स्पेंट पोटलाइनिंग

स्पेंट पोटलाइनिंग (एसपीएल) प्राथमिक एल्यूमीनियम गलाने वाले उद्योग में उत्पन्न एक अपशिष्ट पदार्थ है। स्पेंट पोटलाइनिंग को स्पेंट पोटलाइनर और स्पेंट सेल लाइनर के नाम से भी जाना जाता है।

प्राथमिक एल्यूमीनियम प्रगलन अल्यूमिनियम ऑक्साइड  (जिसे एल्यूमिना भी कहा जाता है) से एल्यूमीनियम धातु निकालने की प्रक्रिया है। यह प्रक्रिया इलेक्ट्रोलाइटिक कोशिकाओं में होती है जिन्हें पॉट्स के नाम से जाना जाता है। बर्तन दो अस्तर वाले स्टील के गोले से बने होते हैं, एक बाहरी इन्सुलेटिंग या दुर्दम्य अस्तर और एक आंतरिक कार्बन अस्तर जो इलेक्ट्रोलाइटिक सेल के कैथोड के रूप में कार्य करता है। कोशिका के संचालन के दौरान, एल्यूमीनियम और फ्लोराइड सहित पदार्थ, कोशिका अस्तर में अवशोषित हो जाते हैं। कुछ वर्षों के ऑपरेशन के बाद, पॉट लाइनिंग विफल हो जाती है और हटा दी जाती है। हटाई गई सामग्री को पॉटलाइनिंग (एसपीएल) में खर्च किया जाता है। एसपीएल को 1988 में संयुक्त राज्य पर्यावरण संरक्षण एजेंसी द्वारा खतरनाक अपशिष्ट के रूप में सूचीबद्ध किया गया था। एसपीएल के खतरनाक गुण हैं: एसपीएल की विषाक्त, संक्षारक और प्रतिक्रियाशील प्रकृति का मतलब है कि इसकी हैंडलिंग, परिवहन और भंडारण में विशेष सावधानी बरतनी चाहिए। एल्युमीनियम रिडक्शन सेल कैथोड से एसपीएल एल्युमीनियम उद्योग की प्रमुख पर्यावरणीय चिंताओं में से एक बन रहा है। दूसरी ओर, यह अपने फ्लोराइड और ऊर्जा सामग्री के कारण एक प्रमुख पुनर्प्राप्ति क्षमता का भी प्रतिनिधित्व करता है। अधिकांश एसपीएल वर्तमान में एल्यूमीनियम स्मेल्टर साइटों पर संग्रहीत किया जाता है या गड्ढों की भराई में रखा जाता है। एसपीएल से घुले हुए फ्लोराइड और साइनाइड जिन्हें लैंडफिल में रखा जाता है, अन्य निक्षालन ्स के साथ पर्यावरणीय प्रभाव डाल सकते हैं। पर्यावरण की दृष्टि से सुरक्षित भंडारण विधियों में सुरक्षित लैंडफिल या स्थायी भंडारण भवन शामिल हैं। हालाँकि, पर्यावरण की दृष्टि से कई सुरक्षित समाधान महंगे हैं और भविष्य में अप्रत्याशित समस्याएँ पैदा हो सकती हैं।
 * विषैले फ्लोराइड और साइनाइड यौगिक जो पानी में घुल जाते हैं
 * संक्षारक - क्षार धातुओं और ऑक्साइड के कारण उच्च पीएच प्रदर्शित करना
 * पानी के साथ प्रतिक्रियाशील - ज्वलनशील, विषैली और विस्फोटक गैसें पैदा करता है।

