[发明专利]一种铝电解废旧阴极炭块中回收炭和电解质的方法

说明书

本发明公开了一种铝电解废旧阴极炭块中回收炭和电解质的方法，将铝电解废旧阴极炭块进行破碎、筛分处理，获得备用颗粒；将备用颗粒与无机盐助剂混匀后进行机械活化获得活化物料；将活化物料于保护性气氛中焙烧，烟气经除尘、水洗后收集CO₂气体，烧结物料冷却后水洗至中性，固液分离后得到滤渣、滤液；将滤渣干燥得到炭粉；将CO₂气体加压通入滤液中调整pH值至析出冰晶石，固液分离后的滤液经蒸发结晶析出氟化钠，剩余溶液去除水分后即为无机盐助剂，经干燥后返回步骤一循环使用。本发明可使废旧阴极炭块中有价元素转化为纯度较高的炭粉和电解质产品，并能够实现无机盐助剂、烟气的循环利用，适于铝电解废旧阴极炭块的工业化清洁处置。

技术领域

本发明涉及一种铝电解废旧阴极炭块中回收炭和电解质的方法，属于铝电解工业固废综合利用技术领域。

技术背景

阴极炭块作为铝电解槽的核心部分，在电解铝生产过程中会受到NaF、Na₃AlF₆等电解质和铝液的连续渗透，通常为保证生产的正常进行，电解铝厂需定期(3～8年)更换阴极炭块和其它内衬材料。因此,废旧阴极炭块已成为铝电解工业连续排出且不可避免的固体废弃物。

废旧阴极炭块除含有50％～75％的炭质材料外，还含有大量的电解质组分(Na₃AlF₆、NaF、CaF₂等)、少量的氰化物(NaCN、Na₄Fe(CN)₆)，其中炭质材料富含80％～90％的优质石墨炭资源，具有极高的回收利用价值，而氰化物和大部分氟化物具有极强的可溶性和渗透性，当废旧阴极炭块进行露天堆存或无保护掩埋时，会随雨水逐渐向周围的土壤、地表水和地下水进行迁移，造成土壤和水质污染，具有严重的环境污染风险。但由于长期以来，我国多采用堆存或填埋方式处理铝电解生产过程中排出的废旧阴极炭块，未能实现系统、有效、安全的综合利用，浪费了大量的优质炭和电解质资源。因此，实现废旧阴极炭块的无害化处置和有价组分的综合回收利用，对于我国铝电解行业的资源循环利用和可持续发展具有重要的现实意义。

业内学者和相关企业针对铝电解废旧阴极炭块的无害化处置和综合回收利用开展了大量的研究：

专利ZL201210511925.3公开了一种电解铝废阴极料渣高温煅烧方法，工艺流程为：将电解铝废阴极料渣破碎、球磨，通过浮选，分离出碳粉，再经过磁选去除其中的含铁杂质，将碳粉通过煅烧炉进行煅烧，除去碳粉中的氟化盐和硫，得到高纯度碳粉。

专利ZL201010140908.4公开了一种从电解铝废阴极炭块中回收炭的方法，包括以下步骤：将电解铝废阴极炭块破碎粉磨至-0.074mm占50～90％，将磨好的废阴极炭粉加入水中配成浆体进行水浸，搅拌浸出10～180分钟后过滤，滤饼经洗涤后过滤，滤液经过蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用；将水浸浸出渣进行浮选废阴极炭块，浮选泡沫为含少量氟化物的炭粉，浮选水回用。

目前关于铝电解废旧阴极炭块中炭和电解质的综合回收利用工艺较多，但由于难以使炭与其它有价元素高效分离，造成炭和电解质等有价组分的回收效率和产物纯度较低，未能得到工业化应用。

发明内容

针对现有铝电解废旧阴极炭块中难以使炭与其它有价元素高效分离，造成炭和电解质等有价组分的回收效率和产物纯度较低的不足，本发明的目的在于提供一种铝电解废旧阴极炭块中回收炭和电解质的方法，实现了废旧阴极炭块中毒性物质的定向转化和安全降解以及烟气、无机盐助剂的循环利用，获得了纯度较高的炭粉和电解质。

为了实现上述技术目的，本发明提供一种铝电解废旧阴极炭块中回收炭和电解质的方法，包括下述步骤：

步骤一

将铝电解废旧阴极炭块进行破碎、筛分处理，获得备用颗粒；

步骤二