CN1358581A - 铝电解阳极炭渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种对铝电解工业中的阳极炭渣和废旧阴极炭块进行无害化处理和综合利用的方法,具体技术方案是将上述两种固体废渣破碎,磨粉后进行浮选分离,所得的炭粉做为粉料用来生产高炭素制品,所得电解质返回铝电解工艺中使用,每槽每日用1－5公斤(可大量用于新槽的启动时期),该方案克服了已有技术中只直接利用未做无害化环保处理或虽做无害化环保处理但处理不彻底并产生新的工业垃圾的缺陷,能实现以治废养治废,除财力自给外,还可产生可观的经济效益,便于实施,环保效益和经济效益显著。
Description
技术领域
本发明涉及一种铝电解生产中所产生的阳极炭渣和废阴极等含氟有毒固体废料的无害化处理和综合利用的方法。
背景技术
在铝冶炼电解工艺中，由于阳极总是浸泡在氟化物电解质里，在生产过程中，阳极炭块受电解质的冲刷而发生掉渣现象，炭渣在高温熔融的电解质中影响电解质的某些性质，从而影响电解工艺，须把它从电解槽中捞出来。捞出来的炭渣含有大量(70％左右)的电解质。另外，铝电解槽的寿命为3-4年，破损重修时也要把槽中的废阴极炭块刨出来，经过3-4年的工作，阴极炭块长期被电解质浸泡、渗透、腐蚀，其中的电解质在阴极炭块的含量高达25％----35％。电解质中的氟元素在水中具有一定的溶解性，如果将阳极炭渣和废阴极丢弃在山上，下雨则很容易被雨水冲刷带到农田或河流中，造成污染；如果埋填到地下，则造成地下水的严重污染。因此，上述两种废料都是有毒废料，应该进行处理。所以近年来人们在处理铝电解阳极炭渣和阴极方面做了一些工作，公开文献也报道了这方面的技术内容，如中国专利91219057公开了一种废阴极炭块的处理方法是：把废阴极块与其他料配合直接用来生产电极糊；另一种处理技术是对阳极炭渣和电解质含量大于40％的废阴极炭块磨粉后进行浮选分离，所得的电解质返回铝电解使用(见《轻金属》1999年第3期，“从阳极炭渣和废旧阴极中回收电解质的工业性试验”，薛金生、王鸿、王军科)。上述第一种方案只对废旧阴极进行直接使用，在电极糊的使用过程中，由于电极的工作温度很高(大于1500℃)，其间的电解质中的氟等有害物质就挥发，污染大气，从这个意义上说，该方案只对废旧阴极进行了简单利用，把污染从污染水转移到污染大气，并没有做无害化处理。第二种方法虽然把炭质和电解质分离了，但处理的对象有限，它不主张用该法处理电解质含量小于40％的废旧阳板块(该法以回收电解质为目的)，不能处理全部炭质废料，未能彻底解决电解质的污染问题。另外分离后的炭质材料还是工业垃圾，未做利用，经济效益不明显，难以实现治理的财力自给，所以目前还没有铝厂把该方案付诸实施。此外，椐报道，有的处理方案是把这类有毒废料在特制的玻璃化炉中进行玻璃化，处理成本高昂。由于以上方案都有各自的缺陷，国内事实上对上述废料未做处理就堆弃于铝厂附近，仍然是重要的污染源。
技术内容
本发明人针对现有对铝电解阳极废渣和阴极炭块处理方案的不足之处，提出了一套新的技术方案。该方案能将所有的铝电解的炭质有毒固体废料进行无害化处理，并可把两种废料处理后所得的物质都加以充分利用，变废为宝，彻底解决了此类物料的环保问题。
本发明的技术方案是这样实现的：将铝电解生产中的炭质固体废料，包括阳极废渣、废阴极炭块分别破碎、磨成粉末，按不同类别进入浮选槽中，并加入浮选剂和清水，吨物料浮选剂用量50-200克，矿浆浓度控制在30-50％，矿浆体系用无机酸调节PH值在2-5，在浮选槽中的单次浮选时间为5-10分钟，经多次浮选，将含氟化钙的电解质捕获并浮选出来，得到的电解质返回铝电解使用，炭粉用于高炭素制品的生产，如电极糊、阳极保护套等。
以上所述的浮选剂采用松节油或松节油与硅酸钠的混合物、或者使用普通柴油、200号溶剂油等。
所述的无机酸为盐酸、硫酸、硝酸和磷酸。
以上所述的浮选用水经固液分离后，加入适当饱和石灰水和可溶性铁盐，如三氯化铁、硫酸亚铁、硝酸铁、氯酸铁，除去氟、氰等有害物质，然后循环使用，石灰水和可溶性铁盐的加入量按水中所含的氟化物和氰化物的浓度，根据化学反应方程的量加入。
经上述浮选过程得到的电解质虽然含有一些杂质，但仍然可用于电解铝的使用，主要使用在新槽的启动时期。对于正常工作的电解槽视模型，每槽每日可用1-5公斤。
本方案同背景技术相比，具有以下几个特点：
1、解决了以往大量含氟化物电解质的阳极废渣和废阴极炭块无法处理的难题，炭质固体废渣全部进行无害化处理，保证了铝厂周围不再因为阳极废渣和阴极炭块丢弃在厂区附近造成环境污染；
2、得到的电解质可以回收作铝电解使用，可以降低电解铝的成本，经本发明人估算，每年可为年产10万吨的铝厂回收的电解质300吨；
3、生产所需的设备只要添置粉碎机、磨粉机、浮选机，投入费用不高，生产过程动力消耗也不高；
