一種電解鋁廢陰極的高溫處置方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于固體廢物處理領(lǐng)域，具體涉及一種高溫處理電解鋁廢陰極的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電解鋁陰極以煅燒無(wú)煙煤、冶金焦、石墨等為骨料，煤瀝青等黏結(jié)劑制成的，主要用于制作鋁電解槽炭質(zhì)內(nèi)襯的塊類或糊類炭素制品。鋁電解過(guò)程中，陰極上發(fā)生的主要反應(yīng)是熔于冰晶石(Na2AIFeNa2AIF6)中的Al3+被還原成液態(tài)金屬鋁，匯積于炭質(zhì)槽底表面，招液和炭質(zhì)槽底共同作為電解槽的導(dǎo)電陰極。由于電解質(zhì)熔體中有各種氟化物、雜質(zhì)，在電場(chǎng)的作用下電解產(chǎn)生的熔鹽對(duì)陰極炭塊發(fā)生侵蝕和沖刷等作用，加上熱應(yīng)力的作用，使陰極材料發(fā)生變形、隆起、斷裂，甚而破損為廢陰極。
[0003]電解鋁廢陰極是含有20-40%左右氟化物，微量氰化物的危險(xiǎn)廢物，由于其氟化物及氰化物容易水解，因此如不進(jìn)行有效處置，遇到雨淋、水浸容易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。2014年我國(guó)電解鋁產(chǎn)量達(dá)到了2200多萬(wàn)噸，世界電解鋁產(chǎn)量達(dá)到了5000多萬(wàn)噸。隨著電解鋁產(chǎn)量的增加，電解鋁產(chǎn)生的廢陰極日益增加。目前，我國(guó)電解鋁行業(yè)每年產(chǎn)生的廢陰極達(dá)到了 20萬(wàn)噸，有400多萬(wàn)噸的累積堆存。由于目前國(guó)內(nèi)外缺乏先進(jìn)的電解鋁廢陰極無(wú)害化處置及資源化利用技術(shù)，電解鋁企業(yè)普遍采用的掩埋處理方法造成了環(huán)境極大污染和資源極大浪費(fèi)。
[0004]目前我國(guó)乃至世界范圍內(nèi)處置電解鋁廢陰極主要采用濕法和燃燒法、填埋法，其中濕法得到的碳粉價(jià)值不高，燃燒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，但是由于大部分企業(yè)不能按照危險(xiǎn)廢物的處置方式進(jìn)行無(wú)害化填埋，因此電解鋁廢陰極的環(huán)境污染問(wèn)題一直沒(méi)有得到有效解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)本領(lǐng)域存在的問(wèn)題，本發(fā)明目的是提供一種適合于電解鋁廢陰極無(wú)害化處置及資源化利用的工藝技術(shù)。具體是一種電解鋁廢陰極的高溫處置方法。
[0006]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明上述目的的具體技術(shù)方案為:
[0007]—種電解鋁廢陰極的高溫處置方法，包括步驟:電解鋁廢陰極炭塊破碎到3_15mm，然后采用超高溫爐焙燒，揮發(fā)出其中的氟化物、分解其中的氰化物為氮化物，焙燒產(chǎn)生煙氣采用水霧吸收的方式吸收，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、烘干等工序，氟化物等回用到鋁電解中，而陰極碳素材料經(jīng)過(guò)冷卻后卸出超高溫爐，
[0008]陰極碳素材料經(jīng)過(guò)冷卻后卸出超高溫爐成為固定碳含量達(dá)到97%的碳素材料，可以作為增碳劑、石墨碎等，從而使電解鋁廢陰極中的碳素材料、氟化物得到資源化利用，其中的氟化物得到無(wú)害化處置。
[0009]優(yōu)選的，電解鋁廢陰極炭塊破碎到10-15mm.
[0010]其中，焙燒時(shí)超高溫爐內(nèi)采用上部物料自然堆積及下部卸料緊密堆積的方式充分隔絕空氣，焙燒溫度為2600?2800°C。
[0011]其中，焙燒產(chǎn)生的煙氣采用水霧吸收的方式吸收，煙氣和水霧的流量比為1:2-1:5。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
[0013]本發(fā)明依據(jù)電解鋁廢陰極中氟化物、氰化物及炭素的物理化學(xué)性質(zhì)，采用高溫法揮發(fā)出其中的氟化物、分解其中的氰化物，而在基本真空的條件下陰極中的炭素不能燃燒，從而實(shí)現(xiàn)陰極中碳素和氟化物、氰化物的有效分離，并使碳素進(jìn)一步石墨化，再采用水霧吸收的方法回收高溫?fù)]發(fā)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，實(shí)現(xiàn)了電解鋁廢陰極的無(wú)害化處置及資源化利用。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為圖1為本發(fā)明的一種電解鋁廢陰極的高溫處置工藝簡(jiǎn)圖，
[0015]圖中，I為電解鋁廢陰極炭塊，2為高溫爐，3為碳素材料，4為水霧吸收設(shè)備，5為過(guò)濾設(shè)備，6為烘干設(shè)備，7為氟化物電解質(zhì)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。以下所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0017]實(shí)施例中，如無(wú)特別說(shuō)明，所使用的技術(shù)手段為本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)手段。
[0018]實(shí)施例1
