[發明專利]一種電解鋁電解槽廢舊陰極炭塊的回收利用方法

有效

• 申請號: 201910373403.3
• 申請日: 2019-05-06
• 公開（公告）號: CN110028042B
• 公開（公告）日: 2022-08-09
• 發明（設計）人: 羅軒;秦祖贈;周佐;陳曉睿;謝新玲;蘇通明;何珍莉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: C01B7/19
• 分類號: C01B7/19;C01B32/05;C01D5/06;C01D7/07;C01D9/06
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本發明公開一種鋁電解槽廢舊陰極炭塊的回收利用方法，該方法將鋁電解槽廢舊陰極炭塊原料經過破碎、色選、粉碎、球磨后得到炭粉，然后配入占炭粉質量5～20wt％且粒度小于2mm的5A型或10X型沸石分子篩并于800～1600℃溫度下熱處理30～120min，在得到的含氟固體產物中加入98wt％，80～120℃熱的濃硫酸，將生成的HF氣體通入去離子水進行吸收冷凝后得到氫氟酸產品。本發明以沸石分子篩作為熱處理反應物料，同時起到催化劑和分散劑的作用，工藝先進，優勢明顯，在實現有害氣體“零排放”的前提下獲得高附加值氫氟酸產品，環境效益和經濟效益顯著。

技術領域

本發明屬于電解鋁工業固廢綜合利用技術領域。具體是一種電解鋁電解槽廢舊陰極炭塊無害化處理以及有效回收其中炭及氟資源的方法。

背景技術

我國的電解鋁工業自進入21世紀以來一直保持較高的增長速度。氧化鋁電解的電解槽壽命有限，每3～5年就要進行一次大修，廢陰極炭塊是電解槽大修產生的主要廢棄物之一，是電解過程中產生的含氟危險固體廢棄物。

至2017年我國已建成鋁電解產能約4500萬噸、實際產量超過3600萬噸、占全球電解鋁產能的50％以上。在鋁電解生產過程中，炭陰極由于含氟鹽的滲透而膨脹、進一步引起電解槽的破損報廢。鋁電解槽一般使用4～6年左右就需要停槽大修，取出所有的廢槽襯材料(簡稱為大修渣)，廢陰極炭塊約占大修渣的50％。大修渣是電解鋁生產過程中不可避免的固體廢棄物，每生產1噸電解鋁大約產生10～30kg的大修渣。電解鋁大修渣在《國家危險廢物名錄》中規定為危險固體廢棄物(類別為：HW48)，廢槽襯已被列入《國家危險廢物名錄》HW32無機氟化物廢物、HW33無機氰化物廢物。鋁電解廢舊陰極炭塊中、碳素材料占30％～70％，其余為電解質、主要是Na3[AlF6]、NaF、CaF2、MgF2、LiF、AlF3、NaCN、Na4[Fe(CN)6]等，還有少量的Al、Al4C3、AlN、Na等，這些物質與水具有可溶性以及反應活性、會產生HF、HCN、H2、CH4、NH3等有害或可燃性氣體，含氟、含氰化合物進入環境會對人類及動植物的健康與生長構成極大的危害。因此，研究鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用技術，既是資源回收的內容，也是環境保護的要求，符合我國可持續發展戰略的要求。

廢陰極炭塊是一種富含高度石墨化碳和含氟電解質的有價資源。因此、如何徹底解除鋁電解廢陰極炭塊中氟化物和氰化物的危害，實現鋁電解廢陰極炭塊的無害化和資源化回收利用是亟需攻克的行業難關，業內專家學者和生產一線人員針對這一難題進行了多年不懈的探索研究，如采用堿浸或者超聲波輔助浮選加壓堿浸取(CN106745137A、CN106077038A、CN106077040A、CN106587122A、CN101817521A、CN106086938A、CN105821445A)、酸處理或者超聲波輔助浮選加壓酸處理(CN106077037A、CN106077036A、CN106180118A、CN101984984A)、堿浸出與酸浸出以及粉煤灰聯合(CN107162061A)、保溫除氰結合浮選得炭渣和電解質渣并加熱去炭(CN106064813A、CN105964659A、CN107313073A)、高溫煅燒(CN102989744A、CN105964660A、CN106517209A、CN107904621A、CN106147910A、CN100542702C、CN101054693A、CN107628614A、CN105642649A、CN106185818A、CN106269787A)、水浸(CN105772486A、CN107377592A、CN105728440A、CN106166560A)以及化學沉淀(CN105327933A)等方法進行處理。

從已有的技術成果來看，對鋁電解槽廢陰極炭塊的無害化、資源化處理利用分成水溶液的濕法處理和高溫處理二大類。濕法處理又涉及到水洗(浸)、堿處理、酸處理、酸-堿聯合以及結合浮選工藝等，主要以回收電解質及碳素為目的，濕法處理中采用氧化劑將氰化物分解成無害的氣體物質。高溫處理技術主要以無害化為目的，將廢陰極作為燃料燃燒，或采用高溫、真空等技術結合，將電解質或碳素材料分別回收利用，含氰化合物在高溫下被氧化分解成無害的氣體物質。