CN103966630A - 一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法 - Google Patents

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Abstract

一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法，涉及一种有色金属冶金熔盐电解领域，该方法将废弃电解质制备一种水基涂料，在预焙阳极制备的冷却阶段将该涂料均匀涂抹到炭阳极的侧上表面和上表面，烘干涂层，在铝电解过程中起到保护阳极的作用。本发明减少有害气体污染环境、减少能源消耗及降低生产成本等方面存在的问题及解决废弃电解质的回收利用问题。解决铝电解过程中预焙阳极的额外消耗问题。

Description

一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法
技术领域
本发明涉及有色金属冶金熔盐电解领域，主要解决电解铝生产过程中废冰晶石无法有效处理的问题及保护电解铝用炭阳极，其主要特点是将废电解质作为耐火骨料制成涂料，将其涂在炭阳极表面，减少铝电解过程中炭阳极的氧化，起到保护预焙阳极的残极和增加阳极的使用寿命的目的。
背景技术
金属铝电解工业采用的霍尔－埃鲁法，在铝电解生产上，采用高温的具有很大侵蚀性的冰晶石熔液，在各种材料当中，能够耐高温并且抵御这种侵蚀性、价格低廉而有有良好的导电性能的唯有炭素制品。
碳素阳极（也叫石墨阳极），在电解时，阳极碳被氧化而消耗，浪费大量的优质焦炭、石油焦。目前，在原铝生产费用中，预焙阳极占15～20％。
预焙阳极的消耗除了电解消耗（按理论计算，生产1吨铝需消耗预焙阳极333～370公斤）之外，还有额外的消耗（目前国内阳极净耗，1吨铝需消耗预焙阳极450～480公斤；炭阳极的额外消耗，有很大部分是被空气和CO2气体氧化和因炭阳极的选择氧化而导致掉粒造成的。可见采用阳极涂层保护阳极，可减少阳极与空气和CO2的接触，还有很大的保护空间。
发明内容
本发明目的：本发明提供有效处理电解铝生产过程中废电解质及保护电解铝用炭阳极的方法，其目的在于解决废冰晶石堆积无法处理的问题，以及炼铝过程中炭阳极的额外消耗、消耗大量能源及降低生产成本等方面存在的问题，起到保护预焙阳极的残极和增加阳极的使用寿命及的目的，将废物处理与炭阳极保护有效的结合起来。
本发明技术方案：本发明是通过以下技术方案来加以实现的：
一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法，所述方法将电解铝生产中产生的废冰晶石制成水基涂料，将其涂在电解铝炭阳极表面，减少炭阳极在空气中氧化，延长阳极的使用寿命；电解铝生产中产生的废电解质包括电解槽的大修所产生的废电解质及电解槽烟气净化处理后的处理物，这些废冰晶石作为水基涂料的耐火骨料，耐火骨料至少要过50目筛；电解铝炭阳极表面的水基涂料所用的粘结剂为偏铝酸钠（NaAlO2）、水溶性淀粉、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）及这些粘结剂的组合。
所述的一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法， 其涂料中粘结剂的加入量为耐火骨料的重量的2-15%。
所述的一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法，将水基涂料，涂到炭阳极的上表面和侧表面，涂抹或喷涂1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行电解。
该方法将废电解质制备成水基涂料，在预焙阳极制备的冷却阶段将该涂料均匀涂抹到炭阳极的侧上表面和上表面，在预焙阳极焙烧阶段烘干涂层，在铝电解过程中起到保护阳极的作用。该涂层的特点是可利用废弃的电解质，价格低廉。阳极涂层的耐火骨料选用大于50目的废电解质，电解质的主要成分为冰晶石-氧化铝，其优点为（1）不会带来杂质污染合金液；（2）可以进行废物的回收利用，经济合理。
本发明优点及效果：本发明保护电解铝用炭阳极的方法，将会减少铝电解过程中，阳极的额外消耗，炭阳极的额外消耗，有很大部分是被空气和CO2气体氧化以及因炭阳极的选择氧化而导致掉粒造成的；采用阳极保护涂层，可减少阳极与空气和CO2的接触，减少炭阳极的额外消耗，延长炭阳极的使用寿命；同时还可使废旧的电解质得以回收利用，减少废电解质对环境的污染。
附图说明
图1未涂涂层的阳极示意图；
图2涂有涂层的阳极示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
图1为未涂涂层的阳极（黑色表示暴露在表面的石墨），阳极在电解过程中处于电解质之外的部分（侧上表面和上表面），直接与空气接触，一般电解铝在930～960℃温度区间内，所以炭阳极中的炭与与之接触的空气的活度很高，阳极暴露在空气中的部分极易被氧化，结果导致阳极的氧化速度过快。
图2为涂有涂层的阳极（灰色表示在炭阳极的侧上表面和上表面涂上涂层），由于涂层的存在，隔绝或减少了炭阳极与空气的接触，从而起到了保护阳极的作用。
实例1 水基涂层的应用
涂层的配方为见表1
表1 水基涂层的配方
电解槽大修所产生的废电解质及电解槽烟气净化处理后的处理物
注：涂料的骨料为100%，其它的含量为占骨料的百分数
按表1的配方制成涂料，在预焙阳极制备的冷却阶段将该涂料均匀涂抹（或喷涂）到炭阳极的上表面和侧上表面，涂抹（或喷涂）1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层可用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行工业电解铝生产。
电解槽测试结果表明：电解过程平稳，添加涂层的阳极暴露在空气中的部分保护得很好，棱角分明，阳极的腐蚀速率比未添加涂层的阳极延长寿命13-30小时，并且电解铝的纯度不发生变化。

Claims (3)

1.一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法，其特征在于：所述方法将电解铝生产中产生的废冰晶石制成水基涂料，将其涂在电解铝炭阳极表面，减少炭阳极在空气中氧化，延长阳极的使用寿命；电解铝生产中产生的废电解质包括电解槽的大修所产生的废电解质及电解槽烟气净化处理后的处理物，这些废冰晶石作为水基涂料的耐火骨料，耐火骨料至少要过50目筛；电解铝炭阳极表面的水基涂料所用的粘结剂为偏铝酸钠（NaAlO2）、水溶性淀粉、聚乙烯醇（PVA）、羧甲基纤维素（CMC）及这些粘结剂的组合。
2.根据权利要求1所述的一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法， 其特征在于：涂料中粘结剂的加入量为耐火骨料的重量的2-15%。
3.根据权利要求1所述的一种处理电解铝生产中产生废电解质的方法，其特征在于： 将水基涂料，涂到炭阳极的上表面和侧表面，涂抹或喷涂1～5次，涂层厚度0.2～8mm，涂层用单一涂层或复合涂层组成，然后烘干涂层，进行电解。
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