利用煤矸石处理铝电解槽废槽衬的方法技术

本发明专利技术提供一种利用煤矸石处理铝电解槽废槽衬的方法，经过：原料破碎、磨细，将添加量为废槽衬质量１０～３０％的煤矸石，以及添加量为废槽衬质量５～３５％的生石灰与废槽衬混合均匀；在温度为９００～１２００℃条件下，焙烧４０～７０ｍｉｎ，焙烧物磨细至粒度小于０．０７４ｍｍ，用浓度为０．５～５％的石灰水浸出残余的可溶Ｆ↑［－］，浸出时间为３０～６０ｍｉｎ，之后进行过滤，滤液收集后作它用，滤渣回收即为可用物。它达到了以废治废、变废为宝的综合利用目的。其技术可靠，易于工业化处理，原料来源广、价格便宜，处理过程中还充分有效地利用了废阴极自身的和煤矸石的热值，使处理成本降低、处理效果好。处理滤液回收再用，滤渣直接作为水泥原料或筑路填土材料使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种处理铝电解槽废槽衬的方法，尤其是一种利用煤矸石、生石灰处理 铝电解槽废槽衬的方法，属于电解

技术介绍
铝电解槽在使用一段时间后，通常为4年，须进行大修，更换槽内的保护层——槽 衬，由于槽衬的材料主要是耐火砖、保温砖和碳块等，故更换下来的槽衬材料形成了电 解槽的大修渣，每吨铝产生的槽衬量大约为0.04吨。在铝电解生产过程中需加入氟化盐， 每吨铝约消耗氟化盐33kg，其中一部分氯化物排入大气，另一部分残留于槽衬中，致使 大修渣中氟化物的浓度较高。氟化物含量占废渣总量的3.49% 11.48%。按国家环保局 的规定，无机氟化物废物属危险废物， 一旦经过雨水的淋溶，必然析出其中有害成分， 渗入地下后，将造成地下水体和地面水体的污染，严重危害人类健康和动植物生存。因 此要防止和减少电解槽大修渣对环境造成的污染，必须先防止高浓度含氟淋溶液的下 渗。因此如何去除含氟物质就显得特别重要，废槽衬的污染已成为影响铝工业健康协调 可持续发展的重大问题之一。煤矸石是指煤炭开采、洗选加工过程中产生的固体废弃物，属于可利用的资源，具 有双重性。从煤炭开采来看，中国每年生产l亿t煤炭，排放矸石1400万t左右；从煤炭 洗选加工来看，每洗选l亿t炼焦煤排放矸石量2000万t，每洗l亿t动力煤，排放矸石量 1500万t。 2005年，国内各类煤矿生产煤炭1045亿t，洗煤385亿t，排放矸石量19-20亿t。 因而，全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量30亿t以上(占中国工业固体废物排 放总量的40%以上)。煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，矸石淋溶水将污染周围土壤 和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、 氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。如辽 宁本溪矿区曾发生过因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。关于铝电解槽废槽衬的无害化处理和综合利用方法，以往研究较多的是湿法技术处 理废槽衬。采用湿法技术处理废槽衬，可回收部分碳质材料和氟化盐，但湿法技术存在其无法克服的技术难题①毒害物的去除率较低，易造成二次污染；②处理设备的腐 蚀很难解决；③只对废阴极有效果，对废耐火材料作用不大。因此湿法处理技术不能实 现废槽衬的完全无害化。在公开号CN1895803A的专利中报道了一种处理铝电解槽废槽衬的方法，其是在废 槽衬中加入一定量的石灰石和粉煤灰，混合均匀后磨细，在回转窑中进行焙烧处理，处 理后物料用石灰水进行二次反应。在工业实施过程中，该法受回转窑运行性能所限，存 在物料容易结块的不足。在公开号CN101147913A的专利中报道了一种以镁还原渣为添加剂处理铝电解槽废 槽衬的方法，其特征在于其处理过程为(1)将包括废阴极、废耐火材料在内的废槽衬 破碎、磨细至粒度小于0.15mm ; (2)将镁还原渣、石灰石分别破碎、磨细至粒度小于 lmm; (3)将废槽衬、石灰石和镁还原渣配料、混合均匀，其中石灰石配入量为废槽衬 重量的20% 45%，镁还原渣配入量为废槽衬重量的5% 45% ; (4)将混和料加入回 转窑或类似设备中，在卯0 120(TC温度下进行焙烧处理，焙烧反应时间45 75分钟；(5) 焙烧后制得分散性好、可作为水泥原料或筑路填土材料的固体料。处理后消除了废槽衬 的污染，并使废槽衬、镁还原渣得到了有效利用。在工业实施过程中，该法对石灰和镁 还原渣需求量大，因此对回转窑或类似设备中要求也就比较高。