[发明专利]一种铝电解废阴极炭块回收石墨掺配制备预焙阳极的方法

说明书

本发明属于铝电解危险废弃物资源化利用技术领域，具体为一种铝电解废阴极炭块回收石墨掺配制备预焙阳极的方法，通过表面改性处理能够显著改善回收石墨与粘结剂的接触效果，从而提高掺配预焙阳极的混捏质量；利用熔融粘结剂作为回收石墨的掺配载体，有利于提高回收石墨在有机粘结剂中的分散均匀程度。本发明利用铝电解废阴极炭块回收石墨掺配制备的预焙阳极产品理化性能满足《铝电解用预焙阳极》(YS/T 285‑2012)相关规定。

技术领域

本发明涉及铝电解危险废弃物资源化利用技术领域，具体为一种铝电解废阴极炭块回收石墨掺配制备预焙阳极的方法。

背景技术

在铝电解生产过程中，阴极炭块会在高温熔体的化学侵蚀、机械磨损及热冲击的长期共同作用下形成裂纹并发生破损，需要定期(3-8年)关停电解槽进行更换，由此产生的废阴极炭块中可溶性氟/氰的浸出浓度分别达到2000～6000mg·L^-1、10～20mg·L^-1，在露天堆存或无保护填埋的情况下，容易造成严重的土壤、水源及局部空气污染。与此同时，蕴含50～70％优质石墨资源的废阴极炭块具有显著的循环经济特性，相关研究充分利用废阴极炭块中石墨的强还原性和高能量密度，直接替代煤粉作为燃料或还原剂，能够在降低生产原料成本的同时实现氰/氟毒性物质的无害化处置，但在利用过程中大量具有高值利用潜力的优质石墨资源燃烧耗尽，未能实现高值化利用。鉴于此，利用废阴极炭块所含优质石墨资源制备铝电解用预焙阳极已逐渐引起业界的关注，但是目前废阴极炭块掺配制备预焙阳极主要受限于回收石墨中高含量残留灰分的催化反应活性，同时忽略了回收石墨、煅后石油焦与改质沥青的浸润性差异，仍采用现有的原料结构与混合方式，无法保证废阴极炭块与粘结剂的均匀混捏，进而影响制备预焙阳极产品的使用性能。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种铝电解废阴极炭块回收石墨掺配制备预焙阳极的方法，实现废阴极炭块回收石墨在铝电解炭素材料行业的循环高值利用，具有产品使用性能优良、资源利用率高的特点。

为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

一种铝电解废阴极炭块回收石墨掺配制备预焙阳极的方法，包括如下步骤：

S1.将铝电解废阴极炭块进行细化、干燥处理，随后采用分离纯化工艺进行处理，获得回收石墨；

S2.将回收石墨加入预处理溶液进行表面改性处理，处理温度为20～80℃，处理时间为0.1～1.0h；处理完成后进行固液分离与恒温干燥，获得改性回收石墨；

S3.将粘结剂进行加热熔化获得熔融粘结剂，随后加入占熔融粘结剂质量的5～30％的改性回收石墨，通过机械搅拌进行混匀处理，待冷却后进行细化处理，获得粒径＜1mm的固态改性粘结剂；

S4.将炭质骨料与固态改性粘结剂按照80:20～90:10的质量比依次加入混捏机，获得混捏糊料；

S5.将混捏糊料进行振动成型、高温焙烧，获得预焙阳极。

作为本发明所述的一种铝电解废阴极炭块回收石墨掺配制备预焙阳极的方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述的分离纯化工艺为中国专利申请202310142389.2中记载的回收铝电解废阴极炭块中石墨的方法、中国专利申请202310142390.5中记载的铝电解含碳废弃物中炭质材料的回收方法、中国专利申请2023101423939中记载的铝电解含碳危险废弃物的资源化处理方法中的一种。

作为本发明所述的一种铝电解废阴极炭块回收石墨掺配制备预焙阳极的方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，所述回收石墨的固定碳含量≥98.5％，粒径≤0.15mm。