一種鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前中國電解鋁工業(yè)采用的主力槽型是350-500kA大型預焙陽極電解槽，平均壽 命是7-10年；電解槽陰極內(nèi)襯中的陰極炭塊總量以400kA槽型為例，經(jīng)計算和實際稱重約 為35噸。在鋁電解正常生產(chǎn)過程中，電解槽陰極炭塊因電解質(zhì)的滲透和陰極炭塊的吸附作 用，陰極炭塊中含有固體電解質(zhì)成分，使用質(zhì)譜儀分析其化學成分如下： 鋁電解槽停槽后陰極炭塊化學成分分析表
由于廢棄陰極碳塊中含有氟化物，要有專門的環(huán)保設計場地存放，否則對環(huán)境污染很 大。存儲費用很高，占用場地，同時也不能保證做到絕對的環(huán)保要求。廢陰極炭塊中的氟化 物對于環(huán)保來講是危害物，但是對于電解生產(chǎn)是有用物料。
[0003] 目前開發(fā)和實驗的環(huán)保處理方法大致都是火法處理，例如在燒制水泥、火力發(fā)電 發(fā)電等生產(chǎn)中當作燃料使用，燃燒后的氟化物轉(zhuǎn)化為難溶于水的復雜化合物，起到一定的 環(huán)保作用，但是由于技術(shù)上尚有難以攻克的原因，都沒能形成工業(yè)規(guī)模處理程度。
[0004] 廢陰極炭塊中有的Na、Mg、Al、K、Ca、F元素都是電解鋁生產(chǎn)中的有用原料，沒有得 到回收，是一種浪費。另外廢陰極中的碳是制造鋁電解生產(chǎn)中碳陽極的原料，制作成本遠遠 高于普通燃料，當作燃料燒掉也不是經(jīng)濟做法。所以有必要找到一種工業(yè)規(guī)模經(jīng)濟環(huán)保和 能夠循環(huán)利用的處理方法尤為迫切。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種環(huán)保、循環(huán)、經(jīng)濟的鋁電解槽 廢棄陰極炭塊的回收利用方法。
[0006] 本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來具體實現(xiàn)： 一種鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法，把廢棄的陰極碳塊破碎，摻混進 入鋁電解碳素陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中，使陰極炭塊中碳成分作為電解鋁用陽極碳素生產(chǎn)原料用， 氟化鹽隨同成品碳陽極進入鋁電解槽中，作為有用原料循環(huán)利用。
[0007] 作為優(yōu)選的方案，所述廢棄的陰極碳塊破碎的粒度與電解鋁用陽極碳素生產(chǎn)要求 的粒度要求一致。這樣更利于鋁用陽極碳素的制備加工。
[0008] 所述廢棄陰極炭塊參混比例占碳陽極生產(chǎn)系統(tǒng)重量1%以下。
[0009] 具體優(yōu)選是：每35噸廢陰極參混到3745噸碳陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中，即廢陰極參混比例 達到0. 93%。這樣3745噸中的各種氟化鹽總量8. 75噸進入碳陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中，使得生產(chǎn) 出來的鋁用碳陽極雜質(zhì)增加0. 233%，不影響碳陽極的生產(chǎn)工藝，最終生產(chǎn)出碳素陽極導電 性、灰分、抗壓強度等主要理化指標稍有影響，但是不影響這種方法生產(chǎn)出來的碳陽極在鋁 電解槽中的使用效果。
[0010] 優(yōu)選的具體的摻混方法為：在電解鋁用陽極碳素生產(chǎn)中，把不同粒度的煅后石油 焦煅、碳粉料、生產(chǎn)系統(tǒng)回收的碳粉塵與破碎的廢棄的陰極碳塊進行配料，形成干料，然后 與瀝青均勻混捏振動成型成為生陽極。生陽極經(jīng)過高溫焙燒生成碳含量在99. 5%的碳素導 電體。
[0011] 優(yōu)選的瀝青含量比例為16. 5%~17. 5%。
[0012] -種電解鋁用陽極碳素的制備工藝，以石油焦、瀝青、廢棄的陰極碳塊為原料，把 高溫煅燒后石油焦、瀝青與破碎的廢棄的陰極碳塊均勻混捏成型制成生陽極，最后進入焙 燒窯進行高溫焙燒生成碳含量在99. 5%的碳素導電體。
[0013] 本發(fā)明有益效果： 本發(fā)明提供的鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法，不但成功的處理了廢棄 含氟陰極碳塊，使得原來的儲存費用降低到零，同時成功在鋁電解生產(chǎn)上循環(huán)利用了原有 的廢棄陰極炭塊中有用的碳成分和有用的Na、Mg、Al、K、Ca、F成分，變廢為寶，另外此種方 法不改變原有的鋁用碳陽極的燒制工藝，成品碳陽極在鋁電解槽中使用中技術(shù)條件改變不 大，完全可以接受，直接間接經(jīng)濟效益和環(huán)保效益顯著。技術(shù)上簡單實用是一種環(huán)保循環(huán)的 經(jīng)濟方法。
[0014] 添加廢棄陰極碳塊后的電解鋁陽極煅后石油焦配比：
備注： 1、料的純度是指所要求的不同粒度物料必須達到的比例，例如：3~6mm的煅后石油焦 純度是彡90%，它的的具體含義是3~6mm粒度的石油焦含量必須彡90% ;彡3mm和彡6mm 的物料含量綜合必須< 10%。
[0015] 2、含量、混合料的具體含義是：含量是指理論配方含量比例；混合料比例是指在 生產(chǎn)實際中必須達到的配料含量上下限比例，例如24% ±3,是指3~6mm粒度區(qū)間物料含 量在21~27%之間。
