铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法

专利名称：铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法
技术领域：
本发明涉及一种铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，属于有色金属冶金环保技术领域。
背景技术：
铝电解工艺所用废旧阴极炭块一般含有炭、氟化钠、冰晶石、氟化铝、氟化钙、氧化铝等，其中含炭量约50-70%、电解质(包括氟化盐和氧化铝)约为50-30%、氰化物含量约在 0.洲；电解铝阴极筑炉材料固体废弃物(主要为阴极炭块和耐火材料)浸出液氟含量可达 6000毫克/升，CN^含量可达10-40毫克/升，超出国家《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》标准要求(F_<50毫克/升，CN_>1毫克/升)，故属于危险废物，必须按照危险废物相关处置要求进行处理。目前对于此类危险废物的处理方法包括废阴极炭块的无害化处理、贮存处置、综合利用三种，以贮存处置方法为主。对于废旧阴极炭块的综合利用，国内外已有较多文献报道铝电解槽废旧阴极的综合利用，提出的主要方法有浮选、酸浸、碱浸或酸碱联合除灰等， 但以上方法只对废旧阴极炭块中有害杂质进行分离，多集中在废旧阴极的氟化盐提取技术领域(除灰)，未明确提到处置后阴极的具体应用方法，只部分文献提到了废旧阴极的用途方法。如专利申请(200810017152. 7)铝电解槽废旧阴极炭块应用于电解槽焙烧两极导电材料及方法，提到了将废旧阴极破碎后应用于电解槽焦粒焙烧时两极导电材料，是一种较好的综合利用方法。专利(200610021585. 0)铝电解槽阴极侧部内衬及废阴极在制备其侧部内衬中的应用，提到将废旧阴极做为异型侧块配料原料，是一种有意义的探讨方向。但该专利一方面局限在异型侧块的探讨方面；另一方面，该专利提到将废旧阴极直接进行破碎生产异型侧块用原料，这在实际生产中难以实现。通常电解槽废旧阴极灰份质量百分比在30-50%，如不经过除灰处理，很难达到其专利中提到的20%的灰份，且不经过处理的废旧阴极，由于阴极炭块灰份变化较大，产品质量很难控制。故可行性不强。专利(01138204. X)铝电解阳极炭渣和废旧阴极材料的无害化处理与综合利用的方法，提到铝电解生产过程中固体废料炭质的粉料用来生产炭质材料。但是只提到了通过浮选法对炭素材料中氟化盐、氧化铝进行除灰处理，实际生产中只通过浮选法难以保证炭素材料纯度；另该专利提到了将所得炭素粉做为粉料用来生产炭素制品。《矿产保护与利用》2001年第4期发表的“铝电解槽废阴极内衬的回收利用”文章中提到国外有利用废阴极做为铝电解生产中阳极糊配料的尝试，文中提到用废阴极做为阳极糊配料骨料、废阴极炭块经破碎后未经除灰处理直接进行阳极糊配料、废旧阴极掺配比例在4. 5% (wt)以下，并不能充分利用废旧阴极，且用做骨料，由于和粘结剂、石油焦、浙青焦活性差异较大，废旧阴极骨料掉渣严重。

发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种可充分利用废旧阴极炭块，实现废旧资源再利用，节约资源，降低生产成本的铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法。为实现本发明目的所采用的技术方案为
一种铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是将经过分拣、破碎、磨粉、除灰及干燥后的废旧阴极炭块作为高炉炭块、电炉炭块、电解槽阴极炭块、电解槽侧部炭块、电解炭块、自焙炭块或碳素糊料生产用原料使用；
上述破碎、磨粉后的阴极炭块为20 0. 075mm的颗粒状或小于0. 075mm的粉状； 上述作为高炉炭块、电炉炭块、电解槽阴极炭块、电解槽侧部炭块、电解炭块、自焙炭块或碳素糊料生产用原料使用的阴极炭块中至少有两种粒度存在；
