專利名稱：一種鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及環(huán)保技術領域，具體涉及一種鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理 方法。
背景技術：
電解鋁工業(yè)是國民經濟的基礎產業(yè)，在當今社會發(fā)展中起到了重要作用。鋁電解 在給國民經濟帶來大量有價值鋁錠的同時，也帶來了污染。最大的污染源就是大修后的固 體廢料一廢舊內襯。廢舊內襯主要包括廢舊陰極和電解槽的廢舊側壁碳化硅磚(SiC-Si3N4， 氮化硅結合碳化硅，下文簡稱碳化硅磚)。2008年我國產鋁1500萬噸，廢舊電解槽內襯 排放量約為47萬噸，到目前為止廢舊電解槽內襯量累計排放量已達700多萬噸。廢舊碳 化硅磚中含有的固體電解質是一種氟化物，它具有強烈的腐蝕性，還含有微量的氰化物 [Na4Fe(CN)6]。堆放時其中的氟化物和氰化物滲入地下水中，污染水源，對人的身體骨骼毒 害極大。此外，還對周圍動植物有很大危害，影響自然生態(tài)平衡，使農作物減產，故必須加以 治理。廢舊碳化硅磚包括兩部分腐蝕部分和未腐蝕部分。腐蝕部分與電解槽中的電解質 接觸，主要物相包括SiC，Si3N4，Na2SiO3, NaF ；未腐蝕部分與電解槽鋼殼接觸，主要的物相 包括SiC 和 Si3N40

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是，提供一種鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理方法， 使電解 槽的廢舊碳化硅側壁材料對環(huán)境的污染降到最低限度，同時實現(xiàn)了廢舊材料的回收利用。實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是首先將鋁電解槽的廢舊碳化硅磚進行剝離，分為 腐蝕部分和未腐蝕部分；然后將腐蝕部分粉碎為粒度為300 700 μ m的顆粒，再用水進行 洗滌和過濾，得到濾餅和一次濾液；對濾餅進行洗滌和過濾，得到主要成分是SiC和Si3N4的 濾渣和二次濾液；二次濾液循環(huán)到一次洗滌過程中用作洗液；一次濾液經蒸發(fā)濃縮后得到 氟化鈉含量<0. 15wt%的硅酸鈉濃縮液，或通過添加CaCl2生成硅酸鈣和氟化鈣沉淀；對硅 酸鈣和氟化鈣沉淀進行洗滌和過濾，得到主要成分是硅酸鈣的濾渣和三次濾液，三次濾液 循環(huán)到一次洗滌過程中用作洗液。所述的將腐蝕部分粉碎的顆粒放入水中浸泡和洗滌過程的溫度范圍是20 90°C， 時間為30分鐘；
所述的SiC的重量百分比為75 81wt%，Si3N4的重量百分比為19 25wt% ； 所述的硅酸鈉濃縮液的模數(shù)范圍為2 4 ；
所述的鋁電解槽的廢舊碳化硅磚的未腐蝕部分，可用作生產耐火材料的原料； 所述的主要成分是SiC和Si3N4的濾渣可用作耐火材料的原料或煉鋼用脫氧劑； 所述的蒸發(fā)濃縮后得到硅酸鈉濃縮液，可用作建筑填料、玻璃材料或助熔劑。所述的 主要成分是硅酸鈣的濾渣，可用做水泥或玻璃的原料。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的特點及其有益效果是1.本發(fā)明解決了鋁電解槽的廢舊碳化硅磚中氟化物和氰化物對環(huán)境的污染問題；
2.本發(fā)明將鋁電解槽的廢舊碳化硅磚轉化為可用于多種工業(yè)生產的原料，實現(xiàn)了廢舊 物的轉化利用，增加了經濟效益。


圖1本發(fā)明鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理工藝流程圖。
具體實施例方式下面結合實施例對本發(fā)明作詳細說明，但本發(fā)明的保護范圍不僅限于下述的實施 例 以下實施例所用粉碎機的型號是粗碎采用PE-150*250型鄂式破碎機，細碎采用DF-4 型電磁礦石粉碎機，生產廠家蘇州市鴻順實業(yè)公司機電工程部；
