CN105130460A - 一种利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法 - Google Patents
一种利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于将铝电解废槽衬中的废旧阴极炭块、耐火材料及废旧阴极钢棒按类进行分拣；其中将分拣出来的耐火材料破碎至粒径为0.9~3mm的粉末；在400~450℃温度下加热处理2～4小时，之后与氧化铝、氧化钙、氧化镁，按下列质量比混合，即得再生防渗料：氧化铝15~30%、氧化钙3~5%、氧化镁3~5%、废旧耐火材料粉末余量，上述各组分总和为100%。实现了铝电解废槽衬中的保温砖、耐火砖、防渗料及浇注料等非炭物质的资源化回收再利用，减少了铝电解槽产生的废弃物外排所带来的安全隐患、运送及处理成本，大幅度降低了生产成本，同时使有害有毒物质得到充分处理，使再生防渗料无毒无害，降低了热处理成本。提高经济和环境效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种防渗料及其制备方法，特别涉及一种利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，属于铝电解固体废弃物资源化利用技术领域。
背景技术
在铝电解生产中，需要在铝电解槽中设置防渗材料，用于防止铝电解高温铝液及电解质渗漏，同时又是铝电解槽的耐火及保温材料的重要组成部分。目前，行业内采用的防渗料主要成分均为SiO2和Al2O3，其原理是当有电解质渗透而接触到防渗料时，电解质会与防渗料发生反应生成Na2O·Al2O3·2SiO2，由于Na2O·Al2O3·2SiO2的熔点在1500℃以上，因而可以有效阻止电解质液体的进一步侵蚀，防止漏槽事故的发生，保障安全生产，同时延长铝电解槽的使用寿命，提高经济效益。
通常，铝电解槽使用一段时间后，就要停槽大修，大修清理出来的固体废弃物主要是铝电解废槽衬，废槽衬分为：废阴极炭块（包括侧部炭块和底部炭块）、废保温砖和耐火砖、废防渗料及废浇注料（包括轻质浇注料和重质浇注料）等。然而，铝电解废槽衬中的保温砖和耐火砖、防渗料及浇注料等耐火材料其主要成分为SiO2。具统计，一台200kA电解槽能产生废弃槽衬60吨，一台240kA电解槽能产生废弃槽衬70吨，一台300kA电解槽能产生废弃槽衬80吨，废槽衬中的保温砖和耐火砖、防渗料及浇注料等耐火材料占到废槽衬部量的40%，这就意味着一台200~300kA的铝电解槽能产生24~32吨废旧耐火材料。这些废弃耐火材料如不加以再生利用，一方面会造成大量的经济损失，另一方面废弃槽衬又属于国家明文规定的危险废弃物，随意处理会对环境造成严重的污染。因此，有必要研发新技术来加以回收、利用这部分废旧耐火材料。
发明内容
为了解决铝电解槽废槽衬中的耐火材料对环境的污染及巨大的经济损失，本发明提供一种利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，实现铝电解废槽衬中的耐火材料的资源化再利用。
本发明提供的利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于包括下列步骤：
A、将铝电解废槽衬中的废旧阴极炭块、耐火材料及废旧阴极钢棒按类进行分拣；
B、将步骤A分拣出来的耐火材料破碎至粒径为0.9~3mm的粉末；
C、将步骤B所得耐火材料粉末，在400~450℃温度下加热处理2～4小时，并在加热处理过程中，使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放；同时使氟化物在加热温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的再利用；加热处理后得到除去了氟化物和氰化物的废旧耐火材料粉末；
D、将步骤C所得废旧耐火材料粉末与氧化铝、氧化钙、氧化镁，按下列质量比混合，即得再生防渗料：
氧化铝15~30%
氧化钙3~5%
氧化镁3~5%
废旧耐火材料粉末余量
上述各组分总和为100%。
所述步骤A分拣出来的耐火材料包括保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极钢棒直接作为钢铁冶炼原料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极炭块包括底部阴极炭块和侧部阴极炭块，经下列方法处理：将废旧阴极炭块破碎至粒径为0.9mm~3mm后，与助燃剂和催化剂按下列质量比混合：废旧阴极碳块:助燃剂:催化剂=1:0.5～0.6:0.4～0.5，其中：助燃剂为残阳极粉末、阳极车间收尘灰或阳极碳渣中的一种或多种，且多种的混合质量比是任意的；催化剂为CaO和SiO2，且CaO和SiO2的混合质量比是1:1；在600~1000℃温度下煅烧2~4小时，所述煅烧采用的设备为常规的焚烧炉或高温旋风炉；使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放，同时使氟化物在煅烧温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的闭环利用；煅烧后得到可回收利用的有价铝电解材料。
所述步骤B的破碎是将保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料进行破碎，直至粒径<3mm，优选0.9mm~3mm。
所述步骤C的加热处理所用热能是利用锻烧废旧阴极炭块的余热来进行加热处理的，处理温度优选420℃。
所述步骤D的混合采用常规搅拌机进行混合，混合得到的再生防渗料返回铝电解生产中使用。
本发明具有下列优点和有益效果：
（1）实现了铝电解废槽衬中的保温砖、耐火砖、防渗料及浇注料等非炭物质的资源化回收再利用，有效利用铝电解槽产生的废弃物在厂内完全消耗，减少了铝电解槽产生的废弃物外排所带来的安全隐患、运送及处理成本，大幅度降低了生产成本，提高环境效益。
