本發(fā)明涉及鋁電解槽廢舊陰極處理方法技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

電解鋁廠的電解槽是生產(chǎn)電解鋁的核心設(shè)備，廢舊陰極碳素材料是在鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中，由于高溫電解質(zhì)對(duì)槽內(nèi)襯的滲透、腐蝕，導(dǎo)致鋁電解槽內(nèi)襯結(jié)構(gòu)發(fā)生變形、破裂等，高溫鋁液和電解質(zhì)從這些變形和破裂的裂縫滲入槽內(nèi)襯導(dǎo)致電解槽無(wú)法正常生產(chǎn)而停槽修復(fù)時(shí)產(chǎn)生的。由于鋁電解槽碳素材料長(zhǎng)期在高溫下與電解質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，吸附了大量的氟化物和一定量的有害物質(zhì)，同時(shí)還生成一些有毒物質(zhì)，成為其堆存時(shí)對(duì)環(huán)境造成危害的因素。一般新鋁電解槽在使用3～6年后就需要停槽大修，因此，廢舊陰極碳素材料是鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中不可避免的固體危害廢棄物。

目前，我國(guó)原鋁產(chǎn)量已超過(guò)3000萬(wàn)噸/年，當(dāng)年因大修鋁電解槽產(chǎn)生的廢舊陰極碳素材料約為15～30萬(wàn)噸。大部分電解鋁企業(yè)對(duì)廢廢舊陰極碳素材料主要采用填埋或存儲(chǔ)的方式進(jìn)行處理，這不僅需要占用大量土地，投入大量運(yùn)行資金及管理費(fèi)用，而且對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

因此，如何開(kāi)發(fā)一種鋁電解槽廢舊陰極碳素材料處理方法，將鋁電解槽廢舊陰極碳素材料變廢為寶，實(shí)現(xiàn)廢舊陰極碳素材料高效、節(jié)能、環(huán)保和循環(huán)利用的綜合回收處理，是目前電解鋁企業(yè)急需解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題，提供一種可對(duì)電解槽廢舊陰極碳素材料進(jìn)行無(wú)害化處理及綜合利用的鋁電解槽廢舊陰極堆浸處理方法。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。

一種鋁電解槽廢舊陰極碳素材料堆浸處理方法，方法步驟如下：

a、對(duì)鋁電解槽大修槽渣進(jìn)行分選，選出其中的廢舊陰極碳素材料；

b、將廢舊陰極碳素材料進(jìn)行破碎后篩分；

c、將破碎后粒度0.15cm～1.5cm的廢舊陰極碳素材料進(jìn)行一次預(yù)浸出、一次浸出、四次洗滌；首批處理廢舊陰極碳素材料時(shí)，一次預(yù)浸出是將廢舊陰極碳素材料送入封閉的預(yù)浸出槽內(nèi)采用naoh溶液循環(huán)噴淋浸泡3天后，將預(yù)浸渣和預(yù)浸液一并轉(zhuǎn)移到后續(xù)的浸出槽，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨；一次浸出是將轉(zhuǎn)移到浸出槽的預(yù)浸渣和預(yù)浸液繼續(xù)堆浸3天，然后固液分離，分離出的堆浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，堆浸渣進(jìn)行四次洗滌，一次洗滌采用清水循環(huán)噴淋洗滌5天，然后將經(jīng)一次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的一洗液流入第一周轉(zhuǎn)池中備用，二次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)二次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的二洗液流入第二周轉(zhuǎn)池中備用，三次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)三次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的三洗液流入第三周轉(zhuǎn)池中備用，四次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)四次洗滌的堆浸渣瀝干并經(jīng)干燥處理后返回碳素廠用于制備鋁電解生產(chǎn)用陽(yáng)極碳?jí)K，產(chǎn)生的四洗液流入第四周轉(zhuǎn)池中備用；從第二批處理廢舊陰極碳素材料開(kāi)始，一次預(yù)浸出是將廢舊陰極碳素材料送入封閉的預(yù)浸出槽內(nèi)采用naoh溶液循環(huán)噴淋浸泡3天后固液分離，分離出的預(yù)浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨，預(yù)浸渣轉(zhuǎn)移到浸出槽，用儲(chǔ)存的一洗液堆浸3天后固液分離，分離出的堆浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，堆浸渣進(jìn)行四次洗滌，一次洗滌采用儲(chǔ)存的二洗液循環(huán)噴淋洗滌5天，然后將經(jīng)一次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的一洗液再流入第一周轉(zhuǎn)池中備用，二次洗滌采用儲(chǔ)存的三洗液對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)二次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的二洗液再流入第二周轉(zhuǎn)池中備用，三次洗滌采用儲(chǔ)存的四洗液對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)三次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的三洗液流入第三周轉(zhuǎn)池中備用，四次洗滌采用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，產(chǎn)生的四洗液流入第四周轉(zhuǎn)池中備用，如此循環(huán)進(jìn)行預(yù)浸出、堆浸、洗滌；

