[发明专利]一种废旧阴极无害化处理与资源利用方法

说明书

技术领域

本发明涉及电解铝废旧阴极无害化处理、综合回收利用和环保技术领域，是一种电解铝废旧阴极无害化处理与提质方法，此方法适合电解铝废旧阴极的综合回收利用。 

技术背景

电解铝生产的主体设备为铝电解槽。在铝电解生产过程中，炭素阴极由于氟和钠等杂质的渗透而膨胀报废，每隔3～5年需进行大修更换，大修过程中产生的废旧阴极是铝行业产生的主要固体废弃物之一。据报道，每生产一吨铝，大约产生废旧阴极30～50kg。随着铝产量的逐年增加，我国每年产出大量的废旧阴极。以2013年为例，电解铝年产量达到2195万吨，产出废旧阴极为65.85～131.7万吨，其排放量不可小视，且呈逐年递增的趋势。铝电解槽废旧阴极材料中平均可溶F-含量约2000mg/L、CN-约15mg/L，远超国家危险废物鉴别标准F-50mg/L、CN-5mg/L(GB5085.3-1996)，属于危险固体废物，禁止随意丢弃。 

经检测表明，废旧阴极材料中石墨化炭占30～70％；电解质成分占70～30％，主要为冰晶石、氟化钠和氟化钙等，是一种富含石墨和氟盐的矿物资源。目前对铝电解废旧阴极材料主要采用安全填埋的方式处理，不仅占用耕地，而且无法彻底消除其危害，而且造成资源的浪费。 

目前已有多种综合利用工艺，如浮选法、酸碱浸出、煅烧处理等，均由于工艺复杂、效果不理想等原因未得到广泛的应用。 

为此，寻求新的对废旧阴极材料无害化处理及综合利用途径，具有重要的应用价值。 

发明内容

针对现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于一种废旧阴极无害化处理与资源利用方法。 

为了实现上述任务，本发明采取如下的技术解决方案： 

一种废旧阴极无害化处理与资源利用方法，方法包括： 

破碎混匀处理：对废旧阴极进行破碎混匀处理，得到废旧阴极碎块； 

溶出处理：用水浸泡废旧阴极碎块； 

固液分离：溶出处理后进行固液分离得到溶出后的矿体和溶出水。 

优选的，废旧阴极碎块的粒度为0～10mm。 

优选的，溶出处理时间不低于2hr，溶出处理温度为80～95℃，溶出处理液固比为20～45。 

进一步，所述溶出水作为回收氟化物的原料。 

进一步，对溶出后的矿体进行漂洗。 

优选的，所述溶出处理和漂洗在3个溶出池中进行，且3个溶出池分别处于溶出、漂洗、卸料与加料状态。 

进一步，漂洗产生的水用于溶出处理。 

进一步，对溶出水进行除氟处理，除氟处理后的液体用于漂洗。 

进一步，溶出水与漂洗产生的水进行热交换。 

与现有技术相比，本发明的优点在于： 

本发明的方法通过对废旧阴极的高温溶出处理，去除了其中可溶物，使得废旧阴极由危险固体废弃物转化为一般固体废弃物，使得其碳含量进一步提高，可以方便地运输、堆存及处理或利用。 

本发明的方法在废旧阴极炭块的破碎与混匀、细碎的基础上，进行高温溶出处理。并通过合理的溶出工艺设计，使废旧阴极中的含氟可溶物快速溶出， 达到将危险固废转化为一般固废的目标，便于储存与综合利用。 

附图说明

图1为本发明铝电解废旧阴极的无害化与资源综合利用工艺流程图。 

具体实施方式

本发明对分拣后的废旧阴极(将拆解下来的废旧阴极进行分拣，分别拣出铝片和电解质块)破碎、混匀，以保证成分等的稳定。为了保证混匀效果，应有一定的阴极废料存量。破碎粒度到0～10mm。 

废旧阴极中大约含有11％的水溶性物质，而且溶出速度较快。本发明对破碎废旧阴极进入溶出池进行浸泡处理，溶出处理时间不低于2hr。溶剂采用工业用水，充分利用温度升高，溶出时间缩短、溶出充分的特点，溶出温度80～95℃(溶出温度提高，溶出时间可适当缩短。为防止大量气体的产生，加热以不发生沸腾为限)。为了保证溶出处理后的固体中可溶氟的有效去除，溶出后进行漂洗处理。采用溶出和漂洗水的循环与换热设计，回收溶出处理水的余热。 

本发明的固液分离可以采用滚筒分离机——冲洗——离心式分离机的工艺。分离后固体的氟溶出等达到一般工业固体废弃物标准，同时碳含量提高5～8％；对溶出处理后的液体进行沉氟处理或蒸发得到氟化物或返回氟盐生产工序。漂洗水可以直接作为溶出处理用水。