專利名稱：鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，屬于有色金屬冶金環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋁電解工藝所用廢舊陰極炭塊一般含有炭、氟化鈉、冰晶石、氟化鋁、氟化鈣、氧化鋁等，其中含炭量約50-70%、電解質(zhì)(包括氟化鹽和氧化鋁)約為50-30%、氰化物含量約在 0.洲；電解鋁陰極筑爐材料固體廢棄物(主要為陰極炭塊和耐火材料)浸出液氟含量可達(dá) 6000毫克/升，CN^含量可達(dá)10-40毫克/升，超出國家《危險廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)-浸出毒性鑒別》標(biāo)準(zhǔn)要求(F_<50毫克/升，CN_>1毫克/升)，故屬于危險廢物，必須按照危險廢物相關(guān)處置要求進(jìn)行處理。目前對于此類危險廢物的處理方法包括廢陰極炭塊的無害化處理、貯存處置、綜合利用三種，以貯存處置方法為主。對于廢舊陰極炭塊的綜合利用，國內(nèi)外已有較多文獻(xiàn)報道鋁電解槽廢舊陰極的綜合利用，提出的主要方法有浮選、酸浸、堿浸或酸堿聯(lián)合除灰等， 但以上方法只對廢舊陰極炭塊中有害雜質(zhì)進(jìn)行分離，多集中在廢舊陰極的氟化鹽提取技術(shù)領(lǐng)域(除灰)，未明確提到處置后陰極的具體應(yīng)用方法，只部分文獻(xiàn)提到了廢舊陰極的用途方法。如專利申請(200810017152. 7)鋁電解槽廢舊陰極炭塊應(yīng)用于電解槽焙燒兩極導(dǎo)電材料及方法，提到了將廢舊陰極破碎后應(yīng)用于電解槽焦粒焙燒時兩極導(dǎo)電材料，是一種較好的綜合利用方法。專利(200610021585. 0)鋁電解槽陰極側(cè)部內(nèi)襯及廢陰極在制備其側(cè)部內(nèi)襯中的應(yīng)用，提到將廢舊陰極做為異型側(cè)塊配料原料，是一種有意義的探討方向。但該專利一方面局限在異型側(cè)塊的探討方面；另一方面，該專利提到將廢舊陰極直接進(jìn)行破碎生產(chǎn)異型側(cè)塊用原料，這在實際生產(chǎn)中難以實現(xiàn)。通常電解槽廢舊陰極灰份質(zhì)量百分比在30-50%，如不經(jīng)過除灰處理，很難達(dá)到其專利中提到的20%的灰份，且不經(jīng)過處理的廢舊陰極，由于陰極炭塊灰份變化較大，產(chǎn)品質(zhì)量很難控制。故可行性不強。專利(01138204. X)鋁電解陽極炭渣和廢舊陰極材料的無害化處理與綜合利用的方法，提到鋁電解生產(chǎn)過程中固體廢料炭質(zhì)的粉料用來生產(chǎn)炭質(zhì)材料。但是只提到了通過浮選法對炭素材料中氟化鹽、氧化鋁進(jìn)行除灰處理，實際生產(chǎn)中只通過浮選法難以保證炭素材料純度；另該專利提到了將所得炭素粉做為粉料用來生產(chǎn)炭素制品?！兜V產(chǎn)保護(hù)與利用》2001年第4期發(fā)表的“鋁電解槽廢陰極內(nèi)襯的回收利用”文章中提到國外有利用廢陰極做為鋁電解生產(chǎn)中陽極糊配料的嘗試，文中提到用廢陰極做為陽極糊配料骨料、廢陰極炭塊經(jīng)破碎后未經(jīng)除灰處理直接進(jìn)行陽極糊配料、廢舊陰極摻配比例在4. 5% (wt)以下，并不能充分利用廢舊陰極，且用做骨料，由于和粘結(jié)劑、石油焦、浙青焦活性差異較大，廢舊陰極骨料掉渣嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種可充分利用廢舊陰極炭塊，實現(xiàn)廢舊資源再利用，節(jié)約資源，降低生產(chǎn)成本的鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法。為實現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案為