d、將步驟c產(chǎn)生的預(yù)浸液、堆浸液采用質(zhì)量濃度為25％-30％的雙氧水進(jìn)行氧化除氰處理，再用壓濾機(jī)壓濾，濾渣送至與堆浸渣一起進(jìn)行四次洗滌；

e、向步驟d壓濾的濾液中通入co2氣體進(jìn)行碳分-中和處理，再經(jīng)濃縮結(jié)晶回收鈉鹽，得到含氟nahco3、含氟na2co3、naf的混合物。

本發(fā)明步驟c所用naoh溶液的質(zhì)量濃度為2％～5％，預(yù)堆浸時(shí)的堆比重為1.2～1.6噸/m³。

本發(fā)明解決了國(guó)內(nèi)外電解鋁行業(yè)的重大技術(shù)難題，采用無(wú)害化及閉路循環(huán)處理方法，對(duì)所有鋁電解槽廢舊陰極碳素材料進(jìn)行無(wú)害化處理。處理廢舊陰極碳素材料時(shí)，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨；經(jīng)預(yù)浸出、浸出和四次洗滌后的堆浸渣經(jīng)干燥處理后返回碳素廠用于制備鋁電解生產(chǎn)用陽(yáng)極碳?jí)K；預(yù)浸液、堆浸液經(jīng)氧化除氰處理及碳分-中和處理后濃縮結(jié)晶回收得到鈉鹽。實(shí)現(xiàn)了原鋁工業(yè)所有原料和產(chǎn)品的閉路循環(huán)資源化應(yīng)用，消除了鋁電解槽廢舊陰極碳素材料帶來(lái)的環(huán)保問(wèn)題，降低了生產(chǎn)成本。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

一種鋁電解槽廢舊陰極碳素材料堆浸處理方法，方法步驟如下：

a、對(duì)鋁電解槽大修槽渣進(jìn)行分選，選出其中的廢舊陰極碳素材料；

b、將廢舊陰極碳素材料采用顎式破碎，破碎完成后采用40目的篩子進(jìn)行篩分；

c、將破碎后粒度0.15cm～0.6cm的廢舊陰極碳素材料進(jìn)行一次預(yù)浸出、一次浸出、四次洗滌；首批處理廢舊陰極碳素材料時(shí)，一次預(yù)浸出是將廢舊陰極碳素材料送入封閉的預(yù)浸出槽內(nèi)，采用質(zhì)量濃度為的3％naoh溶液循環(huán)噴淋浸泡3天，預(yù)浸出時(shí)的堆比重為1.2噸/m³。然后將預(yù)浸渣和預(yù)浸液一并轉(zhuǎn)移到后續(xù)的浸出槽，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨，可用于制做肥料，尾氣達(dá)標(biāo)后排放。一次浸出是將轉(zhuǎn)移到浸出槽的預(yù)浸渣和預(yù)浸液繼續(xù)堆浸3天，然后固液分離，分離出的堆浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，堆浸渣進(jìn)行四次洗滌，一次洗滌采用清水循環(huán)噴淋洗滌5天，然后將經(jīng)一次洗滌的廢舊陰極碳素材料堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的一洗液流入第一周轉(zhuǎn)池中備用，二次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)二次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的二洗液流入第二周轉(zhuǎn)池中備用，三次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)三次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的三洗液流入第三周轉(zhuǎn)池中備用，四次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)四次洗滌的堆浸渣瀝干并經(jīng)干燥處理后返回碳素廠用于制備鋁電解生產(chǎn)用陽(yáng)極碳?jí)K，產(chǎn)生的四洗液流入第四周轉(zhuǎn)池中備用。從第二批處理廢舊陰極碳素材料開(kāi)始，一次預(yù)浸出是將廢舊陰極碳素材料送入封閉的預(yù)浸出槽內(nèi)采用naoh溶液循環(huán)噴淋浸泡3天后固液分離，分離出的預(yù)浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨，預(yù)浸渣轉(zhuǎn)移到浸出槽，用儲(chǔ)存的一洗液堆浸3天后固液分離，分離出的堆浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，堆浸渣進(jìn)行四次洗滌，一次洗滌采用儲(chǔ)存的二洗液循環(huán)噴淋洗滌5天，然后將經(jīng)一次洗滌的廢舊陰極碳素材料堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的一洗液再流入第一周轉(zhuǎn)池中備用，二次洗滌采用儲(chǔ)存的三洗液對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)二次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的二洗液再流入第二周轉(zhuǎn)池中備用，三次洗滌采用儲(chǔ)存的四洗液對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)三次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的三洗液流入第三周轉(zhuǎn)池中備用，四次洗滌采用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，產(chǎn)生的四洗液流入第四周轉(zhuǎn)池中備用，如此循環(huán)進(jìn)行預(yù)浸出、堆浸、洗滌；