पृष्ठभूमि
हॉल-हेरोल्ट प्रक्रिया के साथ प्राथमिक अल्युमीनियम  धातु के उत्पादन में कोशिकाओं या बर्तनों में  अल्युमिना  की इलेक्ट्रोलाइटिक कमी शामिल होती है। इलेक्ट्रोलाइट पिघले हुए क्रायोलाइट और अन्य एडिटिव्स से बना होता है। इलेक्ट्रोलाइट एक स्टील पॉटशेल में कार्बन और दुर्दम्य अस्तर में निहित होता है। बर्तनों का जीवन आमतौर पर 2 से 6 साल तक होता है। अंततः सेल विफल हो जाता है और पोटलाइनिंग (एसपीएल) को हटाकर बदल दिया जाता है। उत्पन्न एसपीएल को विभिन्न पर्यावरणीय निकायों द्वारा खतरनाक अपशिष्ट के रूप में सूचीबद्ध किया गया है। पॉटलाइनिंग में फ्लोराइड और साइनाइड की सांद्रता और पानी के संपर्क में आने की प्रवृत्ति के कारण, अमेरिकी पर्यावरण संरक्षण एजेंसी (USEPA) ने 13 सितंबर 1988 (53 फेड. रेग. 35412) को सामग्रियों को खतरनाक अपशिष्ट के रूप में सूचीबद्ध किया। K088) 40 सी.एफ.आर. के तहत, भाग 261, सबपार्ट डी। एसपीएल का अंतर्राष्ट्रीय शिपमेंट खतरनाक अपशिष्टों के सीमापार संचलन और उनके निपटान पर बेसल कन्वेंशन के प्रोटोकॉल के अधीन है। चूंकि बढ़ती संख्या में देशों में पर्यावरण विनियमन एजेंसियां ​​एसपीएल को एक खतरनाक सामग्री के रूप में परिभाषित करती हैं, इसलिए निपटान लागत आसानी से 1000 डॉलर प्रति टन एसपीएल से अधिक हो सकती है। 2021 में प्राथमिक एल्युमीनियम का विश्व उत्पादन 67 मिलियन टन था। दुनिया के एल्युमीनियम स्मेल्टर भी लगभग 1.6 मिलियन टन जहरीले एसपीएल अपशिष्ट का उत्पादन करते हैं। पिछले उद्योग का चलन इस कचरे को लैंडफिल करने का रहा है। यदि एल्युमीनियम उद्योग उचित स्तर की स्थिरता और पर्यावरणीय रूप से सहनीय उत्सर्जन का दावा करना चाहता है तो इसे बदलना होगा। अप्रयुक्त एसपीएल की लैंडफिल को अतीत की प्रथा माना जाता है।

एसपीएल के रासायनिक गुण
एसपीएल की संरचना में भिन्नता होती है जो ऐसे कारकों पर निर्भर करती है जैसे कि उपयोग की जाने वाली एल्यूमीनियम गलाने की तकनीक का प्रकार, सेल लाइनिंग के प्रारंभिक घटक और निराकरण प्रक्रियाएं। तीन अलग-अलग प्रौद्योगिकियों के लिए एसपीएल की सांकेतिक संरचना निम्नलिखित तालिका में दिखाई गई है।

एसपीएल निम्न कारणों से खतरनाक है:
 * फ्लोराइड और साइनाइड यौगिकों से विषाक्तता जो पानी में निक्षालित होते हैं
 * संक्षारक - क्षार धातुओं और ऑक्साइड के कारण उच्च पीएच प्रदर्शित करना
 * पानी के साथ इस तरह से क्रियाशील होता है कि ज्वलनशील, विषैली और विस्फोटक गैसें पैदा करता है।

पानी के साथ एसपीएल प्रतिक्रिया के संभावित परिणामों का एक उदाहरण दो श्रमिकों की मौत है और एक मालवाहक जहाज के कब्जे में एसपीएल से ज्वलनशील गैसों के विस्फोट के कारण 30 मिलियन डॉलर की क्षति की सूचना है। एसपीएल में निक्षालित फ्लोराइड क्रायोलाइट (Na.) से आते हैं3एएलएफ6) और सोडियम फ्लोराइड (NaF) जिनका उपयोग गलाने की प्रक्रिया में फ्लक्स के रूप में किया जाता है।

जब हवा से नाइट्रोजन अन्य पदार्थों के साथ प्रतिक्रिया करता है तो बर्तन की परत में साइनाइड यौगिक बनते हैं। उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन समीकरण के अनुसार सोडियम और कार्बन के साथ प्रतिक्रिया करती है -

1.5N2 + 3Na + 3C → 3NaCN। समीकरण के अनुसार एल्यूमीनियम धातु और कार्बन की प्रतिक्रिया से पॉटलाइनिंग में एल्युमीनियम कार्बाइड  बनता है -

4Al + 3C → अल4C3. समीकरण के अनुसार नाइट्रोजन और सोडियम के साथ क्रायोलाइट की प्रतिक्रिया सहित कई प्रतिक्रियाओं से एल्युमिनियम नाइट्राइड  बनता है -

ना3एएलएफ6 +0. धोखा देना2 + 3Na → AlN + 6NaF गैर-ऑक्सीकृत एल्यूमीनियम धातु, गैर-ऑक्सीकृत सोडियम धातु, एल्यूमीनियम कार्बाइड और एल्यूमीनियम नाइट्राइड जैसे यौगिकों के साथ पानी की प्रतिक्रिया से गैसें उत्पन्न होती हैं। पानी के साथ एसपीएल की प्रतिक्रिया से विशिष्ट गैसें हैं:
 * एल्युमीनियम धातु और पानी से हाइड्रोजन - 2Al + 3H20 → 3H2 + अल2O3
 * सोडियम धातु और पानी से हाइड्रोजन - 2Na + 2H20 → एच2 + 2NaOH
 * एल्यूमीनियम कार्बाइड और पानी से मीथेन - अल4C3 + ताहा20 → 3CH4 + अल2O3
 * एल्यूमीनियम नाइट्राइड और पानी से अमोनिया - 2AlN + 3H20 → 2NH3 + अल2O3n

