一种废旧高导电性铝电解阴极钢棒的回收方法
【专利说明】一种废旧高导电性铝电解阴极钢棒的回收方法
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及一种废旧高导电性铝电解阴极钢棒的回收方法，属于铝电解固体废弃物资源化利用技术领域。
【背景技术】
[0003]阴极钢棒在铝电解生产中起到非常重要的作用，它的质量好坏直接影响到电解生产能否稳定、高效以及生产成本的高低。目前，采用高导电性钢制作导电棒，提高了阴极导电性能，减少了阴极钢棒压降;并且在阴极导电棒合适位置包裹绝缘材料，减少了阴极水平电流强度，改善了电解槽磁场分布，稳定了电解槽铝液水平，进而减少了吨铝电耗。因此，尽管高导电性阴极钢棒价格远远高于原有的普通碳钢阴极钢棒，但仍然以其较高的性价比越来越多的应用在铝电解行业。
[0004]但是，随着阴极钢棒在电解槽上使用时间的延长，一方面钢棒会呈现不同程度的弯曲，另一方面，钢棒被漏入的A1所腐蚀，生成Fe-Al合金，由于这种合金的熔点低于槽底温度而熔化后，电阻增大，导致阴极钢棒的压降增加。并且，阴极钢棒被腐蚀后导电面积减小，也会使得阴极钢棒的压降增大。此外，钢棒在运行一段时间后，阴极碳块会向钢棒中渗碳，致使阴极钢棒电阻率升高，能耗增加，导致企业生产成本较高。因此铝电解槽阴极大修时，不得不重新更换阴极钢棒。对于阴极大修后取出的废旧阴极钢棒，大多数电解铝厂采用的方法是作为废钢处理，售价仅仅数百元，而废钢的出售价格和阴极钢棒的购买价相差甚远，这样不仅是一种资源的浪费，而且大大增加了企业的生产成本。
[0005]在铝电解生产过程中，阳极被誉为“电解的心脏”，而作为阳极组装的重要部件之一的阳极钢爪的压降，在一定程度上影响着吨铝的电耗。目前电解铝企业使用的为普通碳钢阳极钢爪，压降通常达50—80mV，甚至更高。如果将废旧高导电性阴极钢棒作为原材料熔炼，得到和阴极钢棒一样化学成分的高导电性铸钢材料，制作阳极钢爪，发挥了化废为宝的作用。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决技术问题是提供一种废旧高导电性铝电解阴极钢棒的回收方法，克服废旧阴极钢棒不当处理造成的资源浪费。
[0007]本发明通过以下技术方案实现:
首先将铝电解槽里废旧的高导电性阴极钢棒进行调直处理，然后用机械方法将高导电性阴极钢棒外表层的渗碳层切除;再将处理后的高导电性阴极钢棒作为钢铁冶炼原料，通过铸造的方法生产高导电性阳极钢爪，返回电解铝生产中使用，实现了高导电性阴极钢棒的回收利用。
[0008]高导电性阴极钢棒的调直方法为:废旧的高导电性阴极钢棒取出冷却后，将其放置在钢板矫平机上，通过上、下模具及辊子进行调直;或将废旧的高导电性阴极钢棒放入加热炉内加热，温度控制在800摄氏度左右，钢棒在加热炉内烧红后，吊出放在平整的厚钢板上，用气锤将钢棒调直，调直后吊起放置在平整的地面上让其自然冷却。
[0009]采用铣削或刨削的机械方法，将高导电性阴极钢棒外表面的渗碳层切除，切除厚度为2mm左右。
[0010]所述高导电性阳极钢爪的生产方法为:将处理后的高导电性阴极钢棒作为原料，利用中频炉进行熔炼，采用砂型铸造或消失模铸造工艺，生产高导电性阳极钢爪。
[0011]本发明具有如下优点:
1、对废旧高导电性阴极钢棒分层处理，变废为宝。原来作为废钢进行回收的废旧高导电性阴极钢棒，每吨回收价格仅仅数百元;现在通过矫直、表层铣削或刨削加工、熔炼和铸造处理，得到新型节能阳极钢爪，售价约8000元左右，即使考虑到加工损失，经济效益也非常显著。