（2）充分利用处理废旧阴极炭块的高温旋风炉或焚烧炉产生的余热，进行保温砖、耐火砖、防渗料及浇注料等非炭物质的处理，使有害有毒物质得到充分处理，使再生防渗料无毒无害，同时有效降低了热处理成本。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
a．将废旧槽内衬中的阴极炭块、耐火材料及钢棒分拣；
b．将耐火材料，包括保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料，利用锤式破碎机破碎至粒径为3mm的粉末；
c．将上述b的破碎后的耐火材料粉末，用400℃高温余热进行处理4小时，并在加热处理过程中，使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放；同时使氟化物在加热温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的再利用；加热处理后得到除去了氟化物和氰化物的废旧耐火材料粉末；
d．将步骤c中除去氟化物和氰化物等有害物质的耐火材料粉末与氧化铝、氧化钙、氧化镁进行配料，配料配比为：氧化铝30%、氧化钙3%、氧化镁3%，耐火材料粉末64%；
e．将上述配比形成的配料利用常规搅拌机进行均匀搅拌混合后，即得到铝电解再生防渗料，可回用于铝电解生产中。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极钢棒直接作为钢铁冶炼原料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极炭块包括底部阴极炭块和侧部阴极炭块，经下列方法处理：将废旧阴极炭块破碎至粒径为1.5mm后，与助燃剂和催化剂按下列质量比混合：废旧阴极碳块:助燃剂:催化剂=1:0.5:0.5，其中：助燃剂为残阳极粉末、阳极车间收尘灰或阳极碳渣中的一种或多种，且多种的混合质量比是任意的；催化剂为CaO和SiO2，且CaO和SiO2的混合质量比是1:1；在700℃温度下煅烧2小时，所述煅烧采用的设备为常规的焚烧炉或高温旋风炉；使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放，同时使氟化物在煅烧温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的闭环利用；煅烧后得到可回收利用的有价铝电解材料。
实施例2
a．将废旧槽内衬中的阴极炭块、耐火材料及钢棒分拣；
b．将耐火材料（包括保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料）利用锤式破碎机破碎至粒径2mm的粉末；
c．将上述b中的破碎后的耐火材料粉末，用420℃高温余热进行处理3小时，并在加热处理过程中，使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放；同时使氟化物在加热温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的再利用；加热处理后得到除去了氟化物和氰化物的废旧耐火材料粉末；
d．将步骤c中除去氟化物和氰化物等有害物质的耐火材料粉末与氧化铝、氧化钙、氧化镁进行配料，配料配比为：氧化铝25%、氧化钙4%、氧化镁4%，耐火材料粉末为67%；
e．将上述配比形成的配料利用常规搅拌机进行均匀混合即可得到铝电解再生防渗料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极钢棒直接作为钢铁冶炼原料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极炭块包括底部阴极炭块和侧部阴极炭块，经下列方法处理：将废旧阴极炭块破碎至粒径为2mm后，与助燃剂和催化剂按下列质量比混合：废旧阴极碳块:助燃剂:催化剂=1:0.6:0.4，其中：助燃剂为残阳极粉末、阳极车间收尘灰或阳极碳渣中的一种或多种，且多种的混合质量比是任意的；催化剂为CaO和SiO2，且CaO和SiO2的混合质量比是1:1；在900℃温度下煅烧4小时，所述煅烧采用的设备为常规的焚烧炉或高温旋风炉；使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放，同时使氟化物在煅烧温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的闭环利用；煅烧后得到可回收利用的有价铝电解材料。
实施例3
a．将废旧槽内衬中的阴极炭块、耐火材料及钢棒分拣；
b．将耐火材料（保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料）利用锤式破碎机破碎至粒径1.5mm的粉末；
c．将上述b中的破碎后的耐火材料粉末，用440℃高温余热进行处理2小时，并在加热处理过程中，使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放；同时使氟化物在加热温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的再利用；加热处理后得到除去了氟化物和氰化物的废旧耐火材料粉末；
d．将步骤c中除去氟化物和氰化物等有害物质的耐火材料粉末和氧化铝、氧化钙、氧化镁等物质进行配料，配料配比为氧化铝20%、氧化钙5%、氧化镁5%，耐火材料粉末70%；
e．将上述配比形成的配料利用常规搅拌机进行均匀混合即可得到铝电解再生防渗料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极钢棒直接作为钢铁冶炼原料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极炭块包括底部阴极炭块和侧部阴极炭块，经下列方法处理：将废旧阴极炭块破碎至粒径为0.9mm后，与助燃剂和催化剂按下列质量比混合：废旧阴极碳块:助燃剂:催化剂=1:0.6:0.4，其中：助燃剂为残阳极粉末、阳极车间收尘灰或阳极碳渣中的一种或多种，且多种的混合质量比是任意的；催化剂为CaO和SiO2，且CaO和SiO2的混合质量比是1:1；在1000℃温度下煅烧2小时，所述煅烧采用的设备为常规的焚烧炉或高温旋风炉；使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放，同时使氟化物在煅烧温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的闭环利用；煅烧后得到可回收利用的有价铝电解材料。