一種鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，其特征是將經(jīng)過分揀、破碎、磨粉、除灰及干燥后的廢舊陰極炭塊作為高爐炭塊、電爐炭塊、電解槽陰極炭塊、電解槽側(cè)部炭塊、電解炭塊、自焙炭塊或碳素糊料生產(chǎn)用原料使用；
上述破碎、磨粉后的陰極炭塊為20 0. 075mm的顆粒狀或小于0. 075mm的粉狀； 上述作為高爐炭塊、電爐炭塊、電解槽陰極炭塊、電解槽側(cè)部炭塊、電解炭塊、自焙炭塊或碳素糊料生產(chǎn)用原料使用的陰極炭塊中至少有兩種粒度存在；
上述除灰采用浮選、酸浸、堿浸和酸堿聯(lián)合法中的一種或幾種方法處理，處理后的陰極炭塊中碳含量80% 100% ；
上述干燥后的陰極炭塊水分含量0. 3% 0 ；
所述電解槽側(cè)部炭塊是指電解槽側(cè)部、角部砌筑炭素材料，包括弧形角塊、矩形側(cè)塊及角塊和側(cè)塊間為減小電解質(zhì)滲透采用的凹凸弧形或直角側(cè)部接口以及為減小邊部糊料使用的異型側(cè)塊。本發(fā)明的鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法是將鋁電解槽廢舊陰極炭塊經(jīng)分揀、粉碎、磨粉、除灰等處理后與相應(yīng)的輔料進(jìn)行配料后生產(chǎn)出高爐炭塊、電極炭塊、電解槽陰極炭塊或電解槽側(cè)部塊，從而實現(xiàn)了危險廢物、難以實際處置應(yīng)用的陰極炭塊的循環(huán)再利用，實現(xiàn)了鋁電解槽廢舊陰極炭塊的無害化處理和綜合利用，變廢為寶，同時減少了無煙煤、冶金焦、浙青焦及石油焦的實用，節(jié)約了資源，降低了生產(chǎn)成本。
具體實施例方式以下給出本發(fā)明的具體實施方式
，用來對本發(fā)明的構(gòu)成進(jìn)行進(jìn)一步說明。實施例1
一種鋁電解槽廢舊陰極炭塊生產(chǎn)高爐炭塊的方法，其操作步驟為
(1)將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，分撿出其中鋼棒、耐火材料、電解質(zhì)等。(2)將經(jīng)過篩選的鋁電解槽廢舊陰極利用鄂式破碎機破碎至10_50mm粒度料，將鄂破料通過反擊式破碎機破碎，反擊破碎機破碎料通過三級震動篩分為+12、12 6mm、6 3mm、3-0mm幾種粒級備用(大于12mm粒度料返加破碎機)，再用高壓懸輥磨粉機將部分陰極炭塊破碎至200目粉料。(3)將磨好的鋁電解槽廢舊陰極粒度料和粉料各自與苛性堿溶液反應(yīng)，然后過濾， 在所得濾渣中加入濃鹽酸，再過濾。(4)對過濾所得的經(jīng)過處理的鋁電解槽廢舊陰極粒度料和粉料通過干燥機進(jìn)行干燥，干燥處理后的廢舊陰極粉料要求炭含量純度在80% (wt)以上，即包括添加劑及其它雜質(zhì)在內(nèi)的物質(zhì)質(zhì)量總和應(yīng)不大于20%，通常水份含量不大于0. 3%。(5)按質(zhì)量百分比含量將上述經(jīng)破碎、篩分、除灰和干燥處理過的各規(guī)格廢舊陰極粒度料和粉料進(jìn)行混和大規(guī)格骨料(12-6mm) 16%、中規(guī)格骨料(6_3mm)沈％、小規(guī)格骨料(3-0mm)36% (100目粉料純度40%)、粉料(200目純度60%) 22%、改質(zhì)浙青加入量為配料總量的18%混合。(6)混捏、成型、焙燒按照通常高爐炭塊生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行。實施例2
