一种铝电解废碳渣的无害化处理方法技术

本发明专利技术公开了一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法，利用赤泥和/或铁矿砂对铝电解产生的废碳物质进行熔炼，生成铸铁和无害化的熔渣；包括如下步骤：（1）破碎处理；（2）混合；（3）还原熔炼。本发明专利技术一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法，通过将铝电解产生的废碳物质与制备氧化铝产生的高含铁物质混合，经高温还原进行无害化处理，该处理方法实现了资源的合理化利用，产生了巨大的经济效益；另一方面，将有毒有害的废弃物进行无害化转化，解决了环境污染问题，节约了巨大的废弃物处理成本，产生了巨大的经济效益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解废碳渣的无害化处理方法
本专利技术涉及废旧资源回收利用
，特别是涉及一种铝电解废碳渣的无害化处理方法。
技术介绍
铝作为国民经济发展的基础原材料之一，其应用十分广泛。铝通常是采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产的，在此过程中，以熔融冰晶石作为熔质，以氧化铝作为熔质，以碳素体作为阳极，以铝液作为阴极，通过直流电的作用，使电解质中的氧化铝与碳反应，生成铝和二氧化碳。预焙阳极炭块是以石油焦、沥青焦为骨料，煤沥青为粘结剂经煅烧、配料、混捏、成形、焙烧工艺后而生产的炭块，作预焙铝电解槽的阳极材料。这种炭块经过焙烧后，具有稳定的几何形状，并作铝电解槽的阳极，故称预焙阳极炭块，习惯上又称铝电解用炭阳极。预焙阳极炭块是预焙阳极铝电解槽的重要组成部分，其在铝电解过程中的主要作用为：参与铝电解过程中的电化学反应并把直流电流导入电解槽内；维持铝电解过程中的热平衡；维持铝电解过程中电磁场的相对稳定与平衡，尽力使电流分布均匀。但炭阳极的生产质量和铝电解过程中各技术条件的不稳定等因素，使得铝电解过程中炭阳极出现部分掉渣、脱落等情况而进入电解质中，影响铝电解槽的良好运行。为此，在铝电解的过程中，需要定期或不定期的对铝电解槽电解质中的炭渣进行打捞，或者在更换阳极及出铝的过程中，对铝电解槽电解质中的炭渣进行打捞。一般情况下，每吨铝所产生的碳渣约为10～30kg，我国是世界电解铝生产大国，2017年我国电解铝产量为3329万吨，约占世界电解铝总产量的55%，年产炭渣量约为333～1000吨。从铝电解槽中打捞出来的炭渣主要化学成分为碳、冰晶石、氟化钠、氟化铝、氟化钙、氟化镁、氟化锂、氟化钾和氧化铝等。这些含有氟化物的碳渣，铝电解槽的废炭阴极和残炭阳极目前大都采用自然堆放、掩埋等处理方式，对环境和地下水产生污染严重，还造成资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是提供一种铝电解废碳渣的无害化处理方法，能够解决现有铝电解废炭渣存在的问题。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法，利用赤泥和/或铁矿砂对废炭物质进行熔炼，生成铸铁和无害化的熔渣；包括如下步骤：（1）破碎处理：将废炭物质利用破碎机破碎至一定粒径备用；（2）混合：将破碎后的废炭物质与赤泥或铁矿砂中的至少一种按重量比例混合均匀；（3）还原熔炼：将步骤（2）中得到的混合物料置入冶金炉中，经还原熔炼，得到铸铁和无害化的熔渣，所述熔渣作为生产水泥或建材的原料。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述粒径为500μm～25cm。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，将废炭物质与赤泥混合，且所述废炭物质与赤泥的重量比为1:3～1:30，其中，所述赤泥中Fe2O3的含量为25～80wt%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，将废炭物质与铁矿砂混合，且所述废炭物质与铁矿砂的重量比为1:6～1:20，其中，所述铁矿砂中Fe2O3的含量为40wt%以上。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（2）中，将废炭物质与赤泥和铁矿砂的混合物混合，且所述废炭物质与赤泥和铁矿砂的混合物的重量比为1:7～1:25，其中，所述赤泥和铁矿砂的混合物中Fe2O3的含量为35～80%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述废炭物质为电解质中的废碳渣或废碳渣与废阴极炭块和/或残炭阳极的混合物。在本专利技术一个较佳实施例中，所述废碳渣与废阴极炭块或残炭阳极的混合物中，废阴极炭块或残炭阳极的添加量小于所述废碳渣添加量的5wt%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述废碳渣与废阴极炭块和残炭阳极的混合物中，废阴极炭块和残炭阳极的混合物的添加量小于所述废碳渣添加量的5wt%。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述还原熔炼的工艺条件为：温度1950～2000℃，时间为3～5h。在本专利技术一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述冶金炉包括高炉、竖炉、回转窑、隧道炉或和还原炉。本专利技术的有益效果是：本专利技术一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法，通过将铝电解产生的废碳物质与制备氧化铝产生的高含铁物质混合，经高温还原进行无害化处理，该处理方法实现了资源的合理化利用，产生了巨大的经济效益；另一方面，将有毒有害的废弃物进行无害化转化，解决了环境污染问题，节约了巨大的废弃物处理成本，产生了巨大的经济效益和社会效益；本专利技术实现了低成本的环保、节能和废物的综合利用，市场前景广阔。附图说明图1是本专利技术一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法一较佳实施例的工艺流程示意图。具体实施方式下面对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。本专利技术实施例包括：本专利技术揭示了一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法，其以铝电解槽生产过程中产生的含氟化物和氧化铝的废碳渣（也可添加一定数量的铝电解槽废炭阴极或残炭阳极），按照一定的粒度要求，经破碎后，与一定数量的氧化铝生产过程中产生的高铁含量的赤泥、铁矿砂或赤泥与铁矿砂的混合物混合均匀，在冶金还原炉内经过还原熔炼，在该还原熔炼反应过程中，废碳渣（也可添加一定数量的铝电解槽废炭阴极或残炭阳极）中的含碳物质作为还原剂，碳渣中的氟化物、氧化铝以及赤泥中的含碱物质作为助熔剂（约占各物料总量的1～16wt%），赤泥和/或铁矿砂中的金属氧化物，主要是氧化铁作为氧化剂，经过高温处理，使得金属氧化物被氧化成为相应的金属，其中主要为含量较高的铸铁，含碳物质被还原为二氧化碳或一氧化碳释放，助溶剂及其他物质形成了无害化的熔盐氧化物熔体，即无害化的熔渣，这些无害化的熔渣可以与赤泥或无害的槽内衬材料混合，制成新的耐火材料及制砖等建材，也可以作为生产水泥的原料等。实施例1（1）破碎处理：将废碳渣利用破碎机破碎至粒径500μm～25cm，备用；（2）混合：将破碎后的废碳渣与赤泥按1:3～1:30的重量比混合，赤泥中Fe2O3的含量为25～80wt%；（3）还原熔炼：将步骤（2）中得到的混合物料置入冶金炉中，在1950～2000℃的温度下经还原熔炼3～5h，得到铸铁和无害化的熔渣，得到的无害化熔渣可以作为生产水泥的原料，也可以作为生产建筑材料的原料，如耐火材料、砖等。其中，所用冶金炉包括高炉、竖炉、回转窑、或隧道炉和还原炉。实施例2与实施例1的区别在于，所述步骤（2）中，将破碎后的废碳渣单独与铁矿砂按1:6～1:20的重量比混合，铁矿砂中Fe2O3的含量为40wt%以上。实施例3与实施例1的区别在于，所述步骤（2）中，将破碎后的废碳渣与赤泥和铁矿砂的混合物按1:7～1:25的重量比混合，所述赤泥和铁矿砂的混合物中Fe2O3的含量为35～80%。实施例4与实施例1-3的区别在于，所述废碳渣中还添加有废阴极炭块，且废阴极炭块的添加量小于所述废碳渣添加量的5wt%。实施例5与实施例1-3的区别在于，所述废碳渣中还添加有残炭阳极，且残炭阳极的添加量小于所述废碳渣添加量的5wt%。实施例6与实施例1-3的区别在于，所述废碳渣中还添加有废阴极炭块和残炭阳极的混合物，且废阴极炭块和残炭阳极的混合物的添加量小于所述废碳渣添加量的5wt%。目前，国内处理铝电解槽生产过程中产生的废炭渣成本在1000元/t左本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法，其特征在于，利用赤泥和/或铁矿砂与废炭物质进行熔炼，生成铸铁和无害化的熔渣；包括如下步骤：（1）破碎处理：将废炭物质利用破碎机破碎至一定粒径备用；（2）混合：将破碎后的废炭物质与赤泥或铁矿砂中的至少一种按重量比例混合均匀；（3）还原熔炼：将步骤（2）中得到的混合物料置入冶金炉中，经还原熔炼，得到铸铁和无害化的熔渣，所述熔渣作为生产水泥或建材的原料。

