[發(fā)明專利]一種鋁電解廢槽襯高溫資源化處理的方法

有效

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113231436B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙洪亮;劉風(fēng)琴;盧婷婷;謝明壯;李榮斌;韓金珊;于國慶
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號: B09B3/30
• 分類號: B09B3/30;B09B3/35;B09B3/40;B09B5/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種鋁電解廢槽襯高溫資源化處理的方法，屬于鋁工業(yè)固廢資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。該方法采用一步感應(yīng)加熱的方式將廢槽襯包含的廢陰極炭塊、廢碳化硅側(cè)塊以及廢耐火材料三部分固廢原料，按一定方式堆疊，同時(shí)加入適量的添加劑，處置過程中氰化物在高溫下得以分解，氟化物揮發(fā)后被上層覆蓋料吸收，處理后物料冷卻后經(jīng)篩分得到高石墨化炭塊、碳化硅顆粒及鋁硅鈣混合物料，分別可用作煉鋼精煉過程的增碳劑、脫氧劑和精煉渣。本方法過程清潔、處理裝置簡單、處置后物料易于利用，具有較好的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋁工業(yè)固廢資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種鋁電解廢槽襯高溫資源化處理的方法。

背景技術(shù)

我國大型鋁電解槽壽命一般在2000至3000天，當(dāng)電解槽大修時(shí)會(huì)對槽內(nèi)襯進(jìn)行更換，將產(chǎn)出大量廢棄的內(nèi)襯固體廢棄物，其中包括廢陰極炭塊、廢碳化硅側(cè)塊以及廢耐火材料。由于上述固廢中含有較高水平的氟化物和氰化物，已被列入《國家危險(xiǎn)廢棄物名錄》，如果自然堆放與潮濕空氣或者雨水接觸會(huì)對環(huán)境和大氣產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。電解鋁廠每生產(chǎn)1噸鋁約產(chǎn)生24-30kg的廢槽襯，以我國目前鋁產(chǎn)量來計(jì)算，每年約產(chǎn)生100多萬噸廢槽襯，針對數(shù)量如此龐大的危險(xiǎn)固體廢棄物，亟需開發(fā)一種綠色資源化的處理方法。

目前國內(nèi)外對于鋁電解廢槽襯的處置方法主要有濕法和火法兩類。

國外對鋁電解槽廢槽襯的處置研究及工業(yè)應(yīng)用起步較早。美鋁Gum Springs處理廠采用火法處置大修渣，將大修渣與石英和石灰石混合后加入回轉(zhuǎn)窯，高溫下氰化物被分解，可溶性氟化物與石灰石反應(yīng)生成氟化鈣，實(shí)現(xiàn)了大修渣的無害化，冷卻后可填埋處理。2005年中鋁公司也采用類似的方法，建立了3000t/年的工業(yè)試驗(yàn)線，將大修渣與石灰石、粉煤灰等分別破碎混料后加入回轉(zhuǎn)窯煅燒，固氟除氰后得到無害化的廢渣。但是，采用上述火法技術(shù)僅能將廢槽襯進(jìn)行無害化處理，1噸廢槽襯將產(chǎn)出1.4噸無法利用的固體廢渣，按現(xiàn)有的危廢處置規(guī)定，該廢渣仍屬于危廢。因此，該技術(shù)未在國內(nèi)進(jìn)一步應(yīng)用。總體來說，采用火法處理鋁電解廢槽襯能耗高，投資成本大，無法實(shí)現(xiàn)廢槽襯的資源化利用，并且由于高溫?fù)]發(fā)的氟化物具有強(qiáng)腐蝕性，火法處理工藝對設(shè)備的要求較高，開發(fā)難度較大，目前尚未有可工業(yè)化運(yùn)行的技術(shù)。

2008年，美國力拓公司開發(fā)了“低堿浸出石灰處置”廢槽襯的濕法處置工藝，采用水和稀堿溶液浸出廢槽襯中的氰化物和氟化物，加壓反應(yīng)器中脫除氰化物，蒸發(fā)濃縮液與石灰反應(yīng)，固化脫氟，堿溶液回用。但處置后的固體廢渣仍無法利用。國內(nèi)也建有類似的廢槽襯濕法處理線，采用濕法浸出廢槽襯中的可溶氟，同時(shí)添加次氯酸鈣和石灰石脫除氰化物和固氟處理，最終產(chǎn)出的也是無法利用的固體廢渣。該類濕法處置工藝經(jīng)濟(jì)性差，廢槽襯經(jīng)處理后產(chǎn)出的固體廢渣仍無法利用，也無法達(dá)到環(huán)保要求，因此，國內(nèi)曾經(jīng)投產(chǎn)的兩三條生產(chǎn)線目前也都停止生產(chǎn)。

相比之下，火法鋁電解廢槽襯的處理技術(shù)具有更大的發(fā)展前景，但仍面臨兩個(gè)主要問題，一是處理過程中揮發(fā)出具有強(qiáng)腐蝕性氟化物氣體的收集；二是處理后廢槽襯的利用。廢槽襯中的廢陰極炭塊也用于水泥制造、鋼鐵工業(yè)，其中的炭用于補(bǔ)充燃料，氟化鹽不可避免的對設(shè)備產(chǎn)生一定的腐蝕作用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鋁電解廢槽襯高溫資源化處理的方法，實(shí)現(xiàn)廢槽襯危險(xiǎn)固體廢棄物的無害化處置及資源化利用。

該方法首先采用一步感應(yīng)加熱的方式同時(shí)處理廢槽襯中的廢陰極炭塊、廢碳化硅側(cè)塊和廢耐火材料三種固體危險(xiǎn)廢棄物，然后通過粒度控制實(shí)現(xiàn)快速加熱、傳熱以及氟化物的高效吸收，處理后物料冷卻后經(jīng)篩分得到高石墨化炭塊、碳化硅顆粒及鋁硅鈣混合物料，最終分別可用作煉鋼精煉過程的增碳劑、脫氧劑和精煉渣。

具體包括步驟如下：

(1)分類分級：將廢槽襯三部分固體廢物進(jìn)行分類，并破碎分級；

(2)爐內(nèi)布料：準(zhǔn)備一個(gè)坩堝，在底部和側(cè)壁預(yù)鋪一層石灰板，將分類分級后的三部分堆放在坩堝中；