4、经浮选得到的阳极炭粉和阴极炭粉可用于生产高炭素制品，由于处理所得的炭粉电解质含量较低，阳极废渣电解质含量由处理前的70％下降至2％左右，阴极炭粉电解质含量也由处理前的25％下降至2％左右，既不会影响炭素制品的质量，也不会造成新的污染，还能显著降低炭素制品的原料成本，提高炭素制品生产的经济效益。
总之，处理所得的物料全部综合利用，变废为主，除实现以废治废外，还能产生可观的经济效益，使实施者有自给的财力，便于推广使用，彻底解决此类废料的环保问题。
具体实施方式
实施例一
将1000公斤阳极炭渣破碎、磨粉至粒度小于0.075mm的量大于80％，加水调成40％的矿浆浓度，加盐酸或硫酸调节矿浆的PH为2-5，每吨矿浆加入浮选剂松节油200克，控制10分钟的浮选时间，经过四次循环处理，浮选所得的阳极粉作为阳极保护套的材料，用量占干料的40-60％；所得电解质返回铝电解使用，每槽每日用1-5公斤(可大量用于新槽的启动时期)，浮选用水经加入饱和石灰水和三氯化铁除氟后循环使用。
实施例二：
取废旧阴极炭块2000公斤，经破碎、磨粉至粒度小于0.075mm的量大于80％，加水调成40％的矿浆浓度，加盐酸或硝酸调节矿浆的PH为2-5，每吨矿浆加入浮选剂松节油200克，控制10分钟的浮选时间，经过四次循环处理，所得的炭粉做粉料用来生产高灰炭素制品，用量占干料的20％-40％，所得电解质返铝电解使用，每槽每日用1-5公斤(可大量用于新槽的启动时期)，浮选用水经除氟并循环使用。
实施例三
将1000公斤阳极炭渣破碎、磨粉至粒度小于0.075mm的量大于80％，加水调成40％的矿浆浓度，加盐酸或硫酸调节矿浆的PH为2-5，每吨矿浆加入浮选剂松节油100克，0#柴油100克，控制8分钟的浮选时间，经过四次循环处理，浮选后所得的阳极炭粉用来生产高灰炭素制品，用量占干料的20-40％；所得电解质返回铝电解使用，每槽每日用1-5公斤(可大量用于新槽的启动时期)，浮选用水先分析所含氟化物和氰化物的浓度，根据化学反应方程的量加入饱和石灰水和硫酸亚铁除氟后循环使用。
实施例四
将1500公斤废旧阴极炭块破碎、磨粉至粒度小于0.075mm的量大于80％，加水调成20-40％的矿浆浓度，加盐酸或硫酸调节矿浆的PH为2-5，每吨矿浆加入浮选剂200#溶剂油150克，控制8分钟的浮选时间，经过四次循环处理，浮选后所得的阳极粉用来生产高灰炭素制品，用量占干料的20-40％；所得电解质返回铝电解使用，每槽每日用1-5公斤(可大量用于新槽的启动时期)，浮选用水先分析所含氟化物和氰化物的浓度，根据化学反应方程的量加入饱和石灰水和硫酸亚铁除氟后循环使用。
Claims (6)
1、一种铝电解阳极炭渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法，其特征在于：将铝电解生产中的炭质固体废料，包括阳极废渣、废阴极炭块分别破碎、磨成粉末，按不同类别进入浮选槽中，并加入浮选剂和清水，吨物料浮选剂用量50-200克，矿浆浓度控制在30-50％，矿浆体系用无机酸调节PH值在2-5，在浮选槽中的单次浮选时间为5-10分钟，经多次浮选，得到电解质和炭素粉。
2、根据权利要求1所述的铝电解电解炭渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法，其特征在于：采用的浮选剂为松节油或松节油与硅酸钠的混合物、或者使用普通柴油、200号溶剂油。
3、根据权利要求1所述的铝电解电解炭渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法，其特征在于：所述的无机酸为盐酸或硫酸、硝酸和磷酸。
4、根据权利要求所述的铝电解电解炭渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法，其特征在于：所得电解质返回铝电解工艺使用，每槽每日用1-5公斤。
5、根据权利要求1所述的铝电解电解炭渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法，其特征在于：所得炭素粉做为粉料用来生产炭素制品。
6、根据权利要求所述的铝电解电解炭渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法，其特征在于：所述的浮选用水经固液分离后，加入适当饱和石灰水和可溶性铁盐，三氯化铁、硫酸亚铁、硝酸铁、氯酸铁，除去氟、氰等有害物质，然后循环使用，石灰水和可溶性铁盐的加入量按水中所含的氟化物和氰化物的浓度，根据化学反应方程的量加入。
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