专利名称：一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法
技术领域：
一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，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炭阴极材料(不包括废耐火材料)中电解质的提取方法。
背景技术：
电解铝生产过程中产生的废槽衬，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。关于铝电解槽废槽衬的无害化处理方法，发明专利ZL200410042564.8“一种铝电解槽废槽衬的无害化处理方法”提供了一种可行的、易于工业实施的方法，可有效处理废槽衬，得到良性的固体渣。
废阴极炭块的危害主要在于所含的电解质和氰化物。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，其技术实质是用湿法工艺处理废阴极炭块，在处理时可回收部分电解质和炭粉，存在的技术难题是(1)无法除去氰化物；(2)氰化物和部分氟化物转移进入废液造成二次污染，废液无法达标排放。因此浮选法和硫酸分解法不能使废阴极炭块完全无害化。
由于废阴极炭块具有C、电解质和少量氰化物组成的特性，已有技术往往在废阴极炭块无害化时，不能有效提取废阴极炭块中的高附加值电解质，或不能使废阴极炭块完全无害化，影响了废阴极炭块的综合利用效果。
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、电解质和少量氰化物组成的特性，使废阴极炭块有效无害化又可提取废阴极炭块中高附加值电解质、易于工业实施的提取废阴极炭块中电解质的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于其处理过程是将铝电解槽废阴极炭块表面粘结的耐火材料以及阴极钢棒连接材料清理干净、破碎、磨粉，加入有机增粘剂，搅拌均匀，压制成团块；将废阴极团块加入高温炉中，进行焙烧处理，得到97.5％以上为电解质的焙烧熟料；焙烧熟料磨粉后可直接返回铝电解槽使用。
本发明一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，破碎前将包括废底块、废侧块、废阴极糊在内的废阴极炭块表面粘结的耐火材料以及阴极钢棒连接部位清理干净，目的是尽可能避免将有害杂质如含硅和铁的化合物带入废阴极炭块中。
本发明的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于有机增粘剂的配入量为废阴极炭块重量的1％-40％，较好的增粘剂配入量为7％-20％；所用有机增粘剂是无毒的、无有害气体挥发、常温下为液体、组成为C-H或C-H-O的任何已有的有机化合物增粘剂；有机增粘剂的作用是增加废阴极粉料的粘度、使废阴极粉料易于制团。
本发明的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于焙烧温度应大于650℃，以确保氰化物完全氧化分解，具体温度控制以废阴极中氟化铝不挥发、熟料不粘连炉窑内衬为准，较好的焙烧温度为750～900℃；焙烧时间不少于3小时，以保证废阴极团块中所含炭粉燃烧完全，具体焙烧时间控制以焙烧熟料含C量小于1％为准，较好的焙烧时间为4-6小时。
本发明的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其焙烧过程中发生的主要反应为2NaCN+[(5+2X)/2]O2＝Na2O+2CO2+2NOX；C+O2＝CO2；4H+O2＝2H2O。
本发明的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于焙烧设备配备有鼓风排烟设施，确保提供充足的氧气，并及时排出生成的气体如CO2、水蒸气，加快反应速度。
本发明的方法以废阴极炭块为原料，以C-H或C-H-O型有机化合物为增粘剂，混合均匀后制团，团块焙烧处理，通过焙烧使废阴极所含炭粉燃烧、氰化物氧化分解，保留了高附加值电解质，焙烧处理后提取了废阴极所含的电解质，消除了废阴极炭块的污染，最终产品97.5％以上为NaF、Na3AlF6、CaF2、Al2O3和β-Al2O3，可直接返回铝电解槽使用。
本发明的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，焙烧时充分利用了炭材料的热值，节约了燃料消耗，能耗低，操作容易。
本发明的提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，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，并可有效提取废阴极炭块中所含电解质，经济效益和环境效益显著。