一種鋁電解槽廢舊陰極炭塊生產(chǎn)電爐炭塊的方法，本實施例的操作步驟為 (1)將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，分撿出其中鋼棒、耐火材料、電解質(zhì)等。(2)將經(jīng)過篩選的鋁電解槽廢舊陰極利用鄂式破碎機破碎至10_50mm粒度料，將鄂破料通過反擊式破碎機破碎，反擊破碎機破碎料通過雙層震動篩分為+8、8 4mm、4 0mm，再用高壓懸輥磨粉機將陰極炭塊破碎至200目粉料。(3)將各種粒度料、磨粉機磨好的鋁電解槽廢舊陰極粉料分別加入濃鹽酸并不停攪拌，反應(yīng)30分鐘后將浸出可溶物濾掉。(4)對過濾所得的經(jīng)過處理的鋁電解槽廢舊陰極粒度料和粉料各自通過干燥機20 分鐘后，干燥處理后的廢舊陰極粒度料和粉料要求炭含量純度在80% (wt)以上，即包括添加劑及其它雜質(zhì)在內(nèi)的物質(zhì)質(zhì)量總和應(yīng)不大于20%，含水量在0. 3%以下。(5)按質(zhì)量百分比含量將上述經(jīng)破碎、篩分、除灰和干燥處理過的各規(guī)格廢舊陰極粒度料和粉料進(jìn)行混和廢陰極大骨料(8-4mm) 17%、廢陰極中骨料(4_0mm) 45%、廢陰極粉料(0. 075mm純度70%) 38%、改質(zhì)浙青占配料總重量百分比18%混合。(6)混捏、成型、焙燒按照通常高爐炭磚生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行。實施例3
一種鋁電解槽廢舊陰極炭塊生產(chǎn)糊料的方法，其操作步驟為
(1)將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，分撿出其中鋼棒、耐火材料、電解質(zhì)等。(2)將經(jīng)過篩選的鋁電解槽廢舊陰極利用鄂式破碎機破碎至10_50mm粒度料，用高壓懸輥磨粉機將部分陰極炭塊粒度料破碎至200目粉料。(3)將磨好的鋁電解槽廢舊陰極粉料與濃鹽酸反應(yīng)，然后過濾。(4)對過濾所得的經(jīng)過處理的鋁電解槽廢舊陰極粉料通過干燥機進(jìn)行干燥，干燥處理后的廢舊陰極粉料要求炭含量純度在85% (wt)以上，即包括添加劑及其它雜質(zhì)在內(nèi)的物質(zhì)質(zhì)量總和應(yīng)不大于15%，通常水份含量不大于0. 3%。(5)按質(zhì)量百分比含量將以下物料混和 粉料和(浙青+蒽油)的質(zhì)量百分比為各占50%。粉料要求小于0. 075mm(相當(dāng)于200目)粒度的物料質(zhì)量百分含量在95%以上， 浙青和蒽油的質(zhì)量百分含量比占60% 40%
(6)將上述物料進(jìn)行充分混捏后待用。以上實施例為一種利用鋁電解槽廢舊陰極炭塊生產(chǎn)高爐炭塊和電爐炭塊、電解槽陰極底部炭塊、電解槽側(cè)部塊的方法，由于廢舊陰極在電解生產(chǎn)過程進(jìn)行了石墨化過程，故廢舊陰極粉未比電阻低于電煅無煙煤粉未比電阻。高爐炭塊、電爐炭塊、電解槽陰極底部炭塊、電解槽側(cè)部塊生產(chǎn)中摻配部分或全部廢舊陰極有較低電阻率、較好導(dǎo)熱率。則全國2000萬噸電解鋁，按年均產(chǎn)生廢舊陰極17萬噸計，按照20萬噸高爐炭塊和電爐炭塊、電解槽陰極炭塊、電解槽側(cè)部塊生產(chǎn)產(chǎn)能可摻配，摻配比例50%，則年可消耗約 10萬噸。按照國內(nèi)目前累積廢舊陰極填埋或堆置120萬噸估算(未包括通過其它方式消耗部分)，按照平均摻配量50%計，年產(chǎn)20萬噸高爐炭塊和電爐炭塊、電解槽陰極炭塊、電解槽側(cè)部塊約需消耗12年可消除環(huán)境危害。