【技术特征摘要】
1.一种铝电解产生的废碳物质的无害化处理方法，其特征在于，利用赤泥和/或铁矿砂与废炭物质进行熔炼，生成铸铁和无害化的熔渣；包括如下步骤：（1）破碎处理：将废炭物质利用破碎机破碎至一定粒径备用；（2）混合：将破碎后的废炭物质与赤泥或铁矿砂中的至少一种按重量比例混合均匀；（3）还原熔炼：将步骤（2）中得到的混合物料置入冶金炉中，经还原熔炼，得到铸铁和无害化的熔渣，所述熔渣作为生产水泥或建材的原料。2.根据权利要求1所述的铝电解废碳渣的无害化处理方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述粒径为500μm～25cm。3.根据权利要求1所述的铝电解废碳渣的无害化处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，将废炭物质与赤泥混合，且所述废炭物质与赤泥的重量比为1:3～1:30，其中，所述赤泥中Fe2O3的含量为25～80wt%。4.根据权利要求1所述的铝电解废碳渣的无害化处理方法，其特征在于，所述步骤（2）中，将废炭物质与铁矿砂混合，且所述废炭物质与铁矿砂的重量比为1:6～1:20，其中，所述铁矿砂中Fe2O3的含量为40wt%以上。5.根据权利要求1所述的铝电解废碳渣的无害化处理方法，...

【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