[0012]2、废旧高导电性阴极钢棒回收制作的阳极钢爪，电阻值比普通钢爪降低，能够带来可观的经济效益与环境效益，发挥了化废为宝的作用。
【具体实施方式】
[0013]实施例1
将废旧阴极钢棒(变形程度较小)从电解槽中取出，吊起后放置在地面上让其自然冷却，一段时间后，将其放置在钢板矫平机上，通过上、下模具和辊子进行矫直处理;然后用铣削或刨削的机械加工方法，去除钢棒外表层约2_厚的渗碳层;再将加工后的钢棒利用中频炉进行熔炼，采用砂型铸造或消失模铸造工艺，生产新型节能阳极钢爪。电阻值比普通钢爪降低20-30%，使阳极钢爪平均压降至40mV以下，吨铝平均节电40—60kWh，以规模电解铝企业公司年产300万吨原铝计算，每年可节省约1亿元电费。如果推广到全国4000万吨电解铝产能，每年可以节省电费10亿元以上。
[0014]实施例2
将废旧的阴极钢棒(变形程度较大)从电解槽中取出，放入加热炉内加热，温度控制在800摄氏度左右，待钢棒在炉内烧红后，吊出放在平整的厚钢板上，用气锤将钢棒调直，调直后吊起放置在平整的地面上让其自然冷却;然后用铣削或刨削的机械加工方法，去除钢棒外表层约2mm厚的渗碳层;再将加工后的钢棒利用中频炉进行熔炼，采用砂型铸造或消失模铸造工艺，生产新型节能阳极钢爪。
【主权项】
1.一种废旧高导电性铝电解阴极钢棒的回收方法，其特征在于: 首先将铝电解槽里废旧的高导电性阴极钢棒进行调直处理，然后用机械方法将高导电性阴极钢棒外表层的渗碳层切除;再将处理后的高导电性阴极钢棒作为钢铁冶炼原料，通过铸造的方法生产高导电性阳极钢爪，返回电解铝生产中使用，实现了高导电性阴极钢棒的回收利用。2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，高导电性阴极钢棒的调直方法为:废旧的高导电性阴极钢棒取出冷却后，将其放置在钢板矫平机上，通过上、下模具及辊子进行调直。3.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，高导电性阴极钢棒的调直方法为:将废旧的高导电性阴极钢棒放入加热炉内加热，温度控制在800摄氏度左右，钢棒在加热炉内烧红后，吊出放在平整的厚钢板上，用气锤将钢棒调直，调直后吊起放置在平整的地面上让其自然冷却。4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，采用铣削或刨削的机械方法，将高导电性阴极钢棒外表面的渗碳层切除，切除厚度为2mm。5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，将处理后的高导电性阴极钢棒作为原料，利用中频炉进行熔炼，采用砂型铸造或消失模铸造工艺，生产高导电性阳极钢爪。
【专利摘要】本发明提供了一种废旧高导电性铝电解阴极钢棒的回收方法，先将废旧阴极钢棒进行调直；然后用机械加工的方法将钢棒外表层约2mm左右的渗碳层切除；再将加工后的高导电性阴极钢棒作为原材料进行冶炼，通过铸造的方法用于生产高导电性阳极钢爪，返回电解铝生产中使用，实现了阴极钢棒的闭环回收利用。本发明通过对废旧阴极钢棒的合理利用，不仅实现了资源的回收利用，而且大大降低了电解铝厂的生产成本，一举两得，从而有效提高了经济效益。
【IPC分类】C25C3/08, C25C3/12
【公开号】CN105483752
【申请号】CN201510984455
【发明人】张国栋, 张楚, 杨辉, 周佳楠, 王麒瑜, 张雅芝
【申请人】武汉大学
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月25日