CN105401169A - 一种铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法 - Google Patents

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曾超林
赵庆云
祁文良
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    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25CPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes

Abstract

本发明公开了一种铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法,把废弃的阴极碳块清理破碎,掺混进入铝电解碳素阳极生产系统中,使废阴极炭块中的氟化盐进入电解铝用阳极碳素体中,作为电解铝用阳极碳素生产原料用。本发明提供的铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法,不但成功的处理了废弃含氟阴极碳块,使得原来的储存费用降低到零,同时成功在铝电解生产上循环利用了原有的废弃阴极炭块中有用的碳成分和有用的Na、Mg、Al、K、Ca、F成分,变废为宝,直接间接经济效益和环保效益显著。

Description

一种铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法。
背景技术
[0002] 目前中国电解铝工业采用的主力槽型是350-500kA大型预焙阳极电解槽,平均寿 命是7-10年;电解槽阴极内衬中的阴极炭块总量以400kA槽型为例,经计算和实际称重约 为35吨。在铝电解正常生产过程中,电解槽阴极炭块因电解质的渗透和阴极炭块的吸附作 用,阴极炭块中含有固体电解质成分,使用质谱仪分析其化学成分如下: 铝电解槽停槽后阴极炭块化学成分分析表
Figure CN105401169AD00031
由于废弃阴极碳块中含有氟化物,要有专门的环保设计场地存放,否则对环境污染很 大。存储费用很高,占用场地,同时也不能保证做到绝对的环保要求。废阴极炭块中的氟化 物对于环保来讲是危害物,但是对于电解生产是有用物料。
[0003] 目前开发和实验的环保处理方法大致都是火法处理,例如在烧制水泥、火力发电 发电等生产中当作燃料使用,燃烧后的氟化物转化为难溶于水的复杂化合物,起到一定的 环保作用,但是由于技术上尚有难以攻克的原因,都没能形成工业规模处理程度。
[0004] 废阴极炭块中有的Na、Mg、Al、K、Ca、F元素都是电解铝生产中的有用原料,没有得 到回收,是一种浪费。另外废阴极中的碳是制造铝电解生产中碳阳极的原料,制作成本远远 高于普通燃料,当作燃料烧掉也不是经济做法。所以有必要找到一种工业规模经济环保和 能够循环利用的处理方法尤为迫切。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于针对现有技术的不足,提供了一种环保、循环、经济的铝电解槽 废弃阴极炭块的回收利用方法。
[0006] 本发明的目的通过以下技术方案来具体实现: 一种铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法,把废弃的阴极碳块破碎,掺混进 入铝电解碳素阳极生产系统中,使阴极炭块中碳成分作为电解铝用阳极碳素生产原料用, 氟化盐随同成品碳阳极进入铝电解槽中,作为有用原料循环利用。
[0007] 作为优选的方案,所述废弃的阴极碳块破碎的粒度与电解铝用阳极碳素生产要求 的粒度要求一致。这样更利于铝用阳极碳素的制备加工。
[0008] 所述废弃阴极炭块参混比例占碳阳极生产系统重量1%以下。
[0009] 具体优选是:每35吨废阴极参混到3745吨碳阳极生产系统中,即废阴极参混比例 达到0. 93%。这样3745吨中的各种氟化盐总量8. 75吨进入碳阳极生产系统中,使得生产 出来的铝用碳阳极杂质增加0. 233%,不影响碳阳极的生产工艺,最终生产出碳素阳极导电 性、灰分、抗压强度等主要理化指标稍有影响,但是不影响这种方法生产出来的碳阳极在铝 电解槽中的使用效果。
[0010] 优选的具体的掺混方法为:在电解铝用阳极碳素生产中,把不同粒度的煅后石油 焦煅、碳粉料、生产系统回收的碳粉尘与破碎的废弃的阴极碳块进行配料,形成干料,然后 与沥青均匀混捏振动成型成为生阳极。生阳极经过高温焙烧生成碳含量在99. 5%的碳素导 电体。
[0011] 优选的沥青含量比例为16. 5%~17. 5%。
[0012] -种电解铝用阳极碳素的制备工艺,以石油焦、沥青、废弃的阴极碳块为原料,把 高温煅烧后石油焦、沥青与破碎的废弃的阴极碳块均匀混捏成型制成生阳极,最后进入焙 烧窑进行高温焙烧生成碳含量在99. 5%的碳素导电体。
