[发明专利]一种以煤为催化剂处理铝电解槽废槽衬的方法

说明书

技术领域

一种以煤为催化剂处理铝电解槽废槽衬的方法，涉及一种电解铝生产过程中废弃的电解槽内衬(废槽衬)，特别是包括废阴极炭块、废耐火材料在内的所有废槽衬的无害化处理方法。

背景技术

废槽衬是H-H电解法生产金属铝工艺过程中不可避免的固体废物，由于长期受高温电解质和铝液的侵蚀和渗透，废槽衬含有大量的可溶氟化物(约2000-4000mg/L)和氰化物(约10-15mg/L)，露天堆放污染大气和地表水源，填埋处理污染土壤和地下水，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健康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，以往研究较多的是湿法技术。采用湿法技术处理废槽衬，可回收部分碳粉和氟化盐，但湿法技术存在其无法克服的技术难题：(1)相当一部分污染物从固体废物转移到废水，处理后废水含F^-浓度高，无法达标排放，造成二次污染；(2)设备腐蚀严重，析出的HF和HCN气体对操作人员危害极大；(3)只能用于处理废阴极炭块，无法处理全部废槽衬。因此湿法处理技术解决不了废槽衬的污染问题。

发明内容

本发明的目的就是针对上述已有技术在处理铝电解槽废槽衬中存在的不足，提供一种使废槽衬完全无害化、易于工业实施的以煤为催化剂处理铝电解槽废槽衬的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种以煤为催化剂处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于其处理过程包括：(1)将废槽衬破碎成粒度小于2mm的颗粒料；(2)在废槽衬中配入粒度小于2mm的煤、石灰石和粉煤灰，混和均匀；(3)将混合料在850℃-1150℃温度下，焙烧60-120min；(4)焙烧烟气进入干法净化系统回收HF；焙烧处理后的固体料用作水泥原料或填土材料。

本发明的一种以煤为催化剂处理铝电解槽废槽衬的方法，焙烧过程发生的主要反应为：C(NaF)+O₂→NaF+CO₂；2NaCN+(2X+5)/2O₂→Na₂O+2CO₂+2NO_X；CaCO₃→CaO+CO₂；2CaO+SiO₂→Ca₂SiO₄；2NaF+CaO+2SiO₂+Al₂O₃→CaF₂+2NaAlSiO₄；2NaF+3CaO+SiO₂+11Al₂O₃→Ca₂SiO₄·CaF₂+2NaAl₁₁O₁₇；其中反应C(NaF)+O₂→NaF+CO₂是焙烧过程的控制步骤。

本发明的一种以煤为催化剂处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于煤配入量为废槽衬重量的1％-15％。配入的煤可以是任何种类、着火点小于630℃的煤。煤的作用是作为焙烧过程中碳燃烧反应的催化剂，利用煤的易燃性和较低着火点，加速碳的燃烧反应。

本发明的一种以煤为催化剂处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于石灰石配入量为废槽衬重量的20％-60％，石灰石中CaO含量＞52％；粉煤灰配入量为废槽衬重量的5％-45％，粉煤灰可以是任何种类、含水量小于2％的粉煤灰。

本发明的废槽衬无害化处理方法，原料来源广、价格低，操作简便、易于工业化。特别是以煤为焙烧催化剂，加快了反应速度；添加剂采用工业废料粉煤灰，降低了处理成本。通过焙烧处理有效除去废槽衬的可溶氟化物和氰化物，回收的固体料和外排烟气中有害物质含量低于国家标准规定的限值，处理过程中无“三废”外排。

具体实施方式

一种以煤为催化剂处理铝电解槽废槽衬的方法，其外理过程包括(1)将废槽衬剔除阴极钢棒后破碎成粒度小于2mm的颗粒料；(2)在废槽衬中配入粒度小于2mm的煤、石灰石和粉煤灰，煤配入量为废槽衬重量的1％-15％，石灰石配入量为废槽衬重量的20％-60％，粉煤灰配入量为废槽衬重量的5％-45％，混和均匀；(3)混合料进行焙烧处理，焙烧温度850℃-1150℃，焙烧时间60-120min；(4)焙烧烟气进入电解厂干法净化系统回收HF；焙烧处理后的固体料用作水泥原料或填土材料。