[0019]參見(jiàn)圖1，圖中I為3-15mm的電解鋁廢陰極炭塊，加入到溫度可以達(dá)到2600-2800°C的高溫爐2中，經(jīng)過(guò)I小時(shí)以上的高溫焙燒及冷卻卸出高溫爐，形成高純度的碳素材料3，高溫爐中揮發(fā)的氟化物經(jīng)過(guò)水霧吸收設(shè)備4，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾設(shè)備5、烘干設(shè)備6最終形成氟化物電解質(zhì)7。本實(shí)施例中，電解鋁廢陰極炭塊破碎到3-15mm，然后采用超高溫設(shè)備焙燒，揮發(fā)出其中的氟化物等，氰化物分解，氟化物等采用水霧吸收的方式吸收，
[0020]將電解鋁廢陰極炭塊破碎到3-15mm，然后加入到溫度可以達(dá)到2600°C的高溫爐中，采用上部物料自然堆積及下部物料緊密堆積的方式焙燒2小時(shí)，煙氣采用水霧吸收1:5，炭素經(jīng)過(guò)冷卻后卸出高溫爐。
[0021]水霧吸收后經(jīng)過(guò)過(guò)濾、烘干等工序，得到氟化物等回用到鋁電解中，其氟化物含量約為90 %，產(chǎn)率約為30 % ο卸出高溫爐的陰極碳素材料經(jīng)過(guò)冷卻后，產(chǎn)率為70 %左右，其固定碳含量達(dá)到95%，粒度為3-15_，可以作為增碳劑、石墨碎等。
[0022]實(shí)施例2
[0023]將電解鋁廢陰極炭塊破碎到10-15mm，然后加入到溫度可以達(dá)到2700°C的高溫爐中，焙燒1.5小時(shí)，煙氣采用水霧吸收，然后過(guò)濾、烘干，炭素經(jīng)過(guò)冷卻后卸出高溫爐，其中固定碳含量達(dá)到97 %，產(chǎn)率為80 %，粒度為10-15mm。其他操作同實(shí)施例1。
[0024]水霧吸收后經(jīng)過(guò)過(guò)濾、烘干等工序，得到氟化物，其氟化物含量約為90%，產(chǎn)率約為 30%。
[0025]實(shí)施例3
[0026]將電解鋁廢陰極炭塊破碎到10-15mm，然后加入到溫度可以達(dá)到2800°C的高溫爐中，焙燒I小時(shí)，煙氣采用水霧吸收，然后過(guò)濾、烘干，炭素經(jīng)過(guò)冷卻后卸出高溫爐，其中固定碳含量達(dá)到97%，產(chǎn)率為75%，粒度為10_15mm。其他操作同實(shí)施例1。
[0027]水霧吸收后經(jīng)過(guò)過(guò)濾、烘干等工序，得到氟化物，其氟化物含量約為90%，產(chǎn)率約為 30%。
[0028]以上所公開或要求的實(shí)施例在不超過(guò)現(xiàn)有公開的實(shí)驗(yàn)手段的范圍內(nèi)可以制出或?qū)嵤?。本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式所描述的所有的產(chǎn)物和/或方法，明白地指那些不違反本發(fā)明的概念、范圍和精神的可以用于該產(chǎn)物和/或?qū)嶒?yàn)方法以及接下來(lái)的步驟。對(duì)所述的工藝中技術(shù)手段的所有的改動(dòng)和改進(jìn)，均屬于本發(fā)明權(quán)利要求定義的概念、范圍和精神。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電解鋁廢陰極的高溫處置方法，其特征在于，包括步驟:電解鋁廢陰極炭塊破碎到3-15mm，然后采用超高溫爐焙燒，揮發(fā)出其中的氟化物、分解其中的氰化物為氮化物，焙燒產(chǎn)生煙氣采用水霧吸收的方式吸收，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、烘干工序，氟化物等回用到鋁電解中，而陰極碳素材料經(jīng)過(guò)冷卻后卸出超高溫爐。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫處置方法，其特征在于，電解鋁廢陰極炭塊破碎到10-15mm03.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫處置方法，其特征在于，焙燒時(shí)超高溫爐內(nèi)采用上部物料自然堆積及下部卸料緊密堆積的方式充分隔絕空氣，焙燒溫度為2600?2800°C。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一所述的高溫處置方法，其特征在于，焙燒產(chǎn)生的煙氣采用水霧吸收的方式吸收，煙氣和水霧的流量比為1:2-1: 5。
【專利摘要】本發(fā)明提供一種電解鋁廢陰極的高溫處置方法，包括步驟：電解鋁廢陰極炭塊破碎到3-15mm，然后采用超高溫爐焙燒，揮發(fā)出其中的氟化物、分解其中的氰化物，焙燒產(chǎn)生煙氣采用水霧吸收的方式吸收，再經(jīng)過(guò)過(guò)濾、烘干等工序，氟化物等回用到鋁電解中，而陰極碳素材料經(jīng)過(guò)冷卻后卸出超高溫爐。本發(fā)明依據(jù)電解鋁廢陰極中氟化物、氰化物及炭素的物理化學(xué)性質(zhì)，采用高溫法揮發(fā)出其中的氟化物、分解其中的氰化物，而在基本真空的條件下陰極中的炭素不能燃燒，從而實(shí)現(xiàn)陰極中碳素和氟化物、氰化物的有效分離，實(shí)現(xiàn)了電解鋁廢陰極的無(wú)害化處置及資源化利用。
【IPC分類】B09B5/00, B09B3/00, C01B31/02
【公開號(hào)】CN105642649
【申請(qǐng)?zhí)枴?br>【發(fā)明人】申士富, 駱有發(fā), 劉海營(yíng), 王金玲
【申請(qǐng)人】北京礦冶研究總院
【公開日】2016年6月8日
【申請(qǐng)日】2015年12月30日