एसपीएल की विषाक्तता
अनेक शोध अध्ययन पौधों और मनुष्यों पर एसपीएल की विषाक्तता का मूल्यांकन करने के लिए जैविक परीक्षण शामिल हैं। एल्युमीनियम, साइनाइड और फ्लोराइड लवण को एसपीएल में प्रमुख विषाक्त एजेंटों के रूप में पहचाना गया था। एसपीएल और इसके मुख्य रासायनिक घटकों की जेनोटोक्सिक  क्षमता का मूल्यांकन वनस्पति और मानव कोशिकाओं पर किया गया था। वनस्पति कोशिकाओं पर देखे गए प्रभावों में माइटोटिक सूचकांक में कमी और गुणसूत्र परिवर्तन की आवृत्ति में वृद्धि शामिल है। फ्लोराइड मानव ल्यूकोसाइट्स के लिए मुख्य जीनोटॉक्सिक घटक था।

एसपीएल द्वारा प्रेरित देखे गए प्रभाव पौधों और जानवरों की कोशिकाओं पर इसकी उत्परिवर्ती क्षमता का सुझाव देते हैं, जो पर्यावरण और मनुष्यों के लिए इसकी हानिकारकता की पुष्टि करते हैं।

अध्ययन लगातार अनुशंसा करते हैं कि एसपीएल को संभालने के उपाय और उचित निपटान पर्यावरण में इसके फैलाव से बचने के लिए बेहद महत्वपूर्ण और अपरिहार्य हैं और जोखिम को कम करने के लिए एसपीएल के भंडारण और निपटान की बारीकी से निगरानी की जानी चाहिए।

लैंडफिलिंग एसपीएल के साथ मुद्दे
स्पेंट पॉटलाइनिंग (एसपीएल) से निपटने की पिछली प्रथाओं में इसे नदियों या समुद्र में डंप करना या खुले डंप या लैंडफिलिंग में भंडारण करना शामिल है। साइनाइड और फ्लोराइड की लीचबिलिटी के कारण ये विधियां पर्यावरण की दृष्टि से स्वीकार्य नहीं हैं। हाल ही में एसपीएल को सुरक्षित लैंडफिल में संग्रहित किया गया है जहां इसे एक अभेद्य आधार पर रखा गया है और एक अभेद्य टोपी के साथ कवर किया गया है। मौजूदा एसपीएल लैंडफिल से रिसाव की गुणवत्ता पर उपलब्ध विस्तृत जानकारी की मात्रा बहुत सीमित है। लैंडफिल में एसपीएल के साथ एक विशेष समस्या दीर्घकालिक देनदारियां हैं जो एसपीएल के लंबे समय तक रहने वाले दूषित गुणों की तुलना में वर्तमान तकनीक के आधार पर लैंडफिल के सीमित प्रभावी जीवन के परिणामस्वरूप होती हैं।