d、將步驟c產(chǎn)生的預(yù)浸液、堆浸液引入v＝40m³的破氰反應(yīng)槽，采用質(zhì)量濃度為30％的雙氧水進(jìn)行氧化除氰處理，氧化除氰時(shí)間為2h。再用f＝100m²廂式壓濾機(jī)壓濾，濾渣送至與堆浸渣一起進(jìn)行四次洗滌；

e、向步驟d壓濾的濾液中通入co2氣體進(jìn)行碳分-中和處理，再采用mvr機(jī)械蒸汽再壓縮工藝將濾液濃縮結(jié)晶回收鈉鹽，得到含氟nahco3、含氟na2co3、naf的混合物，可作為鋁電解槽焙燒啟動(dòng)物料及打渣劑配料。

實(shí)施例2

一種鋁電解槽廢舊陰極碳素材料堆浸處理方法，方法步驟如下：

a、對(duì)鋁電解槽大修槽渣進(jìn)行分選，選出其中的廢舊陰極碳素材料；

b、將廢舊陰極碳素材料采用顎式破碎，破碎完成后進(jìn)行篩分；

c、將破碎后粒度0.5cm～1cm的廢舊陰極碳素材料進(jìn)行一次預(yù)浸出、一次浸出、四次洗滌；首批處理廢舊陰極碳素材料時(shí)，一次預(yù)浸出是將廢舊陰極碳素材料送入封閉的預(yù)浸出槽內(nèi)，采用質(zhì)量濃度為的2％naoh溶液循環(huán)噴淋浸泡3天，預(yù)浸出時(shí)的堆比重為1.4噸/m³。然后將預(yù)浸渣和預(yù)浸液一并轉(zhuǎn)移到后續(xù)的浸出槽，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨，尾氣達(dá)標(biāo)后排放。一次浸出是將轉(zhuǎn)移到浸出槽的預(yù)浸渣和預(yù)浸液繼續(xù)堆浸3天，然后固液分離，分離出的堆浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，堆浸渣進(jìn)行四次洗滌，一次洗滌采用清水循環(huán)噴淋洗滌5天，然后將經(jīng)一次洗滌的廢舊陰極碳素材料堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的一洗液流入第一周轉(zhuǎn)池中備用，二次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)二次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的二洗液流入第二周轉(zhuǎn)池中備用，三次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)三次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的三洗液流入第三周轉(zhuǎn)池中備用，四次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)四次洗滌的堆浸渣瀝干并經(jīng)干燥處理后返回碳素廠用于制備鋁電解生產(chǎn)用陽(yáng)極碳?jí)K，產(chǎn)生的四洗液流入第四周轉(zhuǎn)池中備用。從第二批處理廢舊陰極碳素材料開(kāi)始，一次預(yù)浸出是將廢舊陰極碳素材料送入封閉的預(yù)浸出槽內(nèi)采用naoh溶液循環(huán)噴淋浸泡3天后固液分離，分離出的預(yù)浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨，預(yù)浸渣轉(zhuǎn)移到浸出槽，用儲(chǔ)存的一洗液堆浸3天后固液分離，分離出的堆浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，堆浸渣進(jìn)行四次洗滌，一次洗滌采用儲(chǔ)存的二洗液循環(huán)噴淋洗滌5天，然后將經(jīng)一次洗滌的廢舊陰極碳素材料堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的一洗液再流入第一周轉(zhuǎn)池中備用，二次洗滌采用儲(chǔ)存的三洗液對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)二次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的二洗液再流入第二周轉(zhuǎn)池中備用，三次洗滌采用儲(chǔ)存的四洗液對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)三次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的三洗液流入第三周轉(zhuǎn)池中備用，四次洗滌采用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，產(chǎn)生的四洗液流入第四周轉(zhuǎn)池中備用，如此循環(huán)進(jìn)行預(yù)浸出、堆浸、洗滌；

d、將步驟c產(chǎn)生的預(yù)浸液、堆浸液引入v＝40m³的破氰反應(yīng)槽，采用質(zhì)量濃度為25％的雙氧水進(jìn)行氧化除氰處理，氧化除氰時(shí)間為2.5h。再用f＝100m²廂式壓濾機(jī)壓濾，濾渣送至與堆浸渣一起進(jìn)行四次洗滌；

e、向步驟d壓濾的濾液中通入co2氣體進(jìn)行碳分-中和處理，再采用mvr機(jī)械蒸汽再壓縮工藝將濾液濃縮結(jié)晶回收鈉鹽，得到含氟nahco3、含氟na2co3、naf的混合物，可作為鋁電解槽焙燒啟動(dòng)物料及打渣劑配料。

