一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用。所述处理方法包括：对铝电解废阴极炭块进行破碎、筛分处理，获得微细颗粒物料和粗颗粒物料；对所述微细颗粒物料进行酸化处理，获得含碳元素浆料；以及，使所述粗颗粒物料、含碳元素浆料与镁源混合反应，制得含废阴极的胶凝材料。本发明专利技术提供的铝电解废阴极炭块的处理方法在处理过程中不产生高温含氟烟气和含氟废水，将铝电解废阴极炭块中的有害元素直接封存，并用于建筑材料中，保证了有害元素的不泄露；同时利用铝电解废阴极炭块的轻质、碳素活性等特点作为建筑材料的有益组成，实现铝电解废阴极炭块的固废利用。铝电解废阴极炭块的固废利用。铝电解废阴极炭块的固废利用。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用


[0001]本专利技术属于固废处理
，具体涉及一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用。

技术介绍

[0002]铝电解废阴极碳块是铝电解生产中电解槽大修时产生的工业废渣，因其在使用过程中浸入大量电解质，含氟量较高，且含有微量氰化物，被列入国家危险废物名录，属危险废物。为了解决高温含氟烟气和含氟废水问题，专利CN201910373382.5、CN200110006228.4、CN200110006228.4中提出了一系列以硫酸化焙烧为主的废阴极炭块处理工艺。
[0003]目前国内的处置方法主要为堆存与焚烧两种，其中堆存的方法占用土地资源，且为环境带来安全隐患；焚烧处置费用高，且无法综合利用，造成资源浪费.铝电解阴极由于受熔盐和铝液的侵蚀、冲刷及热应力等作用而变形、隆起、断裂，从而产生废阴极炭块。通常情况下，每生产1吨电解铝，会产生10kg左右的废阴极炭块，2018年全球电解铝产量6434万吨，产生废阴极炭块60万吨以上，数量巨大。
[0004]铝电解废阴极炭块主要含有F、Al、Na、C、Ca、K、Li、Si、N等元素，主要物相包括具有较高石墨化度的炭素、氟化钠、冰晶石、氟化钙、氧化铝、霞石、金属硅，以及冰晶石的过渡态物质等，物质组成相对复杂，固定碳含量通常在50％以上，且高度石墨化，发热量可达20MJ/Kg。槽龄短的废阴极固定碳含量及发热量甚至更高，与动力煤热值相当，其余氟化物则是电解质的重要组成，都是可再生利用资源。对废阴极炭块进行分离回收不仅有利于电解铝行业的可持续发展，还有可以实现良好的经济效益。目前废阴极炭块的处理可分为湿法及火法两种技术路线。湿法又可分为浮选法、化学法及浮选
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化学联合法等。火法包含高温挥发氟化物及制备炭素材料法，钢铁、水泥熟料、火力发电等协同处理及利用法，回转窑煅烧生产水泥原料法等。
[0005]虽然阴极处置技术及工业化有了很多研究，但受环保政策或技术成熟度的影响，实现工业运行的不多，如氟化物的化学活性大，嵌布粒度微细，因此采用湿法等难以完全将氟化物充分溶出，火法也容易生产含氟的固废；二次处理产生大量废水；高温下处理对设备性能要求高等。

