铝电解槽中废料的处理工艺制造技术

本发明专利技术提供一种铝电解槽中废料的处理工艺，所述处理工艺包括如下步骤：S1、提取铝电解槽中的废内衬以及赤泥和/或铁矿砂；S2、将所述废内衬经破碎处理后与所述赤泥和/或铁矿砂进行均匀混合；S3、在借助所述废内衬中的碳物质，所述废内衬中的氟化物、氧化物、氰化物以及所述赤泥和/或铁矿砂中的含碱物质作为助熔剂的条件下，进行反应得到铁和无害炉渣。本发明专利技术能够将铝电解槽中的废料进行充分有效地再生利用，实现了电解铝工业产生的铝电解槽废内衬与氧化铝生产过程中产生的有害赤泥的一体化处理，具有工艺简单、化害为宝、节省能源的优点，取得了较好的经济效益和环境效益。

【技术实现步骤摘要】
铝电解槽中废料的处理工艺
本专利技术涉及环保
，尤其涉及一种铝电解槽中废料的处理工艺。
技术介绍
铝电解槽在大修和拆除时，会产生大量的废阴极内衬材料，上述废阴极内衬由于长期在高温下，与铝电解生产过程中的高温电介质和阴极析出物的渗入等发生化学反应，生成、吸附和渗入大量的有害物质。具体而言，世界电解铝的产量约为6000万吨/年，中国的电解铝产量约为3350万吨/年，而中国电解铝产量约占世界电解铝总产量的56％。世界铝电解槽的使用寿命一般在4-8年，世界平均每年越有20％的电解铝产能的铝电解槽需要大修，而中国每年约有25％的电解铝产能的电解铝需要大修。根据目前铝电解槽寿命的情况，每生产一吨电解铝约排放废阴极内衬材料30kg～50kg，据此测算，世界每年约有220万吨～300万吨的废槽内衬产生，中国每年至少有135万吨的废槽内衬产生。针对上述大量的有害物质，由于铝电解槽内衬的成分较为复杂，关于其无害化处理的机理仍处于研究阶段。目前，主要采取防渗填埋处理的方式，也可采用火法或湿法进行无害化处理后，进行填埋或者部分制造水泥等用，但上述方法均存在成本较高的问题，且无法从根本上解决有害物质的处理。因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种铝电解槽中废料的处理工艺，以克服现有技术中存在的不足。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：一种铝电解槽中废料的处理工艺，其包括如下步骤：S1、提取铝电解槽中的废内衬以及赤泥和/或铁矿砂；S2、将所述废内衬经破碎处理后与所述赤泥和/或铁矿砂进行均匀混合；S3、在借助所述废内衬中的碳物质，所述废内衬中的氟化物、氧化物、氰化物以及所述赤泥和/或铁矿砂中的含碱物质作为助熔剂的条件下，进行反应得到铁和无害炉渣。作为本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺的改进，所述步骤S2中，将所述废内衬破碎至粒度为500μm～25cm的物料。作为本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺的改进，所述步骤S2中，将所述废内衬与所述赤泥进行均匀混合，当所述赤泥中Fe2O3的重量百分比为25％～80％时，所述废内衬中炭阴极与赤泥混合的重量比为1:3～1:30。作为本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺的改进，所述步骤S2中，将所述废内衬与所述铁矿砂进行均匀混合，当所述铁矿砂中Fe2O3的重量百分比为45％以上时，所述废内衬中炭阴极与赤泥混合的重量比为1:5～1:20。作为本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺的改进，所述步骤S2中，将所述废内衬与所述赤泥和铁矿砂进行均匀混合，当所述赤泥和铁矿砂中Fe2O3的重量百分比为35％～80％时，所述废内衬中炭阴极与赤泥和铁矿砂混合的重量比为1:4～1:25。作为本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺的改进，所述助熔剂的重量百分比为1％～15％。作为本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺的改进，所述步骤S3中，在反应炉中进行反应得到铁和无害炉渣，所述反应炉为高炉、竖炉、回转窑、隧道炉、还原炉中的一种。作为本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺的改进，所述处理工艺还包括：S4、分离铁和无害炉渣，将无害炉渣作为耐火材料、制砖或者水泥的原料。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术能够将铝电解槽中的废料进行充分有效地再生利用，实现了电解铝工业产生的铝电解槽废内衬与氧化铝生产过程中产生的有害赤泥的一体化处理，具有工艺简单、化害为宝、节省能源的优点，取得了较好的经济效益和环境效益。