一种电解铝废阴极的高温处置方法
【技术领域】
[0001]本发明属于固体废物处理领域，具体涉及一种高温处理电解铝废阴极的方法。
【背景技术】
[0002]电解铝阴极以煅烧无烟煤、冶金焦、石墨等为骨料，煤沥青等黏结剂制成的，主要用于制作铝电解槽炭质内衬的块类或糊类炭素制品。铝电解过程中，阴极上发生的主要反应是熔于冰晶石(Na2AIFeNa2AIF6)中的Al3+被还原成液态金属铝，汇积于炭质槽底表面，招液和炭质槽底共同作为电解槽的导电阴极。由于电解质熔体中有各种氟化物、杂质，在电场的作用下电解产生的熔盐对阴极炭块发生侵蚀和冲刷等作用，加上热应力的作用，使阴极材料发生变形、隆起、断裂，甚而破损为废阴极。
[0003]电解铝废阴极是含有20-40%左右氟化物，微量氰化物的危险废物，由于其氟化物及氰化物容易水解，因此如不进行有效处置，遇到雨淋、水浸容易造成严重的环境污染。2014年我国电解铝产量达到了2200多万吨，世界电解铝产量达到了5000多万吨。随着电解铝产量的增加，电解铝产生的废阴极日益增加。目前，我国电解铝行业每年产生的废阴极达到了 20万吨，有400多万吨的累积堆存。由于目前国内外缺乏先进的电解铝废阴极无害化处置及资源化利用技术，电解铝企业普遍采用的掩埋处理方法造成了环境极大污染和资源极大浪费。
[0004]目前我国乃至世界范围内处置电解铝废阴极主要采用湿法和燃烧法、填埋法，其中湿法得到的碳粉价值不高，燃烧法不能有效回收其中的氟化物，因此主要采用高成本的填埋法，但是由于大部分企业不能按照危险废物的处置方式进行无害化填埋，因此电解铝废阴极的环境污染问题一直没有得到有效解决。
【发明内容】
[0005]针对本领域存在的问题，本发明目的是提供一种适合于电解铝废阴极无害化处置及资源化利用的工艺技术。具体是一种电解铝废阴极的高温处置方法。
[0006]实现本发明上述目的的具体技术方案为:
[0007]—种电解铝废阴极的高温处置方法，包括步骤:电解铝废阴极炭块破碎到3_15mm，然后采用超高温炉焙烧，挥发出其中的氟化物、分解其中的氰化物为氮化物，焙烧产生烟气采用水雾吸收的方式吸收，再经过过滤、烘干等工序，氟化物等回用到铝电解中，而阴极碳素材料经过冷却后卸出超高温炉，
[0008]阴极碳素材料经过冷却后卸出超高温炉成为固定碳含量达到97%的碳素材料，可以作为增碳剂、石墨碎等，从而使电解铝废阴极中的碳素材料、氟化物得到资源化利用，其中的氟化物得到无害化处置。
[0009]优选的，电解铝废阴极炭块破碎到10-15mm.
[0010]其中，焙烧时超高温炉内采用上部物料自然堆积及下部卸料紧密堆积的方式充分隔绝空气，焙烧温度为2600?2800°C。
[0011]其中，焙烧产生的烟气采用水雾吸收的方式吸收，烟气和水雾的流量比为1:2-1:5。
[0012]本发明的有益效果在于:
[0013]本发明依据电解铝废阴极中氟化物、氰化物及炭素的物理化学性质，采用高温法挥发出其中的氟化物、分解其中的氰化物，而在基本真空的条件下阴极中的炭素不能燃烧，从而实现阴极中碳素和氟化物、氰化物的有效分离，并使碳素进一步石墨化，再采用水雾吸收的方法回收高温挥发的氟化物等，提高了碳素材料的固定碳含量，有效回收了氟化物，实现了电解铝废阴极的无害化处置及资源化利用。
【附图说明】
[0014]图1为图1为本发明的一种电解铝废阴极的高温处置工艺简图，
[0015]图中，I为电解铝废阴极炭块，2为高温炉，3为碳素材料，4为水雾吸收设备，5为过滤设备，6为烘干设备，7为氟化物电解质。
【具体实施方式】
[0016]以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。以下所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
[0017]实施例中，如无特别说明，所使用的技术手段为本领域的常规技术手段。
[0018]实施例1