具体实施例方式
一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其过程是将铝电解槽废阴极炭块表面粘结的耐火材料以及阴极钢棒连接部位清理干净、破碎、磨粉，加入1％-40％的有机增粘剂，搅拌均匀，压制成一定形状的团块；将废阴极团块加入高温炉中，在750-900℃的温度下进行焙烧处理，焙烧4-6小时后得焙烧熟料；焙烧熟料97.5％以上为电解质成分，极少量Fe2O3，磨粉后可直接返回铝电解槽使用。
下面结合实例对本发明的方法作进一步说明。
实施例1称量磨细的废阴极粉料1000克，配入200克工业冰醋酸，搅拌均匀，压制成团块，将团块加入高温炉中，在900℃下焙烧4小时，得焙烧熟料，将焙烧熟料磨细至0.05mm以下。经分析，焙烧熟料中97.80％为NaF、Na3AlF6、CaF2、Al2O3和β-Al2O3，Fe2O3含量为1.62％，可直接返回电解槽使用。
实施例2称量磨细的废阴极粉料1000克，配入140克工业乙醇，搅拌均匀，压制成团块，将团块加入高温炉中，在830℃下焙烧5小时，得焙烧熟料，将焙烧熟料磨细至0.05mm以下。经分析，焙烧熟料中98.15％为NaF、Na3AlF6、CaF2、Al2O3和β-Al2O3，Fe2O3含量为1.23％，可直接返回电解槽使用。
实施例3称量磨细的废阴极粉料1000克，配入70克环氧树脂，搅拌均匀，压制成团块，将团块加入高温炉中，在750℃下焙烧6小时，得焙烧熟料，将焙烧熟料磨细至0.05mm以下。经分析，焙烧熟料中97.61％为NaF、Na3AlF6、CaF2、Al2O3和β-Al2O3，Fe2O3含量为1.76％，可直接返回电解槽使用。
实施例4称量磨细的废阴极粉料1000克，配入50克重油，搅拌均匀，压制成团块，将团块加入高温炉中，在700℃下焙烧7小时，得焙烧熟料，将焙烧熟料磨细至0.05mm以下。经分析，焙烧熟料中98.32％为NaF、Na3AlF6、CaF2、Al2O3和β-Al2O3占，Fe2O3含量为1.05％，可直接返回电解槽使用。
实施例5
称量磨细的废阴极粉料1000克，配入50克丙酮，搅拌均匀，压制成团块，将团块加入高温炉中，在950℃下焙烧3.7小时，得焙烧熟料，将焙烧熟料磨细至0.05mm以下。经分析，焙烧熟料中97.67％为NaF、Na3AlF6、CaF2、Al2O3和β-Al2O3，Fe2O3含量为1.91％，可直接返回电解槽使用。
权利要求
1.一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于其处理过程是将铝电解槽废阴极炭块表面粘结的耐火材料以及阴极钢棒连接材料清理干净、破碎、磨粉，加入有机增粘剂，搅拌均匀，压制成团块；将废阴极团块加入高温炉中，进行焙烧处理，得到97.5％以上为电解质的焙烧熟料；焙烧熟料磨粉后可直接返回铝电解槽使用。
2.根据权利要求1所述的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于所用有机增粘剂是无毒的、无有害气体挥发、常温下为液体、组成为C-H或C-H-O的任何已有的有机化合物增粘剂；配入量为废阴极炭块重量的1％-40％。
3.根据权利要求1和2所述的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于增粘剂配入量为废阴极炭块重量的7％-20％。
4.根据权利要求1所述的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于焙烧温度为750-900℃；焙烧时间为4-6小时。
5.根据权利要求1所述的一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于焙烧设备配备有鼓风排烟设施，确保提供充足的氧气，并及时排出生成的气体如CO2、水蒸气，加快反应速度。
全文摘要
一种提取铝电解槽废阴极炭块中电解质的方法，其特征在于其提取过程是将铝电解槽废阴极炭块表面粘结的耐火材料以及阴极钢棒连接部位清理干净、破碎、磨粉，加入1％－40％的有机增粘剂，搅拌均匀，压制成一定形状的团块；将废阴极团块加入高温炉中，在750－900℃的温度下进行焙烧处理，焙烧4－6小时后得焙烧熟料；焙烧熟料97.5％以上为电解质成分，极少量Fe
文档编号C25C3/18GK101054693SQ20071009981
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月31日 优先权日2007年5月31日
发明者陈喜平, 李旺兴, 罗钟生 申请人:中国铝业股份有限公司