[发明专利]一种铝电解阳极炭渣的水淬和分选处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及铝电解技术领域，具体地说是铝电解过程中阳炭渣综合利用和无害化处理方法。

技术背景

铝电解过程中，因阳极炭块受电解质的冲刷而出现掉渣现象，对阴极也是如此。虽然通过改进阳极生产工艺及电解工艺可以减轻炭块掉渣，但无法杜绝该现象的发生，因此电解质中的碳渣是炭阳极在反应过程中一种必然产物。炭渣影响铝电解的正常运行，需要不定期从电解槽中打捞出来。由于受电解质的浸泡和渗透，炭渣中含有大量的电解质，研究表明：每生产一吨铝，将产生10kg左右的炭渣。捞出的炭渣中电解质约占58～80％，炭粒占42～20％。根据某企业的炭渣成分分析，炭渣中电解质的含量为58％左右，炭渣中含钠13.81％，含铝8.42％，含氟29.61％。其中以氟化钠形式存在的氟为可溶氟，其值远高于危险固体废弃物的鉴定标准，因此炭渣应归为危险固废。我国2014年电解铝产量已达2810万吨，炭渣的产出量按照10kg/吨铝计算，将达28万吨/年，其中的电解质按照60％计将达16.8万吨/年。上述百分含量均为质量百分比。

可以看出，炭渣即属于危险固体废弃物，同时也是一笔非常可观的资源，对其中的电解质和碳进行综合利用是一种最为积极的方向。

随着冶金工业可持续发展要求的不断提高，铝电解炭渣的回收利用越来越受到研究机构和企业的重视，都在积极寻求综合利用的合理途径。

目前国内大多数电解铝厂所产生的炭渣，主要有如下利用途径：

(1)作为燃料使用。仅仅利用了其中的碳，所含的电解质进入灰渣。燃烧中氟化物的飘散会对环境造成很大的影响。

(2)作为废弃物堆存。按照危险固废进行安全填埋，不仅占用土地，而且无法消除其危害性，存在氟化物泄漏等安全隐患。

(3)厂内返回利用。部分企业将阳极炭渣作为阳极焙烧及电解槽阳极块覆盖料，但用量较少，无法消纳所有的阳极炭渣。申请号为201310355679.1的专利申请文件公开了一种电解槽炭渣的处理方法，该处理方法是在进行电解槽换极收边时，将待处理的炭渣铺设于封极细碎料中。该发明的电解槽炭渣的处理方法，是在电解槽换极收边时，随着常规的封极程序，将待处理的炭渣铺设于封极细碎料中，炭渣自燃产生气体排放，炭渣内的电解质凝结并进入电解槽，最大限度回收炭渣中的电解质；不影响电解槽的正常运行，减少了炭渣堆放、运输和处理的工序，提高了生产效率，并且消除了这些工序对环境的污染。

(4)选分与综合利用。

申请号为201410759703.2的专利申请文件公开了一种电解铝炭渣的选矿处理方法，包括从电解铝的电解槽中捞出炭渣，并破碎、粉磨至20～60目的步骤；向粉磨过的炭渣颗粒中加水、捕收剂、起泡剂制得矿浆料的步骤；将矿浆料依次置于粗选浮选机和两台扫选浮选机中浮选的步骤。其中，粗选浮选机刮得的泡沫产品为碳粉末，第二台扫选浮选机扫选刮除泡沫产品后的物料经过滤、烘干及煅烧后即为冰晶石产品。本发明的一种电解铝炭渣的选矿处理方法，实现电解铝炭渣中碳及冰晶石的富集和高效回收。

申请号为201410034660.1的专利申请文件公开了一种回收利用电解铝炭渣生产电铝用解质并回收碳的方法，将电解铝炭渣经过前处理(破碎、除铁等)、浮选分离、干燥，得到碳粉和富含电解质物料，经熔分得到电解质。

申请号为01138204.X的专利申请文件中公开了一种铝电解阳极炭渣和废旧阴极材料的无害化处理及综合利用的方法，具体技术方案是将阳极炭渣粉碎，磨粉后进行浮选分离，所得的炭粉作为粉料用于生产高碳素制品，所得电解质返回铝电解工艺中使用。但是该方法电解质回收率低，电解质纯度低，杂质含量高，工艺流程复杂，成本较高。

康宁等采用浮选法对碳含量19.68％，电解质含量80.32％的炭渣进行处理，所得炭精矿含氟9.38％，所得电解质精矿含碳4.65％。

围绕提高电解质纯度，申请号为200710054516.4的专利申请文件公开了一种制备冰晶石的方法，申请号为201210512011.9的专利申请文件公开了一种电解铝废阳极料渣高温煅烧方法，适用于高电解质相，均为对浮选精矿进行煅烧的技术。

(5)燃烧法处理回收电解质。申请号为200710099832.3的专利是申请文件公开了一种提取铝电解阳极炭渣中电解质的方法，通过优化助燃剂、分散剂用量，优化焙烧温度和回转窑转速，获得最佳焙烧条件，并在此条件下进行了验证试验，焙烧所得电解质杂质含量低于0.5％，可以直接返回铝电解槽使用。