[0019]参见图1，图中I为3-15mm的电解铝废阴极炭块，加入到温度可以达到2600-2800°C的高温炉2中，经过I小时以上的高温焙烧及冷却卸出高温炉，形成高纯度的碳素材料3，高温炉中挥发的氟化物经过水雾吸收设备4，再经过过滤设备5、烘干设备6最终形成氟化物电解质7。本实施例中，电解铝废阴极炭块破碎到3-15mm，然后采用超高温设备焙烧，挥发出其中的氟化物等，氰化物分解，氟化物等采用水雾吸收的方式吸收，
[0020]将电解铝废阴极炭块破碎到3-15mm，然后加入到温度可以达到2600°C的高温炉中，采用上部物料自然堆积及下部物料紧密堆积的方式焙烧2小时，烟气采用水雾吸收1:5，炭素经过冷却后卸出高温炉。
[0021]水雾吸收后经过过滤、烘干等工序，得到氟化物等回用到铝电解中，其氟化物含量约为90 %，产率约为30 % ο卸出高温炉的阴极碳素材料经过冷却后，产率为70 %左右，其固定碳含量达到95%，粒度为3-15_，可以作为增碳剂、石墨碎等。
[0022]实施例2
[0023]将电解铝废阴极炭块破碎到10-15mm，然后加入到温度可以达到2700°C的高温炉中，焙烧1.5小时，烟气采用水雾吸收，然后过滤、烘干，炭素经过冷却后卸出高温炉，其中固定碳含量达到97 %，产率为80 %，粒度为10-15mm。其他操作同实施例1。
[0024]水雾吸收后经过过滤、烘干等工序，得到氟化物，其氟化物含量约为90%，产率约为 30%。
[0025]实施例3
[0026]将电解铝废阴极炭块破碎到10-15mm，然后加入到温度可以达到2800°C的高温炉中，焙烧I小时，烟气采用水雾吸收，然后过滤、烘干，炭素经过冷却后卸出高温炉，其中固定碳含量达到97%，产率为75%，粒度为10_15mm。其他操作同实施例1。
[0027]水雾吸收后经过过滤、烘干等工序，得到氟化物，其氟化物含量约为90%，产率约为 30%。
[0028]以上所公开或要求的实施例在不超过现有公开的实验手段的范围内可以制出或实施。本发明优选的实施方式所描述的所有的产物和/或方法，明白地指那些不违反本发明的概念、范围和精神的可以用于该产物和/或实验方法以及接下来的步骤。对所述的工艺中技术手段的所有的改动和改进，均属于本发明权利要求定义的概念、范围和精神。
【主权项】
1.一种电解铝废阴极的高温处置方法，其特征在于，包括步骤:电解铝废阴极炭块破碎到3-15mm，然后采用超高温炉焙烧，挥发出其中的氟化物、分解其中的氰化物为氮化物，焙烧产生烟气采用水雾吸收的方式吸收，再经过过滤、烘干工序，氟化物等回用到铝电解中，而阴极碳素材料经过冷却后卸出超高温炉。2.根据权利要求1所述的高温处置方法，其特征在于，电解铝废阴极炭块破碎到10-15mm03.根据权利要求1所述的高温处置方法，其特征在于，焙烧时超高温炉内采用上部物料自然堆积及下部卸料紧密堆积的方式充分隔绝空气，焙烧温度为2600?2800°C。4.根据权利要求1?3任一所述的高温处置方法，其特征在于，焙烧产生的烟气采用水雾吸收的方式吸收，烟气和水雾的流量比为1:2-1: 5。
【专利摘要】本发明提供一种电解铝废阴极的高温处置方法，包括步骤：电解铝废阴极炭块破碎到3-15mm，然后采用超高温炉焙烧，挥发出其中的氟化物、分解其中的氰化物，焙烧产生烟气采用水雾吸收的方式吸收，再经过过滤、烘干等工序，氟化物等回用到铝电解中，而阴极碳素材料经过冷却后卸出超高温炉。本发明依据电解铝废阴极中氟化物、氰化物及炭素的物理化学性质，采用高温法挥发出其中的氟化物、分解其中的氰化物，而在基本真空的条件下阴极中的炭素不能燃烧，从而实现阴极中碳素和氟化物、氰化物的有效分离，实现了电解铝废阴极的无害化处置及资源化利用。
【IPC分类】B09B5/00, B09B3/00, C01B31/02
【公开号】CN105642649
【申请号】
【发明人】申士富, 骆有发, 刘海营, 王金玲
【申请人】北京矿冶研究总院
【公开日】2016年6月8日
【申请日】2015年12月30日