[0016] 實施例1: 電解鋁工業(yè)使用的碳素陽極生產(chǎn)大致工藝過程是把石油焦經(jīng)過高溫煅燒去灰分雜質(zhì)、 破碎，按照不同粒度比例與瀝青混捏成型、高溫焙燒生成碳含量在99. 5%的優(yōu)良碳素導電 體。
[0017] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
是把廢棄的陰極碳塊按照電解鋁用碳素生產(chǎn)要求的粒度要求破碎，按 照一定比例參混進入鋁電解碳素陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中，使之碳成分轉(zhuǎn)化為碳陽極有用成分，在 不過多改變碳素生產(chǎn)工藝的情況使得廢陰極炭塊中的氟化鹽進入電解鋁用陽極碳素體中， 在鋁電解槽生產(chǎn)中變廢為寶。
[0018] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)是按照以下方式實現(xiàn)的： 以400kA鋁電解槽為例說明： 每臺電解槽平均使用壽命為7年，在正常生產(chǎn)壽命期間生產(chǎn)原鋁11000噸，需要消耗約 3745噸碳陽極。
[0019] 單臺槽停槽后刨爐出來的廢棄陰極碳塊約35噸，其中碳成分占 26. 25噸，Na、Mg、 Al、K、Ca、F成分占到8. 75噸。
[0020] 在碳陽極生產(chǎn)中把35噸廢陰極參混到3745噸碳陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中，這3745噸中 的各種氟化鹽總量8. 75噸進入碳陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中，使得生產(chǎn)出來的鋁用碳陽極雜質(zhì)增加 0.233%，不影響碳陽極的生產(chǎn)工藝，最終生產(chǎn)出碳素陽極導電性、灰分、抗壓強度等主要理 化指標稍有影響，但是不影響這種方法生產(chǎn)出來的碳陽極在鋁電解槽中的使用效果。
[0021] 下面給出目前電解鋁用碳素陽極干料生產(chǎn)通用配方：
干料與瀝青比例：根據(jù)不同料的情況控制15% -16. 5 %。
[0022] 下面給出專利配方一添加廢棄陰極碳塊后的電解鋁陽極煅后石油焦配比
添加廢棄陰極碳塊鋁電解碳素生產(chǎn)配方中瀝青比例：16. 5%~17. 5%。
[0023] 添加廢棄陰極碳塊和不添加陰極碳塊的陽極焙燒工藝不變，保持原來的工藝技術(shù) 參數(shù)和技術(shù)條件。
[0024] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實 施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施 例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進行等同替換。凡在本發(fā)明的精 神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法，其特征在于：把廢棄的陰極碳 塊破碎，摻混進入鋁電解碳素陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中，，使陰極炭塊中碳成分作為電解鋁用陽極碳 素生產(chǎn)原料用，氟化鹽隨同成品碳陽極進入鋁電解槽中，作為有用原料循環(huán)利用。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法，其特征在 于：所述廢棄的陰極碳塊破碎的粒度與電解鋁用陽極碳素生產(chǎn)要求的粒度要求一致。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法，其特征 在于：所述廢棄陰極炭塊參混比例占碳陽極生產(chǎn)系統(tǒng)重量1%以下。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法，其特征在 于：每35噸廢陰極參混到3745噸碳陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中。5. -種電解鋁用陽極碳素的制備工藝，其特征在于：以石油焦、瀝青、廢棄的陰極碳塊 為原料，把高溫煅燒后石油焦、瀝青與破碎的廢棄的陰極碳塊均勻混捏成型制成生陽極，最 后進入焙燒窯進行高溫焙燒生成碳含量在99. 5%的碳素導電體。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法，把廢棄的陰極碳塊清理破碎，摻混進入鋁電解碳素陽極生產(chǎn)系統(tǒng)中，使廢陰極炭塊中的氟化鹽進入電解鋁用陽極碳素體中，作為電解鋁用陽極碳素生產(chǎn)原料用。本發(fā)明提供的鋁電解槽廢棄陰極炭塊的再循環(huán)環(huán)保利用方法，不但成功的處理了廢棄含氟陰極碳塊，使得原來的儲存費用降低到零，同時成功在鋁電解生產(chǎn)上循環(huán)利用了原有的廢棄陰極炭塊中有用的碳成分和有用的Na、Mg、Al、K、Ca、F成分，變廢為寶，直接間接經(jīng)濟效益和環(huán)保效益顯著。
【IPC分類】C25C3/08
【公開號】CN105401169
【申請?zhí)枴緾N201510738704
【發(fā)明人】曾超林, 趙慶云, 祁文良
【申請人】新疆生產(chǎn)建設兵團農(nóng)八師天山鋁業(yè)有限公司
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年11月4日