[发明专利]利用碳酸钠熔盐法处理铝电解槽阳极炭渣的方法

说明书

一种利用碳酸钠熔盐法处理铝电解槽阳极炭渣的方法，按以下步骤进行：(1)将铝电解槽阳极炭渣粉碎；(2)粉碎炭渣与Na₂CO₃混合；(3)将混合物料升温至860～1040℃融化；(4)混合物熔盐随炉冷却至常温；与水混合获得悬浊液；(5)过滤获得的固相和滤液；固相水洗烘干制成炭粉；(6)滤液中通入CO₂进行碳化反应，过滤获得的二次固相Al(OH)₃；二次滤液蒸发结晶，获得Na₂CO₃和NaF的混合物。本发明的方法预处理过程简单，原料容易获得，无废气产生，可以大规模处理铝电解槽阳极炭渣。

技术领域

本发明属于冶金及环保技术领域，特别涉及一种利用碳酸钠熔盐法处理铝电解槽阳极炭渣的方法。

背景技术

电解槽的炭阳极被氧化过程中，炭块中的沥青由于活性较大首先被消耗，导致炭阳极结构中的碳网被破坏。阳极碳块内应力也随之增加，被阳极气体冲蚀而使炭颗粒脱落,从而形成炭渣。

在实际铝电解生产过程中，少量的炭渣的存在是不可避免的，但是过多的炭渣对铝电解生产的危害很大，主要表现为以下几个方面:

(1)电流效率下降、能耗增加；根据资料显示，当电解槽内的炭渣含量达到0.04％时，电解质的导电率下降1％。随着炭渣含量的升高，电解质的电导率会降低，电流效率下降，电解槽的压降升高，能耗也会随之升高；

(2)降低设备的使用寿命；电解槽的温度随着电解质电阻的增大而升高，破坏了电解槽的热平衡，从而影响电解槽工作平稳运行，降低了设备的使用寿命；另一方面，现代大型预焙铝电解槽一般采取中间下料的方式，因为电解槽槽中部的流动性性强于边部，产生的炭渣大多集中在电解槽的边部。当大量炭渣聚集时，容易形成阳极长包，部分电流会直接通过炭渣和长包处进入阴极或侧部，如果长包地方位于人工伸腿与阴极的结合处，就会造成侧部尖端放电从而使降低电解槽的使用寿命；

(3)增加工人的工作量；电解槽生产过程中会产生大量炭渣，需要工人定期打捞这些炭渣。炭渣在电解槽里流动，需要在不同位置打洞进行清理。这大大增加了工人的工作量。

目前，国内外回收炭渣方法主要有浮选法、焙烧法。

炭渣被打捞出来后冷却一定时间，进行粗选去除杂物。然后破碎、研磨使炭渣达到满足浮选机粒度的要求。加入水、煤油、水玻璃后搅拌并进行浮选，最后将炭和电解质分别送往炭浆池和沉淀槽；不足之处在于回收的炭中杂质含量较高，不能直接生产碳素；浮选后的电解质中也有大量的浮选剂和约5％的炭，不能直接返回且氟含量超标，还需要进一步处理增加成本，工艺流程比较复杂，效率很低。

焙烧法是利用炭在高温下被氧气氧化的原理，该法可以得到纯度较高的电解质。为了提高电解质的纯度，还需要加入助燃剂与分散剂来保证炭的充分燃烧。优点是电解质的纯度比较高，产物电解质可以直接补充到电解槽中使用；该法不足之处在于工作强度大，浪费了炭渣中的炭。

发明内容

针对现有铝电解槽阳极炭渣处理技术存在的上述各种问题，本发明提供一种利用碳酸钠熔盐法处理铝电解槽阳极炭渣的方法，将Na₂CO₃与阳极炭渣混合，加热至860～1100℃，使二者在熔融状态下发生反应，生成可溶性的钠盐，然后利用阳极炭渣中的炭不溶于水的物理特性，实现炭渣中电解质和炭的分离。

本发明的方法按以下步骤进行：

(1)将铝电解槽阳极炭渣中的大块粉碎，制成粒径≤20mm的粉碎炭渣；

(2)将粉碎炭渣与Na₂CO₃混合均匀，制成混合物料，混合物料中Na₂CO₃与粉碎炭渣的质量比≥2；