干態(tài)形式排出。生石灰經(jīng)熟化變成具有良好反應(yīng)能力的熟石灰，熟石灰漿液經(jīng)高達(dá)15000 ～20000r/min 的高速旋轉(zhuǎn)霧化器噴射成均勻的霧滴，其霧粒直徑可小于100um，具有很大的表面積，霧滴一經(jīng)與煙氣接觸，便發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換和化學(xué)反應(yīng)，迅速的將大部分水分蒸發(fā)，產(chǎn)生含水量很少的固體廢渣。

2.2 鋁用炭素材料石油焦煅燒煙氣脫硝

煅燒煙氣同時(shí)脫硝技術(shù)目前大多處于研究和工業(yè)示范階段，實(shí)現(xiàn)其在一套系統(tǒng)中能同時(shí)脫硫和脫硝。

煙氣脫硫脫硝技術(shù)是應(yīng)用于多氮氧化物、硫氧化物生成化工工業(yè)的一項(xiàng)鍋爐煙氣凈化技術(shù)。氮氧化物、硫氧化物是空氣污染的主要來源之一，特別是隨著對(duì)NOX 控制標(biāo)準(zhǔn)的不斷嚴(yán)格化，同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)正受到各國的日益重視。目前SNCR 工藝廣泛在大型燃煤電廠獲得商業(yè)用途，在煙道位置加裝尿素溶液噴射裝置，向煙氣中噴入尿素溶液，在無催化劑的條件下，尿素溶液與煙氣充分混合，選擇性的將煙氣中的NOx 還原成N2 和H2O，從而去除煙氣中的NOx。煙氣脫硝后無二次污染產(chǎn)生。

2.3 推廣應(yīng)用成熟環(huán)保技術(shù)和開發(fā)新的環(huán)保技術(shù)

隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)要求的日日嚴(yán)格和人類文明發(fā)展的客觀要求，治理污染、減少排放是生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)盡的責(zé)任。在鋁電解用炭素材料生產(chǎn)過程中，目前難以完全控制的污染物是過程中的粉塵和瀝青煙。需要盡快開發(fā)相關(guān)的煙氣收集和凈化的技術(shù)，粉塵收集技術(shù)，改變目前這種污染較失控的狀況。主要的發(fā)展方向是：

（1）通過改進(jìn)和開發(fā)工藝技術(shù)和相關(guān)設(shè)備的同時(shí)，達(dá)到污染物治理的目的，如開發(fā)破碎與篩分一體化設(shè)備，將粉塵直接回收利用；采用先進(jìn)的可外加熱源進(jìn)行溫度控制的新型瀝青煙收集系統(tǒng)等。

（2）進(jìn)一步改進(jìn)陽極焙燒煙氣凈化技術(shù)。目前使用的幾種焙燒煙氣凈化技術(shù)均存在不同程度的不足。濕法凈化雖然可以有效控制煙氣中的有害物及污染物，但存在水的二次處理與可能的二次污染；采用氧化鋁吸附法時(shí)對(duì)氟化物及焦油、粉塵具有較好的凈化效果，但對(duì)二氧化硫的凈化效果不明顯；采用預(yù)除塵器加干式電除塵系統(tǒng)能夠較好地處理焦油，但對(duì)細(xì)顆粒的炭塵、二氧化硫及氟化物的治理效果較差。因此，要徹底治理焙燒煙氣污染，達(dá)到歐洲等發(fā)達(dá)國家的排放標(biāo)準(zhǔn)，尚需進(jìn)一步開發(fā)和研究，關(guān)注的方向是：①采用優(yōu)化的聯(lián)合治理的方法，達(dá)到理想的治污要求，如濕法和干法的有機(jī)聯(lián)合；如增設(shè)NaCO3溶液或石灰水先將二氧化硫轉(zhuǎn)變成無污染的鹽溶液或鹽的沉淀物，再將煙氣繼續(xù)用氧化鋁吸附法，然后排出干凈的煙氣；或者在氧化鋁干法凈化后，將煙氣通過噴淋NaCO3溶液或石灰水的一個(gè)裝著后，將干凈達(dá)標(biāo)的煙氣排入大氣。②開發(fā)高效燃燒凈化技術(shù)，處理陽極焙燒煙氣，使煙氣中的焦油、炭塵等可燃物徹底燃燒并利用，然后接噴淋NaCO3溶液或石灰水的一個(gè)裝著后，將干凈達(dá)標(biāo)的煙氣排入大氣。③開發(fā)干法吸附二氧化硫、氟化氫等物質(zhì)的堿性吸附劑，使煙氣完全得到凈化。

3 結(jié)語

綜上，我國的鋁用炭素工業(yè)已取得令世人矚目的成績，不僅僅是在產(chǎn)能、產(chǎn)量方面列世界最大國，更重要的是通過多年來同行業(yè)們的不斷追尋和開發(fā)，充分利用石化行業(yè)產(chǎn)生的石油焦做原料，優(yōu)化并創(chuàng)新工藝技術(shù)和成套高性能設(shè)備的開發(fā)，不但滿足了世界最大鋁生產(chǎn)國、最大電解槽容量的需要，而且每年向世界其它國家出口量在120萬噸左右，為世界鋁工業(yè)的發(fā)展做出了貢獻(xiàn)。

鋁用炭素行業(yè)的環(huán)境保護(hù)十分重要，已引起行業(yè)和社會(huì)各界的高度重視。近些年來，我國鋁用炭素領(lǐng)域的環(huán)保技術(shù)與應(yīng)用已取得可喜的進(jìn)步，但不同生產(chǎn)企業(yè)的發(fā)展仍存在不同的差距，尚有亟待提高的方面，如鋁用炭素企業(yè)的粉塵、廢固和噪音污染問題等，應(yīng)引起重視和積極采取有效措施。