专利名称：一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法
技术领域：
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，涉及一种电解生产金属铝过程中废弃的内衬材料的炭阴极部分，特别是包括废底部炭块、废侧部炭块和废阴极糊在内的所有炭阴极材料(不包括耐火材料)的无害化处理工艺。
背景技术：
电解铝生产过程中产生的废槽内衬，含有大量的可溶氟化物、氰化物，直接露天堆放污染大气，随雨水混入江河污染地表水源，渗入地下污染地下水，填埋处理又污染土壤，严重危害人类健康和动植物生长。废槽内衬的污染问题已成为影响铝工业全面协调可持续发展的重要问题之一。
目前，已报道的废阴极炭块的处理方法有浮选法和硫酸分解法，其技术实质为湿法工艺，在处理时可回收部分氟化盐和炭粉，存在的技术问题是(1)无法除去氰化物；(2)氰化物和部分氟化物转移进入溶液造成二次污染，废液无法达标排放。因此浮选法和硫酸分解法不能真正使废阴极炭块完全无害化。关于铝电解槽废槽内衬的无害化处理方法，在申请号为200410042564.8的发明专利“一种铝电解槽废槽衬的无害化处理方法”，对废槽内衬无害化效果较好，可以有效处理废槽内衬，得到良性的固体渣。
由于废阴极炭块具有C和氟化盐组成的特性，已有技术往往在废阴极炭块完全无害化时，还没有有效回收废阴极炭块中高附加值氟化盐，或不能使废阴极炭块有效无害化，影响了废阴极炭块的无害化处理综合效果。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种能针对废阴极炭块主要由C和氟化盐组成的特性，提供一种使废阴极炭块完全无害化又可有效回收废阴极炭块中高附加值氟化盐、而且易于工业实施的废阴极炭块的无害化处理方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于其处理过程是在将铝电解槽废阴极炭块进行焙烧处理后，再进行湿法分解处理。
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于焙烧处理过程是将包括废底块、废侧块、废阴极糊在内的废阴极炭块破碎成粒径小于2mm的颗粒后；再配入占废阴极炭块重量为1％-50％的富含SiO2和Al2O3的工业废料，在600℃-800℃温度下，焙烧50-150分钟。
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于湿法分解过程是将焙烧后产物磨细至粒度小于0.074mm；加入浓度为5％-50％硫酸反应槽中，反应10-60分钟，用氢氧化铝吸附反应产生的HF气体，过滤得一次滤液和一次固相；在一次滤液加入重量比为1％-20％的石灰，反应10-60分钟，再过滤，得二次滤液和二次固相。
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于焙烧反应配入的富含SiO2和Al2O3的工业废料为粉煤灰。
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于焙烧反应配入的粉煤灰，可以是锅炉煤渣、发电厂煤灰或煤气发生炉煤渣的一种或其混合物，粒度小于2mm。一般要求配入物料的成份中SiO2含量＞30％，Al2O3含量＞10％。
本发明的一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，硫酸分解过程中主要反应为。一次固相主要成分为CaF2、SiO2和Al2O3，可作为生产水泥、耐火材料的原料或反应催化剂。一次滤液主要成分为NaF、Na2SO4和Al2(SO4)3。产生的HF最终生成了高附加值产品AlF3，每处理1吨废阴极炭块可得到约150公斤AlF3(具体量由废阴极炭块中氟化盐含量决定)，可作为商品出售。
本发明的一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，在加入石灰进行碱分解过程中，其主要反应为。二次固相主要成分为CaF2和少量CaSO4，可作为水泥、耐火材料的原料或反应催化剂。二次滤液为浓度较高的NaOH溶液，可作为生产纯碱、氢氧化铝的原料。
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于焙烧过程是在逆流的旋转设备或悬浮焙烧炉中进行的，通过焙烧利用炭材料的热值，去除氰化物的危害。
本发明的方法以废阴极炭块为原料，以富含SiO2和Al2O3的物料为反应分散剂，混合均匀后焙烧处理，将焙烧后物料磨细，加硫酸和石灰常温分解处理，最终产品为AlF3、NaOH溶液和含CaF2、SiO2和Al2O3物料。处理后消除了废阴极炭块的污染，氟化铝、NaOH溶液和含CaF2、SiO2和Al2O3物料可作为商品出售。
本发明的一种铝电解槽废阴极炭块无害化处理方法，焙烧时充分利用了炭材料的热值，湿法分解时的酸、碱分解在常温下进行。能耗低，操作容易。
本发明废阴极炭块的无害化处理方法，工艺先进，技术可靠，处理成本低，易于工业化。处理后可使废阴极炭块完全无害化，并可有效回收废阴极炭块中所含氟化盐，经济效益和环境效益显著。
具体实施例方式
