[发明专利]一种电解铝废旧阴极炭块气化及再燃脱硝方法

说明书

本发明公开了一种电解铝废旧阴极炭块气化及再燃脱硝方法，包括如下步骤：将电解铝废旧阴极炭破碎，与生石灰和水混合球磨，制成炭浆；将炭浆气化，气化温度为冰晶石熔化温度以上，1500℃以下。该方法实现炭块灰渣的氧化铝和氟化物的再循环利用，气化气用作清洁燃料，或用于燃煤锅炉再燃燃料，炭块处置量大，工艺清洁高效。

技术领域

本发明属于电解铝废阴极炭块处理技术领域，尤其涉及一种电解铝废旧阴极炭块气化及再燃脱硝方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

电解铝工艺因铝电解槽的大修，产生包括阴极、侧部碳块、防渗料、耐火砖、冷捣糊、保温砖、绝热板等固体废弃物。按照电解槽使用寿命、即大修周期4～6年，折合每冶炼一吨原铝产生废旧阴极10～15kg、碳渣10～20kg，因而产生大量的废旧阴极、碳渣。废旧阴极中约含有70％碳与30％电解质、碳渣中约含有35％碳与65％电解质。二者所含的固体电解质是一种氟化物(主要成分是冰晶石3NaF·AlF₃)，具有强烈的腐蚀性，其中还含有微量的氰化物[Na₄Fe(CN)₆]。根据部位不同，电解铝废阴极碳块中的氟元素质量含量在10％-20％，是电解铝废阴极碳块中的主要有害成分。按《国家危险废物名录》的分类，铝电解槽大修产生的废旧阴极、碳渣属于危险固体废弃物。

目前，现有的电解铝废阴极碳块的处理方法，包括以下方法：将处理的电解铝废阴极碳块与钙基固氟剂按比例混合，通过钢球磨制粉，并入炉燃烧；电解铝废阴极碳块粉在锅炉内燃烧过程中，所含氰化物在炉内高温下分解成CO₂和N₂，氟元素在炉内释放为F^-，部分F^-与添加的钙基固氟剂以及煤中的钙离子反应生成难溶的氟化钙。但是氟化钙在煤粉炉高温1200～1400℃容易分解，石灰石、石灰等物质的高温固氟率很低。因而氟元素以灰渣固相转化较低，大量氟元素会以气相形式随烟气进入湿法脱硫系统，带来不可预计的影响，如过量的氟化钙引起脱硫系统局部结垢、废水中氟离子处理困难等。

还有的电解铝废旧阴极炭块燃烧固氟方法包括如下步骤：(1)将电解铝废旧阴极炭块破碎后磨成粉料，备用；(2)将水溶性钙盐溶液喷洒上述粉料中进行搅拌的同时施加超声波；(3)将步骤(2)得到的产物与原煤送入流化床锅炉燃烧。该方法不仅固氟效率高，而且将氟转化为稳定的CaF₂、氟铝酸钙等后并进入飞灰和底灰，减少了HF进入烟气及影响锅炉系统的脱硝、脱硫、废水处理系统，而且最终排放到大气中的氟含量远小于国家排放标准。

以上工艺基于废旧阴极炭块掺入燃煤锅炉燃烧，处理量较小，相关氟化物主要混入燃煤灰渣、脱硫石膏及脱硫废水等。炭块收到基灰分32％～47％，炭块中3NaF·AlF₃、NaF、CaF₂等历经高温燃烧转入燃煤灰渣等固废，难以高值化利用。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种电解铝废旧阴极炭块气化及再燃脱硝方法。

为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：

一种电解铝废旧阴极炭块气化及再燃脱硝方法，包括如下步骤：

将电解铝废旧阴极炭破碎，与生石灰和水混合球磨，制成炭浆；

将炭浆气化，气化温度为冰晶石熔化温度以上，1500℃以下。

与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：

1)利用电解铝废旧阴极炭灰分大、不易燃烧，超细气化更容易气化完全，NaF水溶性的特点，实现NaF与氧化钙、水共同湿磨制备浆液，实现原位生成CaF₂，以免HF的逸出和对设备的腐蚀。