上述除灰采用浮选、酸浸、碱浸和酸碱联合法中的一种或几种方法处理，处理后的阴极炭块中碳含量80% 100% ；
上述干燥后的阴极炭块水分含量0. 3% 0 ；
所述电解槽侧部炭块是指电解槽侧部、角部砌筑炭素材料，包括弧形角块、矩形侧块及角块和侧块间为减小电解质渗透采用的凹凸弧形或直角侧部接口以及为减小边部糊料使用的异型侧块。本发明的铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法是将铝电解槽废旧阴极炭块经分拣、粉碎、磨粉、除灰等处理后与相应的辅料进行配料后生产出高炉炭块、电极炭块、电解槽阴极炭块或电解槽侧部块，从而实现了危险废物、难以实际处置应用的阴极炭块的循环再利用，实现了铝电解槽废旧阴极炭块的无害化处理和综合利用，变废为宝，同时减少了无烟煤、冶金焦、浙青焦及石油焦的实用，节约了资源，降低了生产成本。
具体实施例方式以下给出本发明的具体实施方式
，用来对本发明的构成进行进一步说明。实施例1
一种铝电解槽废旧阴极炭块生产高炉炭块的方法，其操作步骤为
(1)将铝电解槽废旧阴极炭块破碎，分捡出其中钢棒、耐火材料、电解质等。(2)将经过筛选的铝电解槽废旧阴极利用鄂式破碎机破碎至10_50mm粒度料，将鄂破料通过反击式破碎机破碎，反击破碎机破碎料通过三级震动筛分为+12、12 6mm、6 3mm、3-0mm几种粒级备用(大于12mm粒度料返加破碎机)，再用高压悬辊磨粉机将部分阴极炭块破碎至200目粉料。(3)将磨好的铝电解槽废旧阴极粒度料和粉料各自与苛性碱溶液反应，然后过滤， 在所得滤渣中加入浓盐酸，再过滤。(4)对过滤所得的经过处理的铝电解槽废旧阴极粒度料和粉料通过干燥机进行干燥，干燥处理后的废旧阴极粉料要求炭含量纯度在80% (wt)以上，即包括添加剂及其它杂质在内的物质质量总和应不大于20%，通常水份含量不大于0. 3%。(5)按质量百分比含量将上述经破碎、筛分、除灰和干燥处理过的各规格废旧阴极粒度料和粉料进行混和大规格骨料(12-6mm) 16%、中规格骨料(6_3mm)沈％、小规格骨料(3-0mm)36% (100目粉料纯度40%)、粉料(200目纯度60%) 22%、改质浙青加入量为配料总量的18%混合。(6)混捏、成型、焙烧按照通常高炉炭块生产工艺要求进行。实施例2
一种铝电解槽废旧阴极炭块生产电炉炭块的方法，本实施例的操作步骤为 (1)将铝电解槽废旧阴极炭块破碎，分捡出其中钢棒、耐火材料、电解质等。(2)将经过筛选的铝电解槽废旧阴极利用鄂式破碎机破碎至10_50mm粒度料，将鄂破料通过反击式破碎机破碎，反击破碎机破碎料通过双层震动筛分为+8、8 4mm、4 0mm，再用高压悬辊磨粉机将阴极炭块破碎至200目粉料。(3)将各种粒度料、磨粉机磨好的铝电解槽废旧阴极粉料分别加入浓盐酸并不停搅拌，反应30分钟后将浸出可溶物滤掉。(4)对过滤所得的经过处理的铝电解槽废旧阴极粒度料和粉料各自通过干燥机20 分钟后，干燥处理后的废旧阴极粒度料和粉料要求炭含量纯度在80% (wt)以上，即包括添加剂及其它杂质在内的物质质量总和应不大于20%，含水量在0. 3%以下。(5)按质量百分比含量将上述经破碎、筛分、除灰和干燥处理过的各规格废旧阴极粒度料和粉料进行混和废阴极大骨料(8-4mm) 17%、废阴极中骨料(4_0mm) 45%、废阴极粉料(0. 075mm纯度70%) 38%、改质浙青占配料总重量百分比18%混合。(6)混捏、成型、焙烧按照通常高炉炭砖生产工艺要求进行。实施例3
一种铝电解槽废旧阴极炭块生产糊料的方法，其操作步骤为
(1)将铝电解槽废旧阴极炭块破碎，分捡出其中钢棒、耐火材料、电解质等。(2)将经过筛选的铝电解槽废旧阴极利用鄂式破碎机破碎至10_50mm粒度料，用高压悬辊磨粉机将部分阴极炭块粒度料破碎至200目粉料。(3)将磨好的铝电解槽废旧阴极粉料与浓盐酸反应，然后过滤。(4)对过滤所得的经过处理的铝电解槽废旧阴极粉料通过干燥机进行干燥，干燥处理后的废旧阴极粉料要求炭含量纯度在85% (wt)以上，即包括添加剂及其它杂质在内的物质质量总和应不大于15%，通常水份含量不大于0. 3%。(5)按质量百分比含量将以下物料混和 粉料和(浙青+蒽油)的质量百分比为各占50%。粉料要求小于0. 075mm(相当于200目)粒度的物料质量百分含量在95%以上， 浙青和蒽油的质量百分含量比占60% 40%
