[发明专利]一种铝电解废槽衬资源化闭环利用的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铝电解废槽衬的处理及回收利用方法，特别涉及一种铝电解废槽衬资源化闭环利用的方法，属于铝电解固体废弃物资源化利用技术领域。

背景技术

铝电解槽使用一段时间后就要停槽大修，大修清理出来的固体废弃物主要是铝电解槽的废槽衬，废槽衬分为：废阴极炭块（包括侧部炭块和底部炭块）、废保温砖和耐火砖、废防渗料及废浇注料（包括轻质浇注料和重质浇注料）等。这些废槽衬除含炭外，还含冰晶石、氟化钙及氟化钠等氟化盐，因而具有较强的腐蚀性。此外由于废旧阴极中平均可溶出F^-含量约2000mg/L，CN^-含量约15mg/L，即含有微量的氰化物[Na₄Fe(CN)₆]，致使铝电解废阴极成为高危险的废弃物，如果其渗滤液渗入地下水和进入地表径流，会污染地下水和地表水，对人体骨骼造成极大毒害。为此，国家《危险废弃物的鉴别标准——浸出毒性鉴别》（GB5085——1996）将电解槽废槽衬列为危险废弃物，并且高度重视对废槽衬的处理，除制定判定标准外，还严格规定：不得随意废弃电解槽废槽衬。

另外，每生产1吨原铝约产生30～40kg废槽衬。按照年产30万吨的电解铝计，每年废槽衬的产生量达0.9~1.2万t，废槽衬的主要成分为70%的炭、30%的电解质，此外，还含有约0.1%的氰化物和18.3%的氟化物，按此计算，相当于每年丢弃电解质0.27~0.36万t，丢弃能源材料阴极炭0.63~0.94万t，同时还有1千多吨有害氟化物和数吨氰化物威胁着周围的生态环境安全。

近年来，国内外都在研究铝电解废槽衬的处理与应用方法，国内铝电解生产企业对所产生的废槽衬普遍采取堆存或填埋的方式进行处理，不仅存在环境隐患，同时还浪费了宝贵的炭、电解质等资源。国外处理废槽衬的方法主要有两种：一是作为燃料参与燃烧，即将废旧炭块粉碎后，加入粉煤灰等添加剂，在分解有害物质的前提下，可作为燃料使用。二是采用物理化学的方法进行分离，即将炭块粉碎后，将其中的电解质与炭进行分离后，即可回收利用电解质，而炭则作为燃料使用。上述诸多方法对废槽衬的处理都不完全，容易造成二次污染，同时处理成本居高不下，也就是说没有完全实现铝电解废槽衬的闭环资源化利用。因此有必要对现有技术加以改进。

发明内容

为解决现有技术中铝电解废槽衬处理不完全、处理成本高，并造成二次污染和资源浪费等技术难题，本发明提供一种铝电解废槽衬资源化闭环利用的方法。

本发明通过下列技术方案完成：一种铝电解废槽衬资源化闭环利用的方法，其特征在于经过下列步骤：

A、将废旧阴极钢棒、废旧阴极碳块和耐火废槽衬按类分选出来后，废旧阴极钢棒直接作为钢铁冶炼原料；

B、将步骤A分选出来的废旧阴极碳块破碎至粒径为0.9mm~3mm，将废旧阴极碳块与助燃剂和催化剂按下列质量比混合：1:0.5～0.6:0.4～0.5，在600~1000℃温度下煅烧2~4小时；并在煅烧过程中使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放；同时使氟化物在煅烧温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的闭环利用；煅烧后得到可回收利用的有价铝电解材料；

C、将步骤A分选出来的耐火废槽衬进行下列处理：

C1、破碎至粒径为0.9~3mm的粉末；

C2、将步骤C1所得耐火材料粉末，在400~450℃温度下加热处理2～4小时，并在加热处理过程中，使氰化物分解成无毒无害的氮气和二氧化碳进入烟气中排放；同时使氟化物在加热温度下挥发后，随烟气进入常规铝电解烟气净化处理系统，通过氧化铝吸收氟，形成载氟氧化铝后重新作为原料进入铝电解生产中，实现氟化物的再利用；加热处理后得到除去了氟化物和氰化物的废旧耐火材料粉末；

C3、将步骤C2所得废旧耐火材料粉末与氧化铝、氧化钙、氧化镁，按下列质量比混合，即得再生防渗料：

氧化铝 15~30%

氧化钙 3~5%

氧化镁 3~5%

废旧耐火材料粉末 余量

上述各组分总和为100%。

所述步骤A中的耐火废槽衬包括保温砖、耐火砖、防渗料及浇筑料等耐火材料。

所述步骤B中高温煅烧采用的设备为常规的焚烧炉或高温旋风炉。