一种废旧铝电解槽内衬和废阴极无害化高效资源回收的方法与流程

1.本发明属于化工技术领域，具体涉及一种废旧铝电解槽内衬和废阴极无害化高效资源回收的方法。


背景技术：

2.废旧铝电解槽内衬是电解铝工业中不可避免的废料，拆除的废槽内衬材料中，炭质材料约占70％，此外含有氟化物，三氧化二铝，铝铁合金等其它元素；废槽内衬的氟化物以naf、caf2和na3aif6形式存在，其中naf遇水易浸出f
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，危害性极大；caf2属稳定难溶的化合物，对环境无害；na3aif6受热易分解生成naf和aif3，因此na3aif6具有一定的危害性。
3.浮选法是利用特定的浮选剂从浆料中选取物质的一种分离方法；对废旧铝电解槽内衬的废旧阴极和其它废渣的偏光显微镜结构分析表明，浸入的电解质naf，na3aif6，ai
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等分布在阴极及耐火砖的裂缝与孔洞中，并和炭有明显的界面，通过物理破碎可以将二者分开；根据实验室和半工业试验测试，粉料的粒度以165um
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100um (100
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150目)为适宜，废旧电解槽内衬中的炭石墨化度达80％，与电解质的表面疏水性差异很大，并且电解质分布在炭块的裂缝和孔洞之中，与炭有明显的界面，通过物理破碎完全可以将二者解离开，这是废旧电解槽内衬浮选工艺的基础；翟秀静等人研究了捕收剂十二烷基苯磺酸钠，萘基羟肟酸，油酸和磺基水杨酸对铝电解槽内衬废旧阴极炭块中电解质与炭的分离，并考察了上述四种捕收剂对纯冰晶石和氧化铝的浮选及氟离子对浮选的影响，结果表明，捕收剂十二烷基苯磺酸钠，萘基羟肟酸和油酸效果较好。
4.然而浮选法具有工艺复杂和成本高昂的缺点：企业为了提高产出，增加相应的盐碱性药剂除氟，结果产出的效果出来的碳粉杂质大、碳含量低、其中还出现药剂成分，产出的氟化钙杂质大、氟化钙含量低，提取的冰晶石出现炭和药剂成分；虽然实现了对废旧电解铝内衬大无害化处理的目的，但是无法高效的回收资源。
5.由此可见浮选法虽然能够实现无害化处理，将毒危废变为一般固废，防止和减少环境污染，但并不能有效解决资源再利用的问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是针对现有技术存在的问题提供一种废旧铝电解槽内衬和废阴极无害化高效资源回收的方法。
7.本发明的具体技术方案如下：一种废旧铝电解槽内衬和废阴极无害化高效资源回收的方法，包括以下步骤：将破碎后的废旧铝电解槽内衬块、废阴极块、炉芯料、保温料、碳硅比反应料装炉至直流电阻炉内，直流电阻炉通电升温至2800℃
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3000℃绝氧燃烧35
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38h，冷却144h出炉后得到碳化硅块和石墨化阴极炭块；直流电阻炉绝氧燃烧过程产生的氟化物烟气进行脱氟除尘处理。
8.所述装炉步骤为：