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺一具体实施方式的工艺流程图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术提供一种铝电解槽中废料的处理工艺，其包括如下步骤：S1、提取铝电解槽中的废内衬以及赤泥和/或铁矿砂；S2、将所述废内衬经破碎处理后与所述赤泥和/或铁矿砂进行均匀混合；S3、在借助所述废内衬中的碳物质，所述废内衬中的氟化物、氧化物、氰化物以及所述赤泥和/或铁矿砂中的含碱物质作为助熔剂的条件下，进行反应得到铁和无害炉渣。S4、分离铁和无害炉渣，将无害炉渣作为耐火材料、制砖或者水泥的原料。从而，基于本专利技术的处理工艺，本专利技术将铝电解槽中废内衬中约占37％的碳质材料与氧化铝生产过程中产生的高铁含量的赤泥或铁矿砂或高铁含量赤泥与铁矿砂的混合物等按一定比例混合，实现了有害物质的综合利用。经研究，本专利技术的机理与废内衬中的碳物质以及氟化物、氧化物、氰化物有关，通过各物质之间以及与赤泥和/或铁矿砂的综合作用实现无害化处理，其有待进一步验证。同时，本专利技术将铝电解槽废内衬中的氟化物、氧化物和赤泥中的碱物质等作为助熔剂，实现了有害物质的充分利用和高温下的无害化转化，形成无害熔盐氧化物的溶体。此外，还将铝电解槽废内衬中的氰化物、碳、氮化铝、碳化铝等有害物质的能量综合利用和充分燃烧，进行有害转化无害的科学处理。此外，本专利技术的处理工艺还取得了较好的经济效益。具体地，以一座100万吨/年的电解铝厂为例，至少可产生的经济效益为：(1)年产生铝电解槽废内衬约4万吨，按照国家对固体废物排污收费为4000万元，填埋处理成本为8800万元，两项合计需1.28亿元。采用本专利技术的处理工艺，则可年节约1.28亿元。(2)采用本专利技术，年可处理赤泥月400万吨，节省排污费4.0亿元，年节省赤泥处理维护成本约2.0亿元。采用本专利技术的处理工艺，则可年节约6.0亿元。(3)因处理高铁含量赤泥和铁矿砂等，年可回收生铁月20万吨，以每吨生铁1200元计算，年创经济效益2.4亿元。下面结合具体地实施例对本专利技术的铝电解槽中废料的处理工艺进行举例说明。实施例1提取铝电解槽中的废内衬以及赤泥。将所述废内衬破碎至粒度为500μm的物料后，与所述赤泥进行均匀混合。在借助所述废内衬中的碳物质，所述废内衬中的氟化物、氧化物、氰化物以及所述赤泥中的含碱物质作为助熔剂的条件下，在高炉中进行反应得到铁和无害炉渣。分离铁和无害炉渣，将无害炉渣作为耐火材料的原料。其中，所述赤泥中Fe2O3的重量百分比为25％时，所述废内衬中炭阴极与赤泥混合的重量比为1:3。所述助熔剂的重量百分比为1％。实施例2提取铝电解槽中的废内衬以及赤泥。将所述废内衬破碎至粒度为25cm的物料后，与所述赤泥进行均匀混合。在借助所述废内衬中的碳物质，所述废内衬中的氟化物、氧化物、氰化物以及所述赤泥中的含碱物质作为助熔剂的条件下，在竖炉中进行反应得到铁和无害炉渣。分离铁和无害炉渣，将无害炉渣作为制砖的原料。其中，所述赤泥中Fe2O3的重量百分比为80％时，所述废内衬中炭阴极与赤泥混合的重量比为1:30。所述助熔剂的重量百分比为15％。实施例3提取铝电解槽中的废内衬以及铁矿砂。将所述废内衬破碎至粒度为500本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解槽中废料的处理工艺，其特征在于，所述处理工艺包括如下步骤：S1、提取铝电解槽中的废内衬以及赤泥和/或铁矿砂；S2、将所述废内衬经破碎处理后与所述赤泥和/或铁矿砂进行均匀混合；S3、在借助所述废内衬中的碳物质，所述废内衬中的氟化物、氧化物、氰化物以及所述赤泥和/或铁矿砂中的含碱物质作为助熔剂的条件下，进行反应得到铁和无害炉渣。

【技术特征摘要】
1.一种铝电解槽中废料的处理工艺，其特征在于，所述处理工艺包括如下步骤：S1、提取铝电解槽中的废内衬以及赤泥和/或铁矿砂；S2、将所述废内衬经破碎处理后与所述赤泥和/或铁矿砂进行均匀混合；S3、在借助所述废内衬中的碳物质，所述废内衬中的氟化物、氧化物、氰化物以及所述赤泥和/或铁矿砂中的含碱物质作为助熔剂的条件下，进行反应得到铁和无害炉渣。2.根据权利要求1所述的铝电解槽中废料的处理工艺，其特征在于，所述步骤S2中，将所述废内衬破碎至粒度为500μm～25cm的物料。3.根据权利要求1所述的铝电解槽中废料的处理工艺，其特征在于，所述步骤S2中，将所述废内衬与所述赤泥进行均匀混合，当所述赤泥中Fe2O3的重量百分比为25％～80％时，所述废内衬中炭阴极与赤泥混合的重量比为1:3～1:30。4.根据权利要求1所述的铝电解槽中废料的处理工艺，其特征在于，所述步骤S2中，将所述废内衬与所述铁...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜玉敬，赵青，
申请(专利权)人：江苏中商碳素研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32