CN102992298B - 一种电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，其特征在于，对电解槽大修槽渣进行分选，得到废阴极炭块；对分选的阴极炭块块料分别进行水浸，选出块料后再次破碎、水浸，选出的块料进行回收，剩余的粉料磨粉、浮选，选出其中的碳粉。本发明将电解槽大修槽渣阴极炭块中难以去除的氟化盐分离，提高了电解槽大修槽渣的回收利用价值，使其变废为宝，实现了电解槽大修槽渣经济、无污染回收，从根本上消除污染隐患。

Description

一种电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法
技术领域
本发明涉及一种电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，属于电解槽大修槽渣处理技术领域。
背景技术
铝电解槽一般在使用4～5年后需进行大修，我国多数企业平均槽寿命在1500天左右，大修时清除的废内衬，即为电解槽大修渣，该渣内含有可溶性氟化物。大修渣主要包括废阴极炭块、废耐火砖、扎糊、废保温砖、耐火粉、耐火灰浆及废绝热板等。其产生量约为30kg/t•Al（相对数，随槽龄长短而变），目前全国电解铝产能超过900万t/a，则大修渣产生量在27万t/a左右。
铝电解生产采用熔盐电解法。即以氧化铝为原料，以氟化盐（冰晶石、氟化铝）为熔剂，在电解生产过程中，一部分含氟电解质被炭质槽内衬吸收，再扩散到其它筑炉材料中。
根据国家1996年就颁布的《危险废物鉴别标准 腐蚀性鉴别》（GB5085.1— 1996）和《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》（GB5085.3— 1996）；电解槽大修渣因吸附氟化物和少量的氰化物属于危险固体废物，如不进行有效的综合利用和无害化处理或贮存处置不当，将对土壤和地下水存在长期潜在的污染影响。
现有技术中，对铝电解槽大修槽渣的处理方法如下：
1、在废阴极炭块中加入石灰使之与其中的电解质发生反应，得到氟化钙、氟化钠和氟化铝，使氟得到固化以重新利用，回收的炭重新用于制造阴极材料，但处理费用太高。
2、利用水泥窑炉内部反应温度高，炭块在流程中停留时间长等条件，使废阴极炭块中的有害物质在高温环境中进行分解置换，并最终固化在水泥熟料中，同时废阴极炭块中的碳作为燃料降低了煤的消耗。但是，采用该方法的缺点也非常明显：氟对耐火砖有损害，并且氟容易随烟气排放入空气造成大气污染；废阴极炭块中钠的含量极高，会对水泥后期强度有影响。
3、山东铝厂早在1982年就开始利用废炭块加入氧化铝熟料烧成窑代替部分无烟煤使用，虽然已通过国家鉴定，取得较好的效果，但不能做到大宗量、高附加值利用。
4、国内外对废SiC-Si3N4废耐火砖处理技术的研究基本处于空白。
上述处理电解槽大修槽渣的方法都因不能大宗量、高附加值利用电解槽大修槽渣，所以实现工业应用的并不多，致使绝大多数铝电解槽大修槽渣仍被弃置。
电解槽大修渣无论是贮存或填埋，都要投入巨额的投资费用和运行管理费用，且存在长期的潜在污染隐患。因此对大修渣进行无害化处理，将其变废为宝，从根本上消除污染隐患，则是最佳和最终方案。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法。将大修槽渣中阴极炭块分离、提纯之后，使其成为符合工业应用标准的原料，用于提高大修槽渣的综合利用，消除环境污染，节约土地资源，并形成大宗量、高附加值的利用。
本发明的技术方案。电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，包括下述步骤：
a、对电解槽大修槽渣进行分选，选出其中的废阴极炭块；
b、对废阴极炭块进行水浸，得到浸泡散开的粉料和块料，将其中的块料选出，选出的块料通过破碎，再次水浸，再次选出其中的块料干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉处理，再浮选，得到碳粉。
上述的电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，所述步骤b为，对废阴极炭块进行水浸2-3天，得到浸泡散开的粉料和块料，将粒径大于1-5厘米的块料选出，选出的块料通过破碎至粒径0.5-2厘米，再次水浸，选出粒径大于0.3-1厘米的块料，干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉，浮选，得到碳粉。
上述的电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，所述步骤b中的水通过反渗透水处理系统进行回收，分离得到的清水循环使用，得到的高氟残渣制作造渣剂。
上述的电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，所述步骤b所得的阴极炭块的骨料和碳粉，通过干燥后，在1700-1900℃进行高温煅烧，将碳粉中的氟化钠、硫气化，得到高纯度的碳素材料。1700
对于电解槽大修槽渣，以某电解铝厂的160KA预焙槽为例，大修渣中各类物质组成情况见表1。
表1 160KA预焙槽大修渣组成情况
