[发明专利]用熔盐消毁铝熔炼电极

说明书

本发明涉及铝熔炼运行中废旧碳电极的消毁，尤其涉及消毁废碳阳极和碳块阴极的一种熔盐工艺，这些电极在熔炼铝的电解工艺中被碱卤化物盐所沾污。

在熔炼铝的Hall/Heroult(电弧炉)工艺中，氧化铝Al₂O₃溶解在冰晶石Na₃AlF₆中，并在含有浴化的冰晶石溶槽的炉中电解，电解浴槽底部有个碳块阴极以及自上悬挂硬碳阳极并接触熔化的冰晶石浴槽。熔融铝沉降在碳块阴极上，碳阳极因其磨损进入了熔化的冰晶石浴槽而要下降。

废碳阳极和碳块阴极两者被碱卤化物盐特别是冰晶石所沾污。冰晶石浸透了碳阳极和阴极，当它薄到一定程度失去尺寸的稳定性时便报废了。碳电极变成被碱盐主要是冰晶石中氟化物所污染。这种废电极处理是昂贵的，将其深埋政治上不能接受。

熔盐氧化(MSO)已被证明是消毁危险的有机废物的一种合适的技术。这种技术以诸如碳酸钠的熔盐在高温下经催化氧化完成了这种消毁。

US3708270公开了一种工艺，该工艺利用包括一种碱金属碳酸盐且大约从1％至25wt％的碱金属硫化物的一种熔盐来热解如固体废物的含碳材料。

US3916617公开了一种工艺，它部分氧化并完全气化一种诸如煤的含碳材料使之产生可燃气体，该工艺利用的熔盐包括一种碱金属碳酸盐和大约1-25wt％的碱金属硫化物。

现已发现，废碳电极，包括源于铝熔炼并用碱氟化物特别是冰晶石污染的碳阳极和碳块阴极，可安全地消毁，其方法是在约900-1000℃高温下，将这种  含有特别是冰晶石污染盐的废碳电极放入熔化的碱碳酸盐如碳酸钠浴槽。该碳电极可被催化氧化并消毁，形成一种含有CO₂的排出气体并在熔化的碱碳酸盐浴槽中留有废污染盐如来自冰晶石污染物的氟化钠和铝酸钠。

少量的氯化钠可加到碱碳酸盐如碳酸钠浴槽中，以便产生过量的氯离子与碱金属如在冰晶石或Na₃AlF₆中的钠起反应。再者，少量的碱土金属氧化物尤其是氧化钙亦可加到碱碳酸盐或碳酸钠熔盐浴槽中优先与冰晶石中的氟生成氟化钙。这些盐加到碱碳酸盐浴中可降低熔盐浴槽的运行温度。

因此，本发明提供一种改良的简便而安全的方法消毁铝熔炼电极。优选提供一种有效的工艺，消毁被碱卤化物盐污染的废碳阳极和碳块阴极，在熔盐浴槽中这种电极内基本上所有的碳可转化成CO₂，同时在该浴槽中留下污染的碱卤化物盐。

本发明还提供上述类型的一种工艺，其中采用高温熔化的碳酸钠浴槽。

唯一的附图说明按照本发明消毁体系，其中将大块的废铝熔炼碳电极馈入熔盐浴槽。

本发明的主要目的是从铝熔炼碳电极中去除冰晶石，电极包括阳极和阴极，同时利用氧化将碳电极消毁并转化成良性化合物。概括地讲，该目的可按照本发明的工艺实现，该工艺包括将含有Na₃AlF₆污染盐的废碳电极，优选以所说电极块状形式馈入熔化碱碳酸盐浴槽，将氧馈入该熔盐浴槽，将所说这种电极的碳催化氧化并消毁，回收一种含CO₂的排出气体，并且在熔融碱碳酸盐浴中留下主要是氟化钠和铝酸钠形式的废污染盐。

按照本发明消毁的材料，是从电解铝熔炼操作中废碳阳极和碳块阴极，它们已被冰晶石Na₃AlF₆介质污染，该介质是铝熔炼操作中所采用的。这种冰晶石污染物也会含有少量的氰化钠。尽管这种氰化钠存在量小于冰晶石盐量的0.1％，但是与电极碳一起消毁这种有毒材料仍十分重要。碳阳极和碳块阴极在馈入熔盐浴槽之前一般要研磨成合适尺度的碎块。

熔盐氧化要在空气或氧存在下进行。采用充足的氧使铝熔炼阳极和阴极的碳全部转化成碳氧化物。优选采用过量的氧，以便将废电极中所有碳基本转化成CO₂以及相当少的CO。如果采用至少过量20％的氧，则排出气体中的产物主要含CO₂并且基本上无CO存在。

熔盐浴槽基本包括碱金属碳酸盐，如碳酸钠，碳酸钾，碳酸锂或其混合物。使用碳酸钠作熔盐时，反应温度的范围大约900-1000℃。然而使用混合物时，如以重量计50％的碳酸钠和50％的碳酸钾，熔盐浴槽的温度可降低。也可使用诸如碳酸钠的碱金属碳酸盐和诸如氯化钠、氯化钾或氯化钙的卤化盐之混合物，其中含有大约10-90％的卤化物盐，例如90％的碳酸钠和10％的氯化钠混合物。使用这种混合物可将熔盐浴槽温度范围降至大约600-800℃。