[0013] 本发明有益效果: 本发明提供的铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法,不但成功的处理了废弃 含氟阴极碳块,使得原来的储存费用降低到零,同时成功在铝电解生产上循环利用了原有 的废弃阴极炭块中有用的碳成分和有用的Na、Mg、Al、K、Ca、F成分,变废为宝,另外此种方 法不改变原有的铝用碳阳极的烧制工艺,成品碳阳极在铝电解槽中使用中技术条件改变不 大,完全可以接受,直接间接经济效益和环保效益显著。技术上简单实用是一种环保循环的 经济方法。
[0014] 添加废弃阴极碳块后的电解铝阳极煅后石油焦配比:
Figure CN105401169AD00041
备注: 1、料的纯度是指所要求的不同粒度物料必须达到的比例,例如:3~6mm的煅后石油焦 纯度是彡90%,它的的具体含义是3~6mm粒度的石油焦含量必须彡90% ;彡3mm和彡6mm 的物料含量综合必须< 10%。
[0015] 2、含量、混合料的具体含义是:含量是指理论配方含量比例;混合料比例是指在 生产实际中必须达到的配料含量上下限比例,例如24% ±3,是指3~6mm粒度区间物料含 量在21~27%之间。
[0016] 实施例1: 电解铝工业使用的碳素阳极生产大致工艺过程是把石油焦经过高温煅烧去灰分杂质、 破碎,按照不同粒度比例与沥青混捏成型、高温焙烧生成碳含量在99. 5%的优良碳素导电 体。
[0017] 本发明内容是把废弃的阴极碳块按照电解铝用碳素生产要求的粒度要求破碎,按 照一定比例参混进入铝电解碳素阳极生产系统中,使之碳成分转化为碳阳极有用成分,在 不过多改变碳素生产工艺的情况使得废阴极炭块中的氟化盐进入电解铝用阳极碳素体中, 在铝电解槽生产中变废为宝。
[0018] 为实现上述目的,本发明技术是按照以下方式实现的: 以400kA铝电解槽为例说明: 每台电解槽平均使用寿命为7年,在正常生产寿命期间生产原铝11000吨,需要消耗约 3745吨碳阳极。
[0019] 单台槽停槽后刨炉出来的废弃阴极碳块约35吨,其中碳成分占 26. 25吨,Na、Mg、 Al、K、Ca、F成分占到8. 75吨。
[0020] 在碳阳极生产中把35吨废阴极参混到3745吨碳阳极生产系统中,这3745吨中 的各种氟化盐总量8. 75吨进入碳阳极生产系统中,使得生产出来的铝用碳阳极杂质增加 0.233%,不影响碳阳极的生产工艺,最终生产出碳素阳极导电性、灰分、抗压强度等主要理 化指标稍有影响,但是不影响这种方法生产出来的碳阳极在铝电解槽中的使用效果。
[0021] 下面给出目前电解铝用碳素阳极干料生产通用配方:
Figure CN105401169AD00051
干料与沥青比例:根据不同料的情况控制15% -16. 5 %。
[0022] 下面给出专利配方一添加废弃阴极碳块后的电解铝阳极煅后石油焦配比
Figure CN105401169AD00052
添加废弃阴极碳块铝电解碳素生产配方中沥青比例:16. 5%~17. 5%。
[0023] 添加废弃阴极碳块和不添加阴极碳块的阳极焙烧工艺不变,保持原来的工艺技术 参数和技术条件。
[0024] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实 施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精 神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1. 一种铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法,其特征在于:把废弃的阴极碳 块破碎,掺混进入铝电解碳素阳极生产系统中,,使阴极炭块中碳成分作为电解铝用阳极碳 素生产原料用,氟化盐随同成品碳阳极进入铝电解槽中,作为有用原料循环利用。
2. 根据权利要求1所述的铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法,其特征在 于:所述废弃的阴极碳块破碎的粒度与电解铝用阳极碳素生产要求的粒度要求一致。
3. 根据权利要求1或2所述的铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法,其特征 在于:所述废弃阴极炭块参混比例占碳阳极生产系统重量1%以下。
4. 根据权利要求3所述的铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法,其特征在 于:每35吨废阴极参混到3745吨碳阳极生产系统中。
5. -种电解铝用阳极碳素的制备工艺,其特征在于:以石油焦、沥青、废弃的阴极碳块 为原料,把高温煅烧后石油焦、沥青与破碎的废弃的阴极碳块均匀混捏成型制成生阳极,最 后进入焙烧窑进行高温焙烧生成碳含量在99. 5%的碳素导电体。
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