[发明专利]一种铝电解槽废旧阴极浸出渣中炭素物质资源化的方法

说明书

本发明涉及一种铝电解槽废旧阴极浸出渣中炭素物质资源化的方法，属于铝电解固废资源回收领域。本发明将经过无害化处理的铝电解槽废旧阴极浸出渣与氧化剂、插层剂混匀搅拌，使得材料变得可膨胀后过滤，滤渣在高温下瞬间膨胀，变得疏松多孔，冷却后用水溶液反复冲洗，去除杂质后制得吸附材料，用于处理重金属废水。滤液在补充适量氧化剂和插层剂后循环使用。本发明制得的吸附材料比表面积高达26.31 m²/g，孔隙结构发达，表面性能优异，对5 mg/L的As（Ⅲ）溶液和Cd(Ⅱ)溶液去除率分别达90%以上和70%以上。本方法工艺流程短，实现了铝电解槽废旧阴极浸出渣的资源化利用，以废治废，易规模化生产，具有较好的工业应用前景。

技术领域

本发明涉及一种铝电解槽废旧阴极浸出渣中炭素物质资源化的方法，属于铝电解固废资源综合利用技术领域。

背景技术

氧化铝-冰晶石熔盐电解法是目前工业上生产金属铝的主要方法。其中，熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体为阴阳极，通入强大的直流电后，在电解槽两极上发生电化学反应。由于电解槽中的阴极炭块长期直接与高温的铝液和具有高腐蚀性的熔融电解质(NaF、AlF₃、Na₃AlF₆等)接触，使得电解质熔体向阴极炭块渗透，腐蚀，阴极炭块内部发生变形，局部膨胀，需要定期进行更换。据统计，我国铝电解工业每年产生废旧阴极炭块约40万t，其中含碳60％-70％，是极具回收利用价值的二次资源。废旧阴极含有氟化物、氰化物等有毒物质，对土壤、水体、大气造成严重危害，已被列入我国《国家危险废物名录》(废物代码321-023-48)。

近年来，随着国家对冶炼行业环保要求的提高，针对铝电解槽废旧阴极资源化利用的研究工作大量开展。专利CN105502452A提出了一种铝电解废槽衬热处理过程中回收冰晶石并进行尾气处理的方法，将破碎后的铝电解槽内衬送入回转窑中燃烧，通过喷洒石灰乳除去尾气中的SO₂，然后将除去硫化物的铝电解槽内衬送入多膛炉中进行二次燃烧，加入能产生硫酸的物质，生成气态HF，通过将HF制备冰晶石来回收并利用废槽衬中的有价氟化物。专利CN107282598A提出了一种铝电解槽废弃阴极炭块的回收利用方法，将风选后的超细废旧阴极炭块粉加入水中搅拌3-5h，过滤后加入到硫酸铝溶液反应20h以上，滤渣为含碳量较高的炭粉，滤液通过调节pH来制备羟基氟化铝，作为铝电解原料再利用。专利CN109485036A提出了一种铝电解槽废旧阴极炭块的资源回收方法，将经过强氧化剂脱氰处理的废旧阴极进行两次超声剥离，分别回收石墨化碳、可溶性氟化物、不溶性氟化物。专利CN109487078A提出了一种高铁赤泥与废旧阴极协同处理资源化利用方法，将高铁赤泥、废旧阴极、氧化钙和碳酸钠混合并压制成型后在无氧条件下烧结，利用废旧阴极中炭素的还原性将高铁赤泥中的氧化铁还原成磁性较强的金属铁和铁矿物，之后在碱性溶液中浸出，回收铝和钠，磁性铁通过磁选进行分离回收。专利109365474A提出了一种处理铝电解废旧阴极炭块的方法，即利用炼铁工艺实现其工业规模无害化处理，铝电解废旧阴极炭块中的碳在高炉炼铁过程中作为燃料、还原剂和增碳剂使用，促进了铝电解危废的资源化利用。

上述大部分研究旨在探索更加有效的铝电解槽废旧阴极中氟化物的回收利用方式，忽略了炭素物质的回收和资源化利用，造成了严重的资源浪费。目前针对铝电解槽废旧阴极材料的工业化处理并不多，由于工艺复杂，成本高昂，回收率低等原因只停留在实验室阶段，废旧阴极浸出渣炭素材料的资源化利用更是鲜有报道。因此为了解决上述问题，实现铝电解槽废旧阴极浸出渣中碳素资源的合理利用，减少环境污染并实现可持续发展，一种废旧阴极浸出渣中炭素物质资源化的新方法亟待提出。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题和不足，提供一种铝电解槽废旧阴极浸出渣中炭素物质资源化的新方法。该方法原料易得，来源广泛，工艺简单，环境友好，不仅做到了铝电解槽废旧阴极浸出渣中炭素物质的无害化处理，还能将其转化成性能优异的吸附材料，可进行大规模生产。

本发明的目的是通过以下方式实现的。