[发明专利]一种提纯分离铝电解槽废旧炭质材料中炭和氟化物同时延长设备使用寿命的方法

说明书

本发明公开了一种提纯分离铝电解槽废旧炭质材料中炭和氟化物同时延长设备使用寿命的方法。所述方法为：将铝电解槽废旧炭质材料破碎、粉磨至‑100目占50％以上；然后进行干燥，将水分含量降至0.1％～0.8％；接着将干燥后得到的炭粉在700～1200℃预焙烧30～150min；预焙烧所得得到的产物在1400～1800℃焙烧20～120min，分离得到焙烧炭粉A和电解质；将焙烧炭粉A在2200～3000℃的条件下，高温处理1～60min，分离得到石墨化炭粉B和灰分。本发明解决了高温石墨化处理铝电解槽废旧炭质材料时挥发所收集氟化物杂质含量高，严重腐蚀设备等问题；在此基础上，实现了炭质材料纯度的提升。

技术领域

本发明属于炭废弃物回收领域，具体涉及一种提纯分离铝电解槽废旧炭质材料中炭和氟化物同时延长设备使用寿命的方法。

背景技术

在电解铝生产过程中会产生大量的废旧炭质材料，其中，由于受到电解质的侵蚀，每生产1吨电解铝，将会产生10kg左右的废旧阴极炭块，这成为铝电解行业中主要的固体污染物。以2017年为例，我国电解铝产量已经达到3225万吨，产生废旧阴极炭块30万吨以上，其数量巨大不可忽视。

在废旧阴极炭块中，主要成分为炭、冰晶石、氟化钠、氧化铝、氟化铝，以及少量的碳化铝、碳化钠与氰化物。但是废旧阴极炭块中炭占50％～70％且高度石墨化，其余的是以氟化物为主体的电解质，均是可利用的资源，对它们的分离回收具有较好的经济效益与发展前景。

目前，废旧阴极炭块分离回收炭和电解质的方法包括湿法和火法两种工艺。其中，火法采用的是高温焙烧或高温石墨化法。该工艺中，焙烧法将大量高石墨化炭质材料用作燃料，造成资源严重浪费；而高温石墨化法解决了炭质材料浪费的问题，但存在挥发所收集氟化物杂质(氧化铝、二氧化硅、铝硅酸盐等)含量高，同时设备腐蚀严重导致设备寿命短等问题。

发明内容

为了解决现有火法工艺从废旧阴极炭块中回收利用资源存在的资源利用率低和/或产品纯度不高和/或设备使用寿命短等不足，本发明提供了一种提纯分离铝电解槽废旧炭质材料中炭和氟化物同时延长设备使用寿命的方法。

本发明一种提纯分离铝电解槽废旧炭质材料中炭和氟化物同时延长设备使用寿命的方法，包括以下步骤：

步骤(1)：将铝电解槽废旧炭质材料破碎、粉磨，其中-100目占50wt％以上；

步骤(2)：将步骤(1)粉磨制得的炭粉进行干燥，将水分含量降至0.1％～0.8％；

步骤(3)：于保护气氛下；将步骤(2)干燥后得到的炭粉在700～1200℃预焙烧30～150min；

步骤(4)：于保护气氛下；将步骤(3)预焙烧后得到的产物在1400～1800℃下继续焙烧20～120min，分离得到焙烧炭粉A和氟化物；

步骤(5)：于保护气氛下；将步骤(4)焙烧后得到的焙烧炭粉A在2200～3000℃的条件下，高温处理1～60min，分离得到石墨化炭粉B和灰分；

本发明通过干燥将水分控制在较低的水平，抑制了铝电解槽废旧炭质材料(包括阴极炭块)在焙烧过程中高温水解生成氟化氢副反应的进行，保留了氟化物原有的物相组成；在相对较低的温度下进行预焙烧和焙烧处理，使得大量氟化物被去除，减少了石墨化处理过程中，由于其他复杂化学反应产物和阴极炭块中原有杂质对氟化物的污染，所得氟化物可以直接应用于电解铝生产过程；在此基础上，减少了石墨化过程中超高温含氟烟气的产生，降低了整个处理过程对设备防氟化物腐蚀的要求。

步骤(1)中所述铝电解槽废旧炭质材料包括铝电解槽废旧阴极炭块、铝电解槽阳极炭渣。优选为铝电解槽废旧阴极炭块。