ली और जोन्स-ली ने "ड्राई-टॉम्ब" लैंडफिलिंग के विकास और तकनीकी पहलुओं का वर्णन किया है और वे निम्न समस्याओं का हवाला देते हुए इसे गंभीर रूप से त्रुटिपूर्ण तकनीक क्यों मानते हैं: उत्तरी अमेरिका में स्थित एसपीएल युक्त लैंडफिल के 2004 के एक अध्ययन में प्राथमिकता वाले संदूषकों के रूप में चार रासायनिक प्रजातियों की पहचान की गई: साइनाइड, फ्लोराइड, लोहा और एल्यूमीनियम। पर्यावरणीय मुद्दों और महत्वपूर्ण इकोटोक्सिओलॉजिकल संभावित प्रभावों की पहचान करने वाली स्थिति की समझ प्रदान करने के लिए जीवन-चक्र मूल्यांकन और भूजल परिवहन मॉडलिंग का उपयोग किया गया था। अध्ययन में पाया गया कि, जबकि यह धारणा थी कि मिट्टी और कचरे को सीमित करना सही है, वास्तव में ये स्थल स्वयं प्रदूषण के स्रोत बन सकते हैं। अध्ययन में कहा गया है कि यदि दीर्घकालिक कारावास की गुणवत्ता के बारे में चिंताओं पर विचार किया जाता है तो सबसे लाभप्रद विकल्प एसपीएल अंश का पूर्ण विनाश है। सीलबंद प्रकार के निपटान पर प्रमुख आपत्ति यह है कि इसकी अनिश्चित काल तक निगरानी करने की आवश्यकता होगी। इसलिए, लैंडफिल निपटान के लिए सुरक्षित, स्वीकार्य वैकल्पिक तरीके खोजने की वास्तविक आवश्यकता है। एसपीएल को पिछले मालिकों द्वारा ऑस्ट्रेलिया में कुर्री कुर्री स्मेल्टर में एक अरेखित अपशिष्ट भंडार में डंप कर दिया गया था, जिसके परिणामस्वरूप फ्लोराइड, साइनाइड, सोडियम सल्फेट और क्लोराइड के उच्च स्तर के साथ स्थानीय भूजल जलभृत प्रदूषित हो गया था। टैकोमा बंदरगाह और वाशिंगटन राज्य पारिस्थितिकी विभाग के बीच सहमत आदेश संख्या डीई-5698 के तहत आयोजित एक अंतरिम कार्रवाई, पुराने एल्यूमीनियम स्मेल्टर साइट पर एसपीएल ज़ोन सामग्री और संबंधित दूषित मिट्टी की खुदाई और ऑफसाइट निपटान के माध्यम से हटाने को संबोधित करती है। इस स्थिति की पृष्ठभूमि यह है कि 1941 से 1947 तक, अमेरिकी रक्षा विभाग ने साइट पर एक एल्यूमीनियम स्मेल्टर का निर्माण और संचालन किया। 1947 में, कैसर एल्युमीनियम एंड केमिकल कॉरपोरेशन (कैसर एल्युमीनियम) ने साइट खरीदी और 2001 तक एल्युमीनियम उत्पादन सुविधा का संचालन किया। 2002 में, कैसर एल्युमीनियम ने संयंत्र बंद कर दिया और 2003 में, टैकोमा के बंदरगाह ने पुनर्विकास के लिए कैसर एल्युमीनियम से स्मेल्टर संपत्ति खरीदी।.
 * समग्र लाइनर सिस्टम की अंततः विफलता
 * पानी के प्रवेश को रोकने के लिए कवर सिस्टम की विफलता
 * प्रदूषित लीचेट का पता लगाने के लिए भूजल निगरानी प्रणालियों की कम संभावना
 * बंद होने के बाद अपर्याप्त फंडिंग और प्रबंधन व्यवस्था।

एसपीएल उपचार विकल्प
एसपीएल के उपचार के लिए कई विकल्प प्रस्तावित किए गए हैं। विकल्पों को इस प्रकार वर्गीकृत किया जा सकता है:

अन्य उद्योगों के माध्यम से पुनर्चक्रण एक आकर्षक और सिद्ध विकल्प है; हालाँकि, खतरनाक अपशिष्ट के रूप में एसपीएल के वर्गीकरण ने बोझिल और महंगे पर्यावरणीय नियमों के कारण अन्य उद्योगों को एसपीएल का उपयोग करने से हतोत्साहित किया है। अर्कांसस प्रदूषण नियंत्रण और पारिस्थितिकी आयोग ने नोट किया कि सड़कों के निर्माण के लिए उपयोग किए जाने वाले उपचारित एसपीएल को बरामद किया गया और सुरक्षित लैंडफिल में रखा गया।
 * निपटान तकनीकें जहां एसपीएल का पूरा या कुछ हिस्सा नष्ट हो जाता है या किसी अन्य उद्योग द्वारा उपयोग किया जाता है, जिसमें शामिल हैं:
 * बिजली उत्पादन के लिए दहन
 * लोहा और इस्पात उद्योग में स्लैग योजक
 * पोर्टलैंड सीमेंट निर्माण में ईंधन और खनिज पूरक
 * लाल ईंट उद्योग
 * निष्क्रिय लैंडफिल सामग्री में रूपांतरण
 * पुनर्प्राप्ति या पुनर्चक्रण तकनीकें जहां कुछ एसपीएल को प्राथमिक एल्यूमीनियम गलाने में उपयोग के लिए पुनर्प्राप्त किया जा सकता है:
 * लीचिंग प्रक्रियाओं से फ्लोराइड पुनर्प्राप्ति
 * भूनना (धातुकर्म)
 * पायरोसल्फोलिसिस
 * सिलिकोपाइरोहाइड्रोलिसिस
 * ग्रेफाइट रिकवरी
 * कैथोड कार्बन एडिटिव्स
 * एनोड कार्बन एडिटिव्स
 * एल्यूमीनियम धातु की चयनात्मक पुनर्प्राप्ति।

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