其中，阴极炭块、扎糊的主要成分是碳，耐火砖又分为高铝耐火砖和SiC-Si3N4复合材料耐火砖，还有成块的保温砖和绝热板等可分选出来。同时，电解槽大修槽渣还会有少量的电解质以及阴极棒，分选出来后即可回收利用。现有的废阴极炭块回收方法，得到的碳素材料含氟含硫量高，只能在阴极炭块的原料中掺入少量的回收材料，因此价值不高。本发明的方法，先通过初步分选，得到废阴极炭块的块料，然后通过水浸，由于氟化盐能溶于水中，而吸附氟化盐高的块料就会浸泡散开，剩余的块料吸附氟化盐低，分选剩余块料再次破碎、浸泡后，能得到高纯度的块料，可以作为制备阴极炭块的骨料，提高了经济价值。对于剩余的阴极炭块粉料通过球磨，浮选后，能够得到碳粉，阴极炭块的骨料和碳粉再经过电炉高温煅烧，使其中残存的氟化盐和硫气化后挥发，进一步提纯，得到高纯碳素原料，提高了使用价值。对于回收处理过程中的用水，通过反渗透水处理系统进行回收，分离得到的清水循环使用，得到的高氟残渣制作造渣剂，实现生产用水的循环使用。发明对电解槽大修槽渣进行无害化资源化深度处理，采用先进的工艺技术和措施，将电解槽大修槽渣中难以去除的氟化盐（氟化钠为主）分离，提高了电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用价值，使其变废为宝，实现了电解槽大修槽渣经济、无污染回收，从根本上消除污染隐患。本发明的工艺技术能够变废为宝，能耗低，生产过程中没有二次污染问题，实现了自身清洁生产，适合于电解槽大修槽渣的大宗量、高附加值的利用。
具体实施方式
本发明的实施例1。电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，包括下述步骤：
a、对电解槽大修槽渣进行分选，得到废阴极炭块。
b、对废阴极炭块进行水浸，氟化盐溶于水中，吸附了氟化盐的阴极炭块会散开，得到浸泡散开的粉料和块料，将其中的块料选出，选出的块料吸附的氟化盐少，将选出的块料通过破碎，再次水浸，进一步除去氟化盐，再次选出其中的块料干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉处理，再浮选，得到碳粉。所得的阴极炭块的骨料和碳粉，通过干燥后，在1700-1900℃进行高温煅烧，将碳粉中的氟化钠、硫气化，得到高纯度的碳素材料。1700
本工艺步骤b中的水，通过反渗透水处理系统进行回收，分离得到的清水循环使用，得到的高氟残渣制作造渣剂。
本发明的实施例2。电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，包括下述步骤：
a、对电解槽大修槽渣进行分选，得到废阴极炭块。
b、对废阴极炭块进行水浸2-3天，得到浸泡散开的粉料和块料，将粒径大于5厘米的块料选出，选出的块料通过破碎至粒径2厘米，再次水浸，选出粒径大于1厘米的块料，干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉，浮选，得到碳粉。所得的阴极炭块的骨料和碳粉，通过干燥后，在1700-1900℃进行高温煅烧，将碳粉中的氟化钠、硫气化，得到高纯度的碳素材料。1700
本工艺步骤b中的水，通过反渗透水处理系统进行回收，分离得到的清水循环使用，得到的高氟残渣制作造渣剂。
本发明的实施例3。电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，包括下述步骤：
a、对电解槽大修槽渣进行分选，得到废阴极炭块。
b、对废阴极炭块进行水浸2-3天，得到浸泡散开的粉料和块料，将粒径大于1厘米的块料选出，选出的块料通过破碎至粒径0.5厘米，再次水浸，选出粒径大于0.3厘米的块料，干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉，浮选，得到碳粉。所得的阴极炭块的骨料和碳粉，通过干燥后，在1700-1900℃进行高温煅烧，将碳粉中的氟化钠、硫气化，得到高纯度的碳素材料。1700
本工艺步骤b中的水，通过反渗透水处理系统进行回收，分离得到的清水循环使用，得到的高氟残渣制作造渣剂。
本发明的实施例4。电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，包括下述步骤：
a、对电解槽大修槽渣进行分选，得到废阴极炭块。
b、对废阴极炭块进行水浸2天，得到浸泡散开的粉料和块料，将粒径大于3厘米的块料选出，选出的块料通过破碎至粒径1厘米，再次水浸，选出粒径大于0.6厘米的块料，干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉，浮选，得到碳粉。所得的阴极炭块的骨料和碳粉，通过干燥后，在1700-1900℃进行高温煅烧，将碳粉中的氟化钠、硫气化，得到高纯度的碳素材料。
本工艺步骤b中的水，通过反渗透水处理系统进行回收，分离得到的清水循环使用，得到的高氟残渣制作造渣剂。

Claims (3)

1.一种电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，其特征在于：包括下述步骤：
a、对电解槽大修槽渣进行分选，选出其中的废阴极炭块；
b、对废阴极炭块进行水浸，得到浸泡散开的粉料和块料，将其中的块料选出，选出的块料通过破碎，再次水浸，再次选出其中的块料干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉处理，再浮选，得到碳粉；所述步骤b为，对废阴极炭块进行水浸2-3天，得到浸泡散开的粉料和块料，将粒径大于1厘米的块料选出，选出的块料通过破碎至粒径0.5-2厘米，再次水浸，选出粒径大于0.3厘米的块料，干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉，浮选，得到碳粉。
2.根据权利要求1所述的电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，其特征在于：所述步骤b中的水通过反渗透水处理系统进行回收，分离得到的清水循环使用，得到的高氟残渣制作造渣剂。
3.根据权利要求1所述的电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，其特征在于：所述步骤b所得的阴极炭块的骨料和碳粉，通过干燥后，在1700-1900℃进行高温煅烧，将碳粉中的氟化钠、硫气化，得到高纯度的碳素材料。
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