實施例1 首先將鋁電解槽的廢舊碳化硅磚進行剝離，分為腐蝕部分和未腐蝕部分；然 后將腐蝕部分在粉碎機中經過粗碎，中碎，細碎三個步驟粉碎為粒度為700 μ m的顆粒，取 50g粉碎后物料，用200ml水進行浸泡洗滌，時間30min，再用水進行洗滌和過濾，得到濾餅 和一次濾液；對濾餅進行洗滌和過濾，得到濾渣和二次濾液，其中濾渣40克，經化學分析表 明為78. 5wt%的碳化硅和20. 3wt%的氮化硅；二次濾液循環(huán)到一次洗滌過程中用作洗液； 一次濾液經蒸發(fā)濃縮后得到氟化鈉含量為0. 13wt%的硅酸鈉濃縮液，模數(shù)為2. 2。浸泡和洗 滌過程的操作溫度是20°C。實施例2 首先將鋁電解槽的廢舊碳化硅磚進行剝離，分為腐蝕部分和未腐蝕部 分；然后將腐蝕部分在粉碎機中經過粗碎，中碎，細碎三個步驟粉碎為粒度為300 μ m的顆 粒，取50g粉碎后物料，用300ml水進行浸泡洗滌，時間30min，再用水進行洗滌和過濾，得到 濾餅和一次濾液；對濾餅進行洗滌和過濾，得到濾渣和二次濾液，其中濾渣39克，經化學分 析表明為76. 4wt%的碳化硅和23. 37wt%的氮化硅；二次濾液循環(huán)到一次洗滌過程中用作洗 液；一次濾液經蒸發(fā)濃縮后得到氟化鈉含量為0. llwt%的硅酸鈉濃縮液，模數(shù)為3. 5 ；浸泡 和洗滌過程的操作溫度是50°C。實施例3 首先將鋁電解槽的廢舊碳化硅磚進行剝離，分為腐蝕部分和未腐蝕部 分；然后將腐蝕部分在粉碎機中經過粗碎，中碎，細碎三個步驟粉碎為粒度為500 μ m的顆 粒，取50g粉碎后物料，用200ml水進行浸泡洗滌，時間30min，再用水進行洗滌和過濾，得到 濾餅和一次濾液；對濾餅進行洗滌和過濾，得到濾渣和二次濾液，其中濾渣39. 5克，經化學 分析表明為80. 9wt%的碳化硅和18. 6wt%的氮化硅；二次濾液循環(huán)到一次洗滌過程中用作 洗液；向一次濾液中滴加2mol/lCaCl2溶液，直至沒有沉淀生成，過濾得到三次濾液。處理 后濾液中F濃度由0. 734g/l降低到0. 08g/l，達到了廢水排放對F濃度的要求。實際消耗 的2mol/lCaCl2溶液量為30. 2ml，得到的硅酸鈣量約8. 6克。浸泡和洗滌過程的操作溫度 是 90°C。
權利要求
一種鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理方法，其特征在于按如下步驟進行首先將鋁電解槽的廢舊碳化硅磚進行剝離，分為腐蝕部分和未腐蝕部分；然后將腐蝕部分粉碎為粒度為300～700μm的顆粒，再用水進行洗滌和過濾，得到濾餅和一次濾液；對濾餅進行洗滌和過濾，得到主要成分是SiC和Si3N4的濾渣和二次濾液；二次濾液循環(huán)到一次洗滌過程中用作洗液；一次濾液經蒸發(fā)濃縮后得到氟化鈉含量<0.15wt%的硅酸鈉濃縮液，或通過添加CaCl2生成硅酸鈣和氟化鈣沉淀；對硅酸鈣和氟化鈣沉淀進行洗滌和過濾，得到主要成分是硅酸鈣的濾渣和三次濾液，三次濾液循環(huán)到一次洗滌過程中用作洗液。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理方法，其特征在 于所述的將腐蝕部分粉碎的顆粒放入水中浸泡和洗滌過程的溫度范圍是20 90°C，時間為 30分鐘。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理方法，其特征在 于所述的SiC的重量百分比為75 81wt%，Si3N4的重量百分比為19 25wt%。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種鋁電解槽的廢舊碳化硅側壁材料的處理方法，其特征在 于所述的硅酸鈉濃縮液的模數(shù)范圍為2 4。
全文摘要
本發(fā)明涉及環(huán)保領域，具體涉及一種鋁電解槽廢舊碳化硅側壁材料的處理方法。要點是首先將廢舊碳化硅磚進行人工分離，分為腐蝕部分和未腐蝕部分；腐蝕部分經過粗碎、中碎和細碎等破碎步驟，將其粉碎為粒度小于700μm的顆粒；用水對粉碎的顆粒進行洗滌處理后過濾，濾餅接著進行二次洗滌并過濾，得到的濾渣主要物相是SiC和Si3N4；一次洗滌的濾液可以采用兩種處理方式，首選方法是蒸發(fā)濃縮后得到硅酸鈉濃縮液，另一種是通過添加CaCl2與硅酸鈉反應生成硅酸鈣和氟化鈣。本發(fā)明使電解槽廢舊碳化硅側壁材料對環(huán)境的污染降到最低限度的同時，實現(xiàn)了廢舊材料的回收利用。
文檔編號C25C3/08GK101988209SQ20101057195
公開日2011年3月23日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權日2010年12月3日
發(fā)明者任必軍, 宋建忠, 徐向明, 王兆文, 石忠寧, 胡憲偉, 高炳亮, 魏應偉 申請人:東北大學;伊川龍?？萍紝崢I(yè)有限公司