实施例4
a．将废旧槽内衬中的阴极炭块、耐火材料及钢棒分拣；
b．将耐火材料（保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料）利用锤式破碎机破碎至粒径0.9mm的粉末；
c．将上述b中的破碎后的耐火材料粉末，用450℃高温余热进行处理2小时，并在加热处理过程中，使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放；同时使氟化物在加热温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的再利用；加热处理后得到除去了氟化物和氰化物的废旧耐火材料粉末；
d．将步骤c中除去氟化物和氰化物等有害物质的耐火材料粉末和氧化铝、氧化钙、氧化镁等物质进行配料，配料配比为氧化铝15%、氧化钙5%、氧化镁5%，耐火材料粉末75%；
e．将上述配比形成的配料利用常规搅拌机进行均匀混合即可得到铝电解再生防渗料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极钢棒直接作为钢铁冶炼原料。
所述步骤A分拣出来的废旧阴极炭块包括底部阴极炭块和侧部阴极炭块，经下列方法处理：将废旧阴极炭块破碎至粒径为3mm后，与助燃剂和催化剂按下列质量比混合：废旧阴极碳块:助燃剂:催化剂=1:0.5:0.5，其中：助燃剂为残阳极粉末、阳极车间收尘灰或阳极碳渣中的一种或多种，且多种的混合质量比是任意的；催化剂为CaO和SiO2，且CaO和SiO2的混合质量比是1:1；在600℃温度下煅烧2小时，所述煅烧采用的设备为常规的焚烧炉或高温旋风炉；使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放，同时使氟化物在煅烧温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的闭环利用；煅烧后得到可回收利用的有价铝电解材料。
Claims (7)
1.一种利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于包括下列步骤：
A、将铝电解废槽衬中的废旧阴极炭块、耐火材料及废旧阴极钢棒按类进行分拣；
B、将步骤A分拣出来的耐火材料破碎至粒径为0.9~3mm的粉末；
C、将步骤B所得耐火材料粉末，在400~450℃温度下加热处理2～4小时，并在加热处理过程中，使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放；同时使氟化物在加热温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的再利用；加热处理后得到除去了氟化物和氰化物的废旧耐火材料粉末；
D、将步骤C所得废旧耐火材料粉末与氧化铝、氧化钙、氧化镁，按下列质量比混合，即得再生防渗料：
氧化铝15~30%
氧化钙3~5%
氧化镁3~5%
废旧耐火材料粉末余量
上述各组分总和为100%。
2.如权利要求1所述的利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于所述步骤A分拣出来的耐火材料包括保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料。
3.如权利要求1所述的利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于所述步骤A分拣出来的废旧阴极钢棒直接作为钢铁冶炼原料。
4.如权利要求1所述的利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于所述步骤A分拣出来的废旧阴极炭块包括底部阴极炭块和侧部阴极炭块，经下列方法处理：将废旧阴极炭块破碎至粒径为0.9mm~3mm后，与助燃剂和催化剂按下列质量比混合：废旧阴极碳块:助燃剂:催化剂=1:0.5～0.6:0.4～0.5，其中：助燃剂为残阳极粉末、阳极车间收尘灰或阳极碳渣中的一种或多种，且多种的混合质量比是任意的；催化剂为CaO和SiO2，且CaO和SiO2的混合质量比是1:1；在600~1000℃温度下煅烧2~4小时，所述煅烧采用的设备为常规的焚烧炉或高温旋风炉；使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放，同时使氟化物在煅烧温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的闭环利用；煅烧后得到可回收利用的有价铝电解材料。
5.如权利要求1所述的利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于所述步骤B的破碎是将保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料进行破碎，直至粒径为0.9mm~3mm。
6.如权利要求1所述的利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于所述步骤C的加热处理所用热能是利用锻烧废旧阴极炭块的余热来进行加热处理的，处理温度优选420℃。
7.如权利要求1所述的利用铝电解废槽衬再生防渗料的方法，其特征在于所述步骤D的混合采用常规搅拌机进行混合，混合得到的再生防渗料返回铝电解生产中使用。
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