(6)将上述物料进行充分混捏后待用。以上实施例为一种利用铝电解槽废旧阴极炭块生产高炉炭块和电炉炭块、电解槽阴极底部炭块、电解槽侧部块的方法，由于废旧阴极在电解生产过程进行了石墨化过程，故废旧阴极粉未比电阻低于电煅无烟煤粉未比电阻。高炉炭块、电炉炭块、电解槽阴极底部炭块、电解槽侧部块生产中掺配部分或全部废旧阴极有较低电阻率、较好导热率。则全国2000万吨电解铝，按年均产生废旧阴极17万吨计，按照20万吨高炉炭块和电炉炭块、电解槽阴极炭块、电解槽侧部块生产产能可掺配，掺配比例50%，则年可消耗约 10万吨。按照国内目前累积废旧阴极填埋或堆置120万吨估算(未包括通过其它方式消耗部分)，按照平均掺配量50%计，年产20万吨高炉炭块和电炉炭块、电解槽阴极炭块、电解槽侧部块约需消耗12年可消除环境危害。本发明最重要意义在于将难以实际处置应用的阴极炭块进行了循环利用。同时， 按用每吨废阴极取代电煅无烟煤节约3000元计，年取代约10万吨计算，年节约3亿元。由于采用废阴极粉料或粉料和颗粒料(也称骨料)，通常废旧阴极在铝电解生产过程中已石墨化，可降低或取消石墨碎的掺配比例，故以其为原料生产高炉炭块和电炉炭块、 电解槽阴极炭块、电解槽侧部块，还可减小高价值石墨碎掺配比例，降低生产成本。
权利要求
1.一种铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是将经过分拣、破碎、磨粉、 除灰及干燥后的废旧阴极炭块作为高炉炭块、电炉炭块、电解槽阴极炭块、电解槽侧部炭块、电解炭块、自焙炭块或碳素糊料生产用原料使用。
2.按照权利要求1或2所述的铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是上述破碎、磨粉后的阴极炭块为20 0. 075mm的颗粒状或小于0. 075mm的粉状。
3.按照权利要求2所述的铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是上述作为高炉炭块、电炉炭块、电解槽阴极炭块、电解槽侧部炭块、电解炭块、自焙炭块或碳素糊料生产用原料使用的阴极炭块中至少有两种粒度存在。
4.按照权利要求1所述的铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是上述除灰采用浮选、酸浸、碱浸和酸碱联合法中的一种或几种方法处理，处理后的阴极炭块中碳含量 80% 100%ο
5.按照权利要求1所述的铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是上述干燥后的阴极炭块水分含量0. 3% 0。
6.按照权利要求1所述的铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是所述电解槽侧部炭块是指电解槽侧部、角部砌筑炭素材料，包括弧形角块、矩形侧块及角块和侧块间为减小电解质渗透采用的凹凸弧形或直角侧部接口以及为减小边部糊料使用的异型侧块。
全文摘要
本发明涉及一种铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是将经过分拣、破碎、磨粉、除灰及干燥后的废旧阴极炭块作为高炉炭块、电炉炭块、电解槽阴极炭块、电解槽侧部炭块、电解炭块、自焙炭块或碳素糊料生产用原料使用。本发明实现了危险废物、难以实际处置应用的阴极炭块的循环再利用，实现了铝电解槽废旧阴极炭块的无害化处理和综合利用，变废为宝，同时减少了无烟煤、冶金焦、沥青焦及石油焦的使用，节约了资源，降低了生产成本。
文档编号C04B35/52GK102161049SQ20111008135
公开日2011年8月24日 申请日期2011年4月1日 优先权日2011年4月1日
发明者王建军, 陈俊贤 申请人:陈俊贤