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一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法
申请号	CN201610971488.1	申请日	2016-11-07	公开(公告)号	CN106517209A	公开(公告)日	2017-03-22
申请人	中国铝业股份有限公司;			发明人	张劲斌; 罗英涛; 杨宏杰; 陈开斌;
摘要	一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，涉及一种铝电解槽固体废弃物资源化利用的方法。其特征在于其处理过程是将铝电解槽废槽衬废阴极加入碳材料和石英沙，在高温反应炉内进行高温碳热还原生成SiC，冰晶石形成熔体下沉与生成的SiC固液分离，氟化盐进入炉气蒸发与生成的SiC气固分离，制得SiC；收集下沉的冰晶石熔体、冷凝回收得到冰晶石；收集蒸发的炉气，冷却得到氟化盐。本发明的处理方法，利用高温碳热还原法制备SiC，同时回收氟化物和电解质，再次回配电解质用于铝电解工业，并将废槽衬中氰化物分解去除，实现铝电解废槽衬资源综合利用，降低了电解生产成本。
权利要求	1.一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其处理过程是将铝电解槽废槽衬废阴极加入碳材料和石英沙，在高温反应炉内进行高温碳热还原生成SiC，冰晶石形成熔体下沉与生成的SiC固液分离，氟化盐进入炉气蒸发与生成的SiC气固分离，制得SiC；收集下沉的冰晶石熔体，冷却回收得到冰晶石；收集蒸发的炉气，冷凝分离得到氟化盐。 2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其在高温反应炉内进行高温碳热还原制备SiC的反应温度为2000 2500℃，反应处理时间为10 -~ 20h。 3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于铝电解槽废槽衬废阴极和碳材料的粒径控制在0.5-8mm。 4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于铝电解槽废槽衬废阴极和碳材料的粒径控制在1 3 mm。 ~ 5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其铝电解槽废槽衬废阴极加入碳材料和石英沙时，石英的重量占：30%-60%；铝电解槽废槽衬的重量占：30%-55%；炭质材料占：5%-30%。 6.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其炭质材料为选自兰炭、冶金焦炭、石油焦、煤炭中的一种或几种。 7.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其铝电解槽废槽衬废阴极含有的氰化物分解成无害的氮气和二氧化碳。 8.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于所述的高温反应炉内下部设有水平隔板，在隔板上开有冰晶石熔体渗透孔；在高温反应炉炉底设有冰晶石熔体排出通道，通道末端联接有冰晶石收集槽；在高温反应炉炉顶设有炉气排出管，排出管末端与冷却箱联接；冷却箱上设有排空管。
说明书全文	一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法技术领域 [0001] 一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，涉及一种铝电解槽固体废弃物资源化利用的方法。背景技术 [0002] 铝电解槽废槽衬废阴极是电解铝工艺过程中产生的不可避免的固体废弃物，由于其含氟量较高，而且含有少量剧毒氰化物，存在严重的环境隐患，已被许多国家列入危险废弃物之列。废阴极目前还没有很有效的处理方法，国内电解铝生产企业对所产生的铝电解槽废槽衬废阴极主要采取露天堆放或填埋的方式进行处理。这种处理方式不仅污染环境，同时还浪费了废槽衬中的炭和电解质等资源。随着铝工业的快速发展，铝电解槽废槽衬废阴极产量越来越大，如何有效实现废阴极资源的综合利用，成为国内外关注的焦点。 [0003] 目前，国内外文献报道的针对铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法主要分为处置工艺和回收处理工艺。处置工艺是将铝电解槽废槽衬废阴极用于其他工业（如钢铁工业，水泥行业等），实现废阴极效用的最大化，但此种方法对于其中的冰晶石并无有效处理。回收工艺主要采用浮选、酸碱湿法或热水水解法等湿法工艺对废阴极中的成分进行分离，主要集中于把电解质等成分从废阴极中进行剥离。但这些方法存在着流程长的缺点，而且有些方法还将带来二次污染源等问题。因此，上述方法并不能有效实现废阴极各种成分的资源化综合利用。发明内容 [0004] 本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能有效回收冰晶石及氟化物，消除有毒氰化物的铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法。 [0005] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。 [0006] 一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其处理过程是将铝电解槽废槽衬废阴极加入碳材料和石英沙，在高温反应炉内进行高温碳热还原生成SiC，冰晶石形成熔体下沉与生成的SiC固液分离，氟化盐进入炉气蒸发与生成的SiC气固分离，制得SiC；收集下沉的冰晶石熔体，冷却回收得到冰晶石；收集蒸发的炉气，冷凝分离得到氟化盐。 [0007] 本发明的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其在高温反应炉内进行高温碳热还原制备SiC的反应温度为2000 2500℃，反应处理时间为10 -20h~本发明的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于铝电解槽废槽衬废阴极和碳材料的粒径控制在0.5-8mm，优选1 3 mm。 ~ [0008] 本发明的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其铝电解槽废槽衬废阴极加入碳材料和石英沙时，石英的重量占：30%-60%；铝电解槽废槽衬废阴极的重量占：30%-55%；炭质材料占：5%-30%。 [0009] 本发明的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其炭质材料为选自兰炭、冶金焦炭、石油焦、煤炭中的一种或几种。 [0010] 本发明的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于所述的高温反应炉内下部设有水平隔板，在隔板上开有冰晶石熔体渗透孔；在高温反应炉炉底设有冰晶石熔体排出通道，通道末端联接有冰晶石收集槽；在高温反应炉炉顶设有炉气排出管，排出管末端与冷却箱联接；冷却箱上设有排空管。 [0011] 本发明的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，其特征在于其铝电解槽废槽衬废阴极含有的氰化物分解成无害的氮气和二氧化碳。 [0012] 本发明的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法以废槽衬中炭质废阴极资源与石英砂为原料，通过复配其他碳材料（兰炭、冶金焦炭、石油焦、煤炭等的一种或几种），利用高温碳热还原法制备SiC，同时回收氟化物和电解质，再次回配电解质用于铝电解工业，并将废槽衬中氰化物分解去除，实现铝电解废槽衬资源综合利用，降低了电解生产成本。附图说明 [0013] 图1为本发明方法的工艺流程图；图2为本发明方法的高温反应炉的结构示意图。具体实施方式 [0014] 一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，将铝电解槽废槽衬中的废阴极和碳材料（兰炭、冶金焦炭、石油焦、煤炭等的一种或几种）进行破碎，优选粒径1-3mm；将废阴极、其他碳材料和石英按下列质量比例混匀：废阴极30%-55%、其他碳质材料5%-30%、石英30%-60%；将三种原料在2000-2500℃下碳热还原反应10-20 h制备SiC，同时回收氟化物和电解质，再次回配电解质用于铝电解工业，并将氰化物分解去除，实现铝电解废阴极资源综合利用。 [0015] 本发明的一种铝电解槽废槽衬废阴极的处理方法，使用的高温反应炉内1下部设有水平隔板2，在隔板上开有冰晶石熔体渗透孔3；在高温反应炉炉底设有冰晶石熔体排出通道4，通道末端联接有冰晶石收集槽5；在高温反应炉炉顶设有炉气排出管6，排出管末端与冷却箱7联接；冷却箱上设有排空管8。 [0016] 操作时，（1）将废阴极、其他炭材料、石英砂进行破碎；（2）将步骤（1）所得废阴极、其他炭材料的细料与石英砂按比例配合，混合均匀；（3）将步骤（2）所得混合原料置于高温炉中，将原料加热到2000-2500℃，热处理10 -20h，得到SiC产品，产生熔融冰晶石以及氟化物，并将氰化物分解成无害的氮气和二氧化碳；（4）将步骤（3）所得熔融冰晶石通过隔板进行分离，熔融冰晶石进入炉子底部，通过冰晶石收集器进行冷却收集；（5）将步骤（3）所得氟化物气体通过集气管导入到氟化物收集器中。氟化物收集器利用冷却水套将高温气体进行冷却，冷却同时回收气体中含氟的化合物（AlF3等）。冷却分离后的气体（SO2，氮氧化物及部分氟化物）通过碱液处理后进行排空。 [0017] 与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：（1）实现了铝电解槽废阴极主要成分炭的资源化利用，生成SiC产品，产生一定的经济效益。（2）实现了铝电解废阴极材料中冰晶石及氟化物的资源化回收利用。（3）有效除去了铝电解废阴极废弃物中的氰化物等有害物质。 [0018] 下面结合具体的实施例，对本发明做进一步详细说明。 [0019] 实施例1将废阴极和兰炭进行破碎，粒径为0.5-8mm；将破碎的废阴极、兰炭和石英砂按比例配合并混合均匀，配比为：废阴极30%、兰炭20%、石英50%。将上述混合原料置于反应炉中，升温至2000℃，热处理20 h，得到SiC产品，同时脱除其中的氰化物。在升温过程中熔融的冰晶石通过炉子下部水平隔板和原料分离，而产生的含氟化物的气体通过排气管进入氟化物收集器，经过冷却收集气体中的氟化物，并通过碱液排空。 [0020] 实施例2将废阴极和冶金焦炭进行破碎，粒径为1-3mm。将破碎的废阴极、冶金焦炭和石英砂按比例配合并混合均匀，配比为：废阴极40%、冶金焦炭15%、石英45%。将上述混合原料置于反应炉，升温至2400℃，热处理15 h，得到SiC产品，同时脱除其中的氰化物。在升温过程中熔融的冰晶石通过炉子下部隔板和原料分离，而产生的含氟化物的气体通过管道进入氟化物收集器，经过冷却收集气体中的氟化物，并通过碱液排空。 [0021] 实施例3将废阴极和石油焦进行破碎，粒径为1-3mm。将破碎的废阴极、石油焦和石英砂按比例配合并混合均匀，配比为：废阴极55%、石油焦10%、石英35%。将上述混合原料置于反应炉内，升温至2500℃，热处理15h，得到SiC产品，同时脱除其中的氰化物。在升温过程中熔融的冰晶石通过炉子下部隔板和原料分离，而产生的含氟化物的气体通过管道进入氟化物收集器，经过冷却收集气体中的氟化物，并通过碱液排空。 [0022] 实施例4将废阴极和煤炭进行破碎，粒径为1-3mm。将破碎的废阴极、煤炭和石英砂按比例配合并混合均匀，配比为：废阴极35%、煤炭25%、石英40%。将上述混合原料置于反应炉内，升温至 2300℃，热处理10h，得到SiC产品，同时脱除其中的氰化物。在升温过程中熔融的冰晶石通过炉子下部隔板和原料分离，而产生的含氟化物的气体通过管道进入氟化物收集器，经过冷却收集气体中的氟化物，并通过碱液排空。 [0023] 实施例5将废阴极和煤炭进行破碎，粒径为1-3mm。将破碎的废阴极、煤炭和石英砂按比例配合并混合均匀，配比为：废阴极35%、煤炭2%、兰炭3%、石油焦 12%、冶金焦2%、石英46%。将上述混合原料置于反应炉同内，升温至2400℃，热处理15h，得到SiC产品，同时脱除其中的氰化物。在升温过程中熔融的冰晶石通过炉子下部隔板和原料分离，而产生的含氟化物的气体通过管道进入氟化物收集器，经过冷却收集气体中的氟化物，并通过碱液排空。 [0024] 实施例6将废阴极和煤炭进行破碎，粒径为1-3mm。将破碎的废阴极、煤炭和石英砂按比例配合并混合均匀，配比为：废阴极30%、煤炭4%、兰炭7%、石油焦 1%、冶金焦3%、石英55%。将上述混合原料置于反应炉内，升温至2500℃，热处理10h，得到SiC产品，同时脱除其中的氰化物。在升温过程中熔融的冰晶石通过炉子下部隔板和原料分离，而产生的含氟化物的气体通过管道进入氟化物收集器，经过冷却收集气体中的氟化物，并通过碱液排空。