在公开号CN1583301A的专利中报道了一种铝电解槽废槽衬的无害化处理方法，涉 及一种电解生产金属铝过程中废弃的电解槽内衬，特别是包括废阴极炭块、废耐火材料 在内的所有废槽内衬的无害化处理方法。以含氧化钙的矿物为反应剂，以含二氧化硅的 物料为添加剂，以烟煤为外加燃料，采用回转窑进行热处理，尾气用氧化铝吸附，处理 后物料用石灰水淋洗进行二次反应，石灰水循环利用，使废槽衬无害化的方法。处理后 可使废槽衬中可溶氟化物及氰化物含量下降95 %以上，固体渣中可溶氟化物含量低于 50mg/L，氰化物含量低于1.0mg/L，固体渣和烟气满足国家环保排放要求。消除了废槽 衬的污染，无碳无毒固体渣可用作水泥工业、耐火材料工业的原料或用于铺路，载氟氧 化铝返回铝电解槽使用。在工业实施过程中，该法对相对成本较高，存在反应速度慢， 生产效率低的不足。
技术实现思路
为克服现有技术在处理铝电解槽废槽衬中存在的上述不足，本专利技术提供一种利用煤 矸石、生石灰处理铝电解槽废槽衬的方法，它以废治废，变废为宝，使废槽衬完全无害化，且处理成本低、易于工业实施并且生产效率高。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的 一种以煤矸石、生石灰处理铝电解槽废 槽衬的方法，其特征在于其处理过程为A、 将废槽衬破碎、磨细至粒度小于0,2mm;B、 将煤矸石磨细至粒度小于0.5mm;C、 将添加量为废槽衬质量10 30%的煤矸石，以及添加量为废槽衬质量5 35%的 生石灰，与废槽衬混合均匀；D、 将C步骤的混和料在温度为900 120(TC条件下，焙烧40 70min ，得焙烧物；E、 将D步骤的焙烧物磨细至粒度小于0.074mm，用浓度为0.5 5%的石灰水没过焙 烧物，以浸出残余的可溶F、浸出时间为30 60min，之后进行过滤，分别收集滤液和 滤渣。所述D步骤的焙烧采用现有的焙烧炉或者回转窑、回转炉，以焙烧出分散性好，可 作为水泥原料或筑路填土材料的固体物料。所述E步骤的石灰水浸出量以石灰水浸没过细粒焙烧物为宜。本专利技术的煤矸石发热量一般为800 1500卡/克,其无机成分主要是硅、铝、钙、镁、 铁的氧化物和某些稀有金属。其化学成分为Si02为52 65; Al203为16 36; Fe203为 2.28 14.63; CaO为0.42 8.32; MgO为0.44 2.41。生石灰含CaO 〉85%。本专利技术的焙烧过程主要反应为2NaCN + (2X + 5 ) / 202 = Na20 + 2C02 + 2NOx ,2NaF + CaO = CaF2 + Na20 ，2NaF + 4CaO + 4Si02 + A1203= Ca4Si207F2+ 2NaAISi04 2CaO+ Si02=CaSi04。本专利技术具有下列优点和效果采用上述方案，即以煤矸石、生石灰为添加剂，在处 理铝电解槽废槽衬的过程中，有效利用了在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物一 一煤矸石，具体是利用了煤矸石所含的Si02 、 A1203、可燃物等有用成分，达到了以废 治废、变废为宝的综合利用目的。该方法技术可靠，易于工业化处理，所用各种原料来 源广、价格便宜，处理过程中还充分有效地利用了废阴极自身的和煤矸石的热值，使处理成本降低、处理效果好。处理所得滤液为NaOH溶液，经回收后可作为其它工业应用， 所得滤渣主要成分为CaF2、 CaSi04 、 Ca4Si207F2、霞石和/ 一氧化铝，可直接作为水泥原料或筑路填土材料使用。具体实施方式 实施例l将废铝电解槽槽衬、煤矸石预先破碎、磨细，称取粒度小于0.2!!1111的废槽衬1000克， 粒度小于0.5mm的煤矸石100克，生石灰350克，将三种物料混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用煤矸石处理铝电解槽废槽衬的方法，其特征在于其处理过程为：　Ａ、将废槽衬破碎、磨细至粒度小于０．２ｍｍ；　Ｂ、将煤矸石磨细至粒度小于０．５ｍｍ；　Ｃ、将添加量为废槽衬质量１０～３０％的煤矸石，以及添加量为废槽衬质量５～３５％的生石灰，与废槽衬混合均匀；　Ｄ、将Ｃ步骤的混和料在温度为９００～１２００℃条件下，焙烧４０～７０ｍｉｎ，得焙烧物；　Ｅ、将Ｄ步骤的焙烧物磨细至粒度小于０．０７４ｍｍ，用浓度为０．５～５％的石灰水没过焙烧物，以浸出残余的可溶Ｆ↑［－］，浸出时间为３０～６０ｍｉｎ，之后进行过滤，分别收集滤液和滤渣。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：宁平，杨月红，欧根能，赵健蓉，方祖国，张慧娜，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]