技术实现思路

[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用，以克服现有技术的不足。
[0007]为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：
[0008]本专利技术实施例提供了一种铝电解废阴极炭块的处理方法，其包括：
[0009]对铝电解废阴极炭块进行破碎、筛分处理，获得微细颗粒物料和粗颗粒物料；
[0010]对所述微细颗粒物料进行酸化处理，获得含碳元素浆料；
[0011]以及，使所述粗颗粒物料、含碳元素浆料与镁源混合反应，制得含废阴极的胶凝材料。
[0012]本专利技术实施例还提供了前述的处理方法制备的含废阴极的胶凝材料，所述含废阴极的胶凝材料包括含废阴极的镁质胶凝材料；所述含废阴极的胶凝材料的密度为1.6～2.7kg/cm3。
[0013]本专利技术实施例还提供了前述的含废阴极的胶凝材料于制备建筑材料中的用途。
[0014]本专利技术实施例还提供了中的应用。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的铝电解废阴极炭块的处理方法在处理过程中不产生高温含氟烟气和含氟废水，将铝电解废阴极炭块中的有害元素直接封存，并用于建筑材料中，保证了有害元素的不泄露；同时利用铝电解废阴极炭块的轻质、碳素活性等特点作为建筑材料的有益组成，实现铝电解废阴极炭块的固废利用。
附图说明
[0016]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。
[0017]图1是本专利技术一典型实施方案中铝电解废阴极炭块的处理方法的流程示意图。
具体实施方式
[0018]鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，本专利技术的目的在于提供一种铝电解废阴极炭块的处理方法，该方法在处理过程中不产生高温含氟烟气和含氟废水，具体内容是将铝电解废阴极碳块经过前期处理，然后利用胶凝材料将处理的铝电解废阴极碳块进行重新利用的一种新的方法。
[0019]下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。
[0020]具体的，作为本专利技术技术方案的一个方面，其所涉及的一种铝电解废阴极炭块的处理方法包括：
[0021]对铝电解废阴极炭块进行破碎、筛分处理，获得微细颗粒物料和粗颗粒物料；
[0022]对所述微细颗粒物料进行酸化处理，获得含碳元素浆料；
[0023]以及，使所述粗颗粒物料、含碳元素浆料与镁源混合反应，制得含废阴极的胶凝材料。
[0024]在一些优选实施方案中，所述微细颗粒物料的粒径小于5mm。
[0025]在一些优选实施方案中，所述粗颗粒物料包括粒径为5～10mm的第一粗颗粒物料及粒径为10～50mm的第二粗颗粒物料。
[0026]进一步地，所述第一粗颗粒物料与第二粗颗粒物料的质量比为10～30∶70～90。
[0027]在一些优选实施方案中，所述处理方法包括：将所述微细颗粒物料与酸充分接触，并于10～60℃进行酸化处理0.5～4h，获得所述含碳元素浆料。
[0028]进一步地，所述酸包括盐酸，且不限于此。
[0029]在一些优选实施方案中，所述镁源包括氧化镁和/或氯化镁，且不限于此。
[0030]例如，氧化镁和/或氯化镁溶液。
[0031]在一些优选实施方案中，所述粗颗粒物料、含碳元素浆料与镁源的质量比为70～90∶10～30∶5～40。
[0032]在一些优选实施方案中，所述含废阴极的胶凝材料包括含废阴极的镁质胶凝材料，且不限于此。
[0033]在一些更为具体的实施方案中，所述铝电解废阴极炭块的处理方法包括：将废阴极炭块进行破碎、粒径等级筛分，对细微粒径的颗粒进行酸化，将粗粒径范围颗粒当做骨料制作为含废阴极镁质胶凝材料。该方法能将铝电解废阴极炭块中的有害元素直接封存，并用于建筑材料中，保证了有害元素的不泄露的同时，利用铝电解废阴极炭块的轻质、碳素活性等特点作为建筑材料的有益组成，实现铝电解废阴极炭块的固废利用。
[0034]本专利技术中的铝电解废阴极炭块的处理方法的流程示意图如图1所示。
[0035]本专利技术实施例的另一个方面还提供了前述的处理方法制备的含废阴极的胶凝材料，所述含废阴极的胶凝材料包括含废阴极的镁质胶凝材料；所述含废阴极的胶凝材料的密度为1.6～2.7本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝电解废阴极炭块的处理方法，其特征在于包括：对铝电解废阴极炭块进行破碎、筛分处理，获得微细颗粒物料和粗颗粒物料；对所述微细颗粒物料进行酸化处理，获得含碳元素浆料；以及，使所述粗颗粒物料、含碳元素浆料与镁源混合反应，制得含废阴极的胶凝材料。2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述微细颗粒物料的粒径小于5mm。3.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于：所述粗颗粒物料包括粒径为5～10mm的第一粗颗粒物料及粒径为10～50mm的第二粗颗粒物料；优选的，所述第一粗颗粒物料与第二粗颗粒物料的质量比为10～30∶70～90。4.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于包括：将所述微细颗粒物料与酸充分接触，并于10～60℃进行酸化处理0.5～4h，获得所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李积升，盛莉莉，侯殿保，曹萌萌，
申请(专利权)人：中国科学院青海盐湖研究所，
类型：发明
国别省市：