本發(fā)明最重要意義在于將難以實際處置應(yīng)用的陰極炭塊進(jìn)行了循環(huán)利用。同時， 按用每噸廢陰極取代電煅無煙煤節(jié)約3000元計，年取代約10萬噸計算，年節(jié)約3億元。由于采用廢陰極粉料或粉料和顆粒料(也稱骨料)，通常廢舊陰極在鋁電解生產(chǎn)過程中已石墨化，可降低或取消石墨碎的摻配比例，故以其為原料生產(chǎn)高爐炭塊和電爐炭塊、 電解槽陰極炭塊、電解槽側(cè)部塊，還可減小高價值石墨碎摻配比例，降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求
1.一種鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，其特征是將經(jīng)過分揀、破碎、磨粉、 除灰及干燥后的廢舊陰極炭塊作為高爐炭塊、電爐炭塊、電解槽陰極炭塊、電解槽側(cè)部炭塊、電解炭塊、自焙炭塊或碳素糊料生產(chǎn)用原料使用。
2.按照權(quán)利要求1或2所述的鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，其特征是上述破碎、磨粉后的陰極炭塊為20 0. 075mm的顆粒狀或小于0. 075mm的粉狀。
3.按照權(quán)利要求2所述的鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，其特征是上述作為高爐炭塊、電爐炭塊、電解槽陰極炭塊、電解槽側(cè)部炭塊、電解炭塊、自焙炭塊或碳素糊料生產(chǎn)用原料使用的陰極炭塊中至少有兩種粒度存在。
4.按照權(quán)利要求1所述的鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，其特征是上述除灰采用浮選、酸浸、堿浸和酸堿聯(lián)合法中的一種或幾種方法處理，處理后的陰極炭塊中碳含量 80% 100%ο
5.按照權(quán)利要求1所述的鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，其特征是上述干燥后的陰極炭塊水分含量0. 3% 0。
6.按照權(quán)利要求1所述的鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，其特征是所述電解槽側(cè)部炭塊是指電解槽側(cè)部、角部砌筑炭素材料，包括弧形角塊、矩形側(cè)塊及角塊和側(cè)塊間為減小電解質(zhì)滲透采用的凹凸弧形或直角側(cè)部接口以及為減小邊部糊料使用的異型側(cè)塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用方法，其特征是將經(jīng)過分揀、破碎、磨粉、除灰及干燥后的廢舊陰極炭塊作為高爐炭塊、電爐炭塊、電解槽陰極炭塊、電解槽側(cè)部炭塊、電解炭塊、自焙炭塊或碳素糊料生產(chǎn)用原料使用。本發(fā)明實現(xiàn)了危險廢物、難以實際處置應(yīng)用的陰極炭塊的循環(huán)再利用，實現(xiàn)了鋁電解槽廢舊陰極炭塊的無害化處理和綜合利用，變廢為寶，同時減少了無煙煤、冶金焦、瀝青焦及石油焦的使用，節(jié)約了資源，降低了生產(chǎn)成本。
文檔編號C04B35/52GK102161049SQ20111008135
公開日2011年8月24日 申請日期2011年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月1日
發(fā)明者王建軍, 陳俊賢 申請人:陳俊賢