[发明专利]一种铝电解槽阴极保温层结构和大修渣处理工艺

说明书

一种铝电解槽阴极保温层结构和大修渣处理工艺，主要应用于铝电解槽的阴极保温隔热层的构造，以及大修过程中的危废处理，其特征是：在进行铝电解槽阴极炭块底部和槽壳体水平底板之间的保温隔热层砌筑构造时，选用对电解质化学成分体系无污染的、可不经过无害化处理的、电解铝生产原料，氧化铝、电解质冰晶石，或氧化铝电解质混合料，作为构建铝电解槽阴极炭块底部保温隔热层构建材料，以期实现在进行槽大修时，能够将这些含有氟化物的保温隔热层危固废大修渣，从铝电解槽壳体内取出后，可不经过无害化处理，就能够可以直接用于电解铝生产，并以减少或消除铝电解槽大修渣危废的产生量。

技术领域：本发明所述的铝电解槽阴极保温层结构和大修渣处理工艺，主要应用于铝电解槽结构的设计、技术装备的制造以及铝电解槽生产。

背景技术：现有通用的铝电解槽阴极熔池炉膛体，由构造在槽壳体内的侧部炉墙，阴极炭块钢棒组，以及构造在阴极炭块的底部的“保温隔热层”砌筑构建而成，

其保温隔热层是构筑在铝电解槽槽壳体内，水平底板和阴极炭块钢棒组底部之间的阴极保温层结构。

构造在铝电解槽槽壳体内、阴极炭块底部和槽壳体水平底板之间的阴极保温隔热层，先采用普通无机非金属耐火保温材料构造而成。这些非金属氧化铝、氧化硅、包括黏土质耐火保温砖，硅酸钙板等。

这些无机非金属耐火保温材料中，由于含有大量氧化硅、氧化铁、氧化钙等污染铝电解槽电解质铝液化学成分体系的非金属矿物质杂质、和其它有害金属元素，因此不能直接应用于电解铝生产。

这些砌筑槽壳体内，阴极炭块底部的阴极保温隔热层耐火材料，在长期的铝电解槽生产运行过程中，会不仅会受到来自阴极炭块上部的电解熔池内的氟化物、以及金属钠、铝液等物质浸蚀污染，而且还受到铝电解槽的热载荷的冲击，从而使得保温隔热层的整体化学性能和物理性能受到衰减破坏，使其丧失其保温隔热性能，导致铝电解槽难以安全经济可靠的运行。

因此，在铝电解槽运行到一定时期后，就要将槽电解槽进行槽大修，将失效的阴极炭块钢棒组，以及保温隔热层砌筑材料，从电解槽的槽壳体内清理出来。再更换成新的阴极钢棒组和保温隔热层材料，重新砌筑构造阴极底部保温隔热层和阴极炭块钢棒组和侧部炉墙，形成新的铝电解槽阴极熔池结构，才能保障铝电解槽持续稳定的运行生产。

而在大修过程中，从阴极炭块底部清理出来的这些保温隔热层大修渣料，由于其自身原材物料中含有大量的、对电解质铝液化学成分有污染的硅(SIO₂)、铁金属、氧化钙等物质材料，因此，不能像阳极上部的氧化铝电解质混合覆盖料一样，直接参与到电解铝生产过程中去；只能形成铝电解槽阴极固废大修渣，当固废进行处置。

但由于阴极保温层固废大修渣中含有大量的氟化物以及其他有害金属物质，会对地表环境和空气环境造成严重污染；因此被国家列为禁止排放的危险固废物。这阴极保温隔热层危险固废物大修渣，只有进行无害化处理后，才能按一般固废填埋处置。

自这些由铝电解槽阴极保温层大修渣被国家列为危险固废料后，电解铝企业需投入大量的资金和技术进行无害化处理、加重了电解铝企业的生产成本。

这些铝电解槽阴极保温层危废大修渣，即使进行了无害化处理，但由于其材料的化学成分复杂，也很难进行二次利用，只能占用土地资源进行填埋处理。

再者，在制备这些保温隔热层的耐火保温原材料时，要开采消耗大量的无机非金属矿产资源，破坏自然环境；而且在制备过程中也会产生污染环境和消耗能源的问题。

现有技术所存在的上述问题，已成为制约我国电解铝产业发展的痛点问题。如果不彻底解决，势必将影响我国电解铝行业的可持续发展。

但到目前为止，国内外的电解铝企业，对这些铝电解槽危废大修渣，进行无害化处理，以及对大修渣危废物二次利用，一直还没有一套成熟可靠能够满足电解铝企业生产需要和国家环保政策要求的技术。