[發明專利]一種廢舊陰極無害化處理與資源利用方法

在審

• 申請號: 201410377437.7
• 申請日: 2014-08-01
• 公開（公告）號: CN104162536A
• 公開（公告）日: 2014-11-26
• 發明（設計）人: 趙俊學;張博;賈柏林;胡曉濱;王榮軍;施瑞盟;唐雯聃;鮑龍飛;方釗
• 申請（專利權）人: 西安建筑科技大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 史玫

技術領域

本發明涉及電解鋁廢舊陰極無害化處理、綜合回收利用和環保技術領域，是一種電解鋁廢舊陰極無害化處理與提質方法，此方法適合電解鋁廢舊陰極的綜合回收利用。?

技術背景

電解鋁生產的主體設備為鋁電解槽。在鋁電解生產過程中，炭素陰極由于氟和鈉等雜質的滲透而膨脹報廢，每隔3～5年需進行大修更換，大修過程中產生的廢舊陰極是鋁行業產生的主要固體廢棄物之一。據報道，每生產一噸鋁，大約產生廢舊陰極30～50kg。隨著鋁產量的逐年增加，我國每年產出大量的廢舊陰極。以2013年為例，電解鋁年產量達到2195萬噸，產出廢舊陰極為65.85～131.7萬噸，其排放量不可小視，且呈逐年遞增的趨勢。鋁電解槽廢舊陰極材料中平均可溶F-含量約2000mg/L、CN-約15mg/L，遠超國家危險廢物鑒別標準F-50mg/L、CN-5mg/L(GB5085.3-1996)，屬于危險固體廢物，禁止隨意丟棄。?

經檢測表明，廢舊陰極材料中石墨化炭占30～70％；電解質成分占70～30％，主要為冰晶石、氟化鈉和氟化鈣等，是一種富含石墨和氟鹽的礦物資源。目前對鋁電解廢舊陰極材料主要采用安全填埋的方式處理，不僅占用耕地，而且無法徹底消除其危害，而且造成資源的浪費。?

目前已有多種綜合利用工藝，如浮選法、酸堿浸出、煅燒處理等，均由于工藝復雜、效果不理想等原因未得到廣泛的應用。?

為此，尋求新的對廢舊陰極材料無害化處理及綜合利用途徑，具有重要的應用價值。?

發明內容

針對現有技術存在的缺陷或不足，本發明的目的在于一種廢舊陰極無害化處理與資源利用方法。?

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：?

一種廢舊陰極無害化處理與資源利用方法，方法包括：?

破碎混勻處理：對廢舊陰極進行破碎混勻處理，得到廢舊陰極碎塊；?

溶出處理：用水浸泡廢舊陰極碎塊；?

固液分離：溶出處理后進行固液分離得到溶出后的礦體和溶出水。?

優選的，廢舊陰極碎塊的粒度為0～10mm。?

優選的，溶出處理時間不低于2hr，溶出處理溫度為80～95℃，溶出處理液固比為20～45。?

進一步，所述溶出水作為回收氟化物的原料。?

進一步，對溶出后的礦體進行漂洗。?

優選的，所述溶出處理和漂洗在3個溶出池中進行，且3個溶出池分別處于溶出、漂洗、卸料與加料狀態。?

進一步，漂洗產生的水用于溶出處理。?

進一步，對溶出水進行除氟處理，除氟處理后的液體用于漂洗。?

進一步，溶出水與漂洗產生的水進行熱交換。?

與現有技術相比，本發明的優點在于：?

本發明的方法通過對廢舊陰極的高溫溶出處理，去除了其中可溶物，使得廢舊陰極由危險固體廢棄物轉化為一般固體廢棄物，使得其碳含量進一步提高，可以方便地運輸、堆存及處理或利用。?

本發明的方法在廢舊陰極炭塊的破碎與混勻、細碎的基礎上，進行高溫溶出處理。并通過合理的溶出工藝設計，使廢舊陰極中的含氟可溶物快速溶出，?達到將危險固廢轉化為一般固廢的目標，便于儲存與綜合利用。?

附圖說明

圖1為本發明鋁電解廢舊陰極的無害化與資源綜合利用工藝流程圖。?

具體實施方式

本發明對分揀后的廢舊陰極(將拆解下來的廢舊陰極進行分揀，分別揀出鋁片和電解質塊)破碎、混勻，以保證成分等的穩定。為了保證混勻效果，應有一定的陰極廢料存量。破碎粒度到0～10mm。?

廢舊陰極中大約含有11％的水溶性物質，而且溶出速度較快。本發明對破碎廢舊陰極進入溶出池進行浸泡處理，溶出處理時間不低于2hr。溶劑采用工業用水，充分利用溫度升高，溶出時間縮短、溶出充分的特點，溶出溫度80～95℃(溶出溫度提高，溶出時間可適當縮短。為防止大量氣體的產生，加熱以不發生沸騰為限)。為了保證溶出處理后的固體中可溶氟的有效去除，溶出后進行漂洗處理。采用溶出和漂洗水的循環與換熱設計，回收溶出處理水的余熱。?

本發明的固液分離可以采用滾筒分離機——沖洗——離心式分離機的工藝。分離后固體的氟溶出等達到一般工業固體廢棄物標準，同時碳含量提高5～8％；對溶出處理后的液體進行沉氟處理或蒸發得到氟化物或返回氟鹽生產工序。漂洗水可以直接作為溶出處理用水。?