[發(fā)明專利]一種廢舊高導(dǎo)電性鋁電解陰極鋼棒的回收方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510984455.6
• 申請(qǐng)日: 2015-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN105483752A
• 公開（公告）日: 2016-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張國(guó)棟;張楚;楊輝;周佳楠;王麒瑜;張雅芝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): C25C3/08
• 分類號(hào): C25C3/08;C25C3/12
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 汪俊鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種廢舊高導(dǎo)電性鋁電解陰極鋼棒的回收方法，屬于鋁電解固體廢棄物資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

陰極鋼棒在鋁電解生產(chǎn)中起到非常重要的作用，它的質(zhì)量好壞直接影響到電解生產(chǎn)能否穩(wěn)定、高效以及生產(chǎn)成本的高低。目前，采用高導(dǎo)電性鋼制作導(dǎo)電棒，提高了陰極導(dǎo)電性能，減少了陰極鋼棒壓降；并且在陰極導(dǎo)電棒合適位置包裹絕緣材料，減少了陰極水平電流強(qiáng)度，改善了電解槽磁場(chǎng)分布，穩(wěn)定了電解槽鋁液水平，進(jìn)而減少了噸鋁電耗。因此，盡管高導(dǎo)電性陰極鋼棒價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原有的普通碳鋼陰極鋼棒，但仍然以其較高的性價(jià)比越來越多的應(yīng)用在鋁電解行業(yè)。

但是，隨著陰極鋼棒在電解槽上使用時(shí)間的延長(zhǎng)，一方面鋼棒會(huì)呈現(xiàn)不同程度的彎曲，另一方面，鋼棒被漏入的Al所腐蝕，生成Fe-Al合金，由于這種合金的熔點(diǎn)低于槽底溫度而熔化后，電阻增大，導(dǎo)致陰極鋼棒的壓降增加。并且，陰極鋼棒被腐蝕后導(dǎo)電面積減小，也會(huì)使得陰極鋼棒的壓降增大。此外，鋼棒在運(yùn)行一段時(shí)間后，陰極碳?jí)K會(huì)向鋼棒中滲碳，致使陰極鋼棒電阻率升高，能耗增加，導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)成本較高。因此鋁電解槽陰極大修時(shí)，不得不重新更換陰極鋼棒。對(duì)于陰極大修后取出的廢舊陰極鋼棒，大多數(shù)電解鋁廠采用的方法是作為廢鋼處理，售價(jià)僅僅數(shù)百元，而廢鋼的出售價(jià)格和陰極鋼棒的購(gòu)買價(jià)相差甚遠(yuǎn)，這樣不僅是一種資源的浪費(fèi)，而且大大增加了企業(yè)的生產(chǎn)成本。

在鋁電解生產(chǎn)過程中，陽(yáng)極被譽(yù)為“電解的心臟”，而作為陽(yáng)極組裝的重要部件之一的陽(yáng)極鋼爪的壓降，在一定程度上影響著噸鋁的電耗。目前電解鋁企業(yè)使用的為普通碳鋼陽(yáng)極鋼爪，壓降通常達(dá)50—80mV，甚至更高。如果將廢舊高導(dǎo)電性陰極鋼棒作為原材料熔煉，得到和陰極鋼棒一樣化學(xué)成分的高導(dǎo)電性鑄鋼材料，制作陽(yáng)極鋼爪，發(fā)揮了化廢為寶的作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決技術(shù)問題是提供一種廢舊高導(dǎo)電性鋁電解陰極鋼棒的回收方法，克服廢舊陰極鋼棒不當(dāng)處理造成的資源浪費(fèi)。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

首先將鋁電解槽里廢舊的高導(dǎo)電性陰極鋼棒進(jìn)行調(diào)直處理，然后用機(jī)械方法將高導(dǎo)電性陰極鋼棒外表層的滲碳層切除；再將處理后的高導(dǎo)電性陰極鋼棒作為鋼鐵冶煉原料，通過鑄造的方法生產(chǎn)高導(dǎo)電性陽(yáng)極鋼爪，返回電解鋁生產(chǎn)中使用，實(shí)現(xiàn)了高導(dǎo)電性陰極鋼棒的回收利用。