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其处理过程是在将铝电解槽废阴极炭块进行焙烧处理后，再进行湿法分解处理。焙烧处理过程是将包括废底块、废侧块、废阴极糊在内的废阴极炭块破碎成粒径小于2mm的颗粒后；再配入占废阴极炭块重量为1％-50％的富含SiO2和Al2O3的物料，混合均匀后，在600℃-800℃温度下，在逆流的旋转设备或悬浮焙烧炉中进行焙烧50-150分钟。湿法分解过程是将焙烧后产物磨细至粒度小于0.074mm，加入体积浓度为5％-50％硫酸反应槽，用氢氧化铝吸附反应产生的HF气体，反应10-60分钟后，过滤得一次滤液和一次固相；在一次滤液加入重量比为1％-20％的石灰，反应10-60分钟，再过滤，得二次滤液和二次固相；所得一次固相和二次固相干燥后出售，二次滤液可直接出售。
下面结合实例对本发明的方法作进一步说明。
实施例1焙烧处理原料中配入废阴极炭块1000克，以小于2mm的颗粒形式加入；配入锅炉煤渣100克，以小于2mm的颗粒形式加入；将两种物料混合均匀，加入回转窑中，焙烧温度600℃，时间150分钟。焙烧后物料用体积浓度为50％的硫酸分解，所得HF气体用氢氧化铝吸附转化为高附加值产品AlF3，所得溶液过滤，得一次滤液和一次固相，一次滤液加入5％的石灰分解反应50分钟，得二次滤液和二次固相，二次滤液送氢氧化铝生产流程。经分析，一次固相中含CaF226.3％、SiO265.1％，可直接用作水泥生产的原料；二次固相中含CaF290.3％、CaSO46.5％，可直接用于水泥烧成的催化剂。
实施例2焙烧处理原料中配入废阴极炭块1000克，以小于2mm的颗粒形式加入；配入电厂煤灰500克，以小于2mm的颗粒形式加入；将两种物料混合均匀，加入回转窑中，焙烧温度700℃，时间120分钟。焙烧后物料用35％的硫酸分解，所得HF气体用氢氧化铝吸附转化为高附加值产品AlF3，所得溶液过滤，得一次滤液和一次固相，一次滤液加入1％的石灰分解反应60分钟，得二次滤液和二次固相，二次滤液送纯碱生产流程。经分析，一次固相中含CaF215.6％、SiO270.3％，可直接用作耐火材料生产的原料；二次固相中含CaF288.1％、CaSO49.5％，可直接用于耐火材料烧成的催化剂。
实施例3焙烧处理原料中配入废阴极炭块1000克，以小于2mm的颗粒形式加入煤气发生炉煤渣和锅炉煤渣的混合物150克，以小于2mm的颗粒形式加入；将两种物料混合均匀，加入悬浮焙烧炉中，焙烧温度750℃。焙烧后物料用5％的硫酸分解，所得HF气体用氢氧化铝吸附转化为高附加值产品AlF3，所得溶液过滤，得一次滤液和一次固相，一次滤液加入20％的石灰分解反应10分钟，得二次滤液和二次固相，二次滤液送氢氧化铝生产流程。经分析，一次固相中含CaF210.4％、SiO270.1％，可用作制砖工业的原料；二次固相中含CaF289.9％、CaSO48.5％，可用作钢铁生产的流动剂、造渣剂。
实施例4焙烧处理原料中配入废阴极炭块1000克，以小于2mm的颗粒形式加入煤气发生炉煤渣和电厂煤灰的混合物250克，以小于2mm的颗粒形式加入；将两种物料混合均匀，加入悬浮焙烧炉中，焙烧温度800℃。焙烧后物料用5％的硫酸分解，所得HF气体用氢氧化铝吸附转化为高附加值产品AlF3，所得溶液过滤，得一次滤液和一次固相，一次滤液加入重量比为10％的石灰分解反应20分钟，得二次滤液和二次固相，二次滤液送氢氧化铝生产流程。经分析，一次固相中含CaF211.5％、SiO270.1％，可用作制砖工业的原料；二次固相中含CaF289.6％、CaSO48.7％，可用作钢铁生产的流动剂、造渣剂。
权利要求
1.一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于其处理过程是在将铝电解槽废阴极炭块进行焙烧处理后，再进行湿法分解处理。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于焙烧处理过程是将包括废底块、废侧块、废阴极糊在内的废阴极炭块破碎成粒径小于2mm的颗粒后；再配入占废阴极炭块重量为1％-50％的富含SiO2和Al2O3的工业废料，在600℃-800℃温度下，焙烧50-150分钟。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于湿法分解过程是将焙烧后产物磨细至粒度小于0.074mm；加入浓度为5％-50％硫酸反应槽中，反应10-60分钟，用氢氧化铝吸附反应产生的HF气体，过滤得一次滤液和一次固相；在一次滤液加入重量比为1％-20％的石灰，反应10-60分钟，再过滤，得二次滤液和二次固相。
4.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于焙烧反应配入的富含SiO2和Al2O3的工业废料为粉煤灰。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，其特征在于焙烧反应配入的粉煤灰是锅炉煤渣、发电厂煤灰或煤气发生炉煤渣的一种或混合物，粒度小于2mm。
全文摘要
一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法，涉及一种电解生产金属铝过程中废弃的内衬材料的炭阴极部分，特别是包括废底部炭块、废侧部炭块和废阴极糊在内的所有炭阴极材料(不包括耐火材料)的无害化处理工艺。其特征在于其处理过程是在将铝电解槽废阴极炭块进行焙烧处理后，再进行湿法分解处理。本发明的方法以废阴极炭块为原料，以富含SiO
文档编号C25C3/00GK1785537SQ200510124019
公开日2006年6月14日 申请日期2005年11月28日 优先权日2005年11月28日
发明者李旺兴, 陈喜平, 刘凤琴, 王玉, 徐建华 申请人:中国铝业股份有限公司