實(shí)施例3

一種鋁電解槽廢舊陰極碳素材料堆浸處理方法，方法步驟如下：

a、對(duì)鋁電解槽大修槽渣進(jìn)行分選，選出其中的廢舊陰極碳素材料；

b、將廢舊陰極碳素材料采用顎式破碎，破碎完成后進(jìn)行篩分；

c、將破碎后粒度1.0cm～1.5cm的廢舊陰極碳素材料進(jìn)行一次預(yù)浸出、一次浸出、四次洗滌；首批處理廢舊陰極碳素材料時(shí)，一次預(yù)浸出是將廢舊陰極碳素材料送入封閉的預(yù)浸出槽內(nèi)，采用質(zhì)量濃度為的5％naoh溶液循環(huán)噴淋浸泡3天，預(yù)浸出時(shí)的堆比重為1.6噸/m³。然后將預(yù)浸渣和預(yù)浸液一并轉(zhuǎn)移到后續(xù)的浸出槽，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨，尾氣達(dá)標(biāo)后排放。一次浸出是將轉(zhuǎn)移到浸出槽的預(yù)浸渣和預(yù)浸液繼續(xù)堆浸3天，然后固液分離，分離出的堆浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，堆浸渣進(jìn)行四次洗滌，一次洗滌采用清水循環(huán)噴淋洗滌5天，然后將經(jīng)一次洗滌的廢舊陰極碳素材料堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的一洗液流入第一周轉(zhuǎn)池中備用，二次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)二次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的二洗液流入第二周轉(zhuǎn)池中備用，三次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)三次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的三洗液流入第三周轉(zhuǎn)池中備用，四次洗滌是再用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)四次洗滌的堆浸渣瀝干并經(jīng)干燥處理后返回碳素廠用于制備鋁電解生產(chǎn)用陽(yáng)極碳?jí)K，產(chǎn)生的四洗液流入第四周轉(zhuǎn)池中備用。從第二批處理廢舊陰極碳素材料開(kāi)始，一次預(yù)浸出是將廢舊陰極碳素材料送入封閉的預(yù)浸出槽內(nèi)采用naoh溶液循環(huán)噴淋浸泡3天后固液分離，分離出的預(yù)浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，預(yù)浸出產(chǎn)生的氨氣送入硫酸洗滌系統(tǒng)生產(chǎn)副產(chǎn)品硫酸銨，預(yù)浸渣轉(zhuǎn)移到浸出槽，用儲(chǔ)存的一洗液堆浸3天后固液分離，分離出的堆浸液送至進(jìn)行氧化除氰處理，堆浸渣進(jìn)行四次洗滌，一次洗滌采用儲(chǔ)存的二洗液循環(huán)噴淋洗滌5天，然后將經(jīng)一次洗滌的廢舊陰極碳素材料堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的一洗液再流入第一周轉(zhuǎn)池中備用，二次洗滌采用儲(chǔ)存的三洗液對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)二次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的二洗液再流入第二周轉(zhuǎn)池中備用，三次洗滌采用儲(chǔ)存的四洗液對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，將經(jīng)三次洗滌的堆浸渣瀝干，產(chǎn)生的三洗液流入第三周轉(zhuǎn)池中備用，四次洗滌采用清水對(duì)瀝干的堆浸渣循環(huán)噴淋洗滌5天，產(chǎn)生的四洗液流入第四周轉(zhuǎn)池中備用，如此循環(huán)進(jìn)行預(yù)浸出、堆浸、洗滌；

d、將步驟c產(chǎn)生的預(yù)浸液、堆浸液引入v＝40m³的破氰反應(yīng)槽，采用質(zhì)量濃度為28％的雙氧水進(jìn)行氧化除氰處理，氧化除氰時(shí)間為2h。再用f＝100m²廂式壓濾機(jī)壓濾，濾渣送至與堆浸渣一起進(jìn)行四次洗滌；

e、向步驟d壓濾的濾液中通入co2氣體進(jìn)行碳分-中和處理，再采用mvr機(jī)械蒸汽再壓縮工藝將濾液濃縮結(jié)晶回收鈉鹽，得到含氟nahco3、含氟na2co3、naf的混合物，可作為鋁電解槽焙燒啟動(dòng)物料及打渣劑配料。

本發(fā)明所用的破氰反應(yīng)槽、廂式壓濾機(jī)、mvr機(jī)械蒸汽再壓縮設(shè)備等均為現(xiàn)有技術(shù)設(shè)備。