高導(dǎo)電性陰極鋼棒的調(diào)直方法為：廢舊的高導(dǎo)電性陰極鋼棒取出冷卻后，將其放置在鋼板矯平機(jī)上，通過上、下模具及輥?zhàn)舆M(jìn)行調(diào)直；或?qū)U舊的高導(dǎo)電性陰極鋼棒放入加熱爐內(nèi)加熱，溫度控制在800攝氏度左右，鋼棒在加熱爐內(nèi)燒紅后，吊出放在平整的厚鋼板上，用氣錘將鋼棒調(diào)直，調(diào)直后吊起放置在平整的地面上讓其自然冷卻。

采用銑削或刨削的機(jī)械方法，將高導(dǎo)電性陰極鋼棒外表面的滲碳層切除，切除厚度為2mm左右。

所述高導(dǎo)電性陽(yáng)極鋼爪的生產(chǎn)方法為：將處理后的高導(dǎo)電性陰極鋼棒作為原料，利用中頻爐進(jìn)行熔煉，采用砂型鑄造或消失模鑄造工藝，生產(chǎn)高導(dǎo)電性陽(yáng)極鋼爪。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1、對(duì)廢舊高導(dǎo)電性陰極鋼棒分層處理，變廢為寶。原來作為廢鋼進(jìn)行回收的廢舊高導(dǎo)電性陰極鋼棒，每噸回收價(jià)格僅僅數(shù)百元；現(xiàn)在通過矯直、表層銑削或刨削加工、熔煉和鑄造處理，得到新型節(jié)能陽(yáng)極鋼爪，售價(jià)約8000元左右，即使考慮到加工損失，經(jīng)濟(jì)效益也非常顯著。

2、廢舊高導(dǎo)電性陰極鋼棒回收制作的陽(yáng)極鋼爪，電阻值比普通鋼爪降低，能夠帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益與環(huán)境效益，發(fā)揮了化廢為寶的作用。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將廢舊陰極鋼棒（變形程度較小）從電解槽中取出，吊起后放置在地面上讓其自然冷卻，一段時(shí)間后，將其放置在鋼板矯平機(jī)上，通過上、下模具和輥?zhàn)舆M(jìn)行矯直處理；然后用銑削或刨削的機(jī)械加工方法，去除鋼棒外表層約2mm厚的滲碳層；再將加工后的鋼棒利用中頻爐進(jìn)行熔煉，采用砂型鑄造或消失模鑄造工藝，生產(chǎn)新型節(jié)能陽(yáng)極鋼爪。電阻值比普通鋼爪降低20-30%，使陽(yáng)極鋼爪平均壓降至40mV以下，噸鋁平均節(jié)電40--60kWh，以規(guī)模電解鋁企業(yè)公司年產(chǎn)300萬(wàn)噸原鋁計(jì)算，每年可節(jié)省約1億元電費(fèi)。如果推廣到全國(guó)4000萬(wàn)噸電解鋁產(chǎn)能，每年可以節(jié)省電費(fèi)10億元以上。

實(shí)施例2

將廢舊的陰極鋼棒（變形程度較大）從電解槽中取出，放入加熱爐內(nèi)加熱，溫度控制在800攝氏度左右，待鋼棒在爐內(nèi)燒紅后，吊出放在平整的厚鋼板上，用氣錘將鋼棒調(diào)直，調(diào)直后吊起放置在平整的地面上讓其自然冷卻；然后用銑削或刨削的機(jī)械加工方法，去除鋼棒外表層約2mm厚的滲碳層；再將加工后的鋼棒利用中頻爐進(jìn)行熔煉，采用砂型鑄造或消失模鑄造工藝，生產(chǎn)新型節(jié)能陽(yáng)極鋼爪。