1）炉底上下分层铺设：炉底下层铺石英砂和炭黑，上层铺碳硅比反应料，铺平夯实，所述石英砂层厚度为600mm，炭黑层厚度为150 mm，碳硅比反应料中的硅碳质量比为40：60；2）围炉芯：隔离板分别设于炉头两边围绕形成炉芯，外部固定炉墙；3）铺设炉底垫料层：在炉芯底部铺设厚度为150mm焦粒垫料层，；4）置入废旧铝电解槽内衬块和废阴极：在炉芯内中央部由下至上逐层铺设废阴极块层，在炉芯的外围围绕废阴极块由下至上逐层铺设废旧电解槽内衬块层，每铺设一层废阴极块层和废旧电解槽内衬块层，在该层废阴极块层以及废旧电解槽内衬块之间的间隙内填充焦粒或阳极粒；炉头铺设内侧30cm石墨粉，所述电解槽内衬块层和废阴极块层厚度为2000mm，石墨粉可保护炉头电极，防止高温烧损；5）铺设上部垫料层：在废旧电解槽内衬块和废阴极块上覆盖焦粒和硅碳比反应料作为上部垫料层，所述上部垫料层厚度为150mm；焦粒起降低灰分和防止硅气内窜，硅碳比反应料起保温作用，降低热损耗；硅碳比反应料起保温作用，降低热损耗；6）覆盖保温料：在炉芯两侧和顶层覆盖保温料层，所述炉芯两侧保温料层厚度为1500mm，所述炉芯顶层的保温料层厚度为700mm。
9.所述氟化物烟气脱氟回收处理的具体步骤为：氟化物等烟气通过烟气管道排入脱氟塔，脱氟塔内喷淋氢氧化钙溶液对烟气吸附反应生成氟化钙和钠盐废水的混合液，通过压滤机对氟化钙和钠盐废水的混合液进行固液分离，得到固体氟化钙和钠盐废水，钠盐废水通过超温蒸发器进行蒸发，得到钠盐。
10.本发明具有以下有益效果：本发明采用超高温绝氧燃烧工艺和脱氟回收工艺，不但能够完全的将废旧电解槽内衬中有毒成分排出并做无害化处理，同时将其它杂质和有害物质一起排出。
11.高温绝氧燃烧过程各阶段反应过程：第一阶段（1273～1700k）ch4、co、co2、氟化物等在排出；第二阶段（1700～2400k）碳化物生成（主要是碳化硅），并随之在更高温分解，碳原子热振频率增加，炭网间距缩小，向石墨化过渡；第三阶段（2400k以上）碳原子石墨晶体增长，石墨化度不断提高，晶体不断增长，不断吸热不断增长的过程；高纯增碳剂理化指标：c≥98.5%、s≤0.05%、灰分≤0.5%，通过超高温绝氧燃烧工艺完全可以做到废阴极石墨化指标达标。
附图说明
12.图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
13.对废旧电解槽内衬进行无害化处理和资源回收，包括以下步骤：直流电阻炉装炉：炉底下层铺石英砂，上层铺碳硅比反应料，铺平夯实，所述石英砂层厚度为600mm，所述碳硅比反应料中的硅碳质量比40：60；隔离板分别设于炉头两边围绕形成炉芯，外部固定炉墙；在炉芯底部铺设厚度150mm焦粒垫料层；在炉芯内中央部由下至上逐层铺设废阴极块层，在炉芯的外围围绕废阴极块由下至上逐层铺设废旧电解槽内衬块层，每铺设一层废阴极块层和废旧电解槽内衬块层，在该层废阴极块层以及废旧电解槽
内衬块之间的间隙内填充焦粒和石墨粉，所述电解槽内衬块层和废阴极块层厚度为2000mm；在废阴极块和废旧电解槽内衬块上覆盖厚度150mm的焦粒作和硅碳比反应料做为上部垫料层；在炉芯两侧和顶层覆盖保温料层，所述炉芯两侧保温料层厚度共为1500mm，炉芯顶层的保温料层厚度为700mm；超高温绝氧燃烧：直流电阻炉通电升温至2800℃
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3000℃，绝氧燃烧35h，自然冷却144h后拆除炉墙，随炉芯温度的下降逐渐扒去保温料，露出产品，清理炉芯两侧保温料，最后取出石墨化阴极炭块和碳化硅块；氟化物烟气脱氟回收：氟化物等烟气经过高温溢出随引风机的吸力随封闭式烟气管道进入100000风量脱氟塔含氢氧化钙液体对烟气进行冷却喷淋和吸附反应生生成氟化钙和钠盐废水的混合液并排入循环池，当液体中钠离子浓度达到58
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，利用污泥防腐泵将氟化钙和钠盐废水的混合液抽入压滤机进行固液分离得到固体氟化钙和浓度超标的钠盐废水，钠盐废水经过超温蒸发器对水和钠盐分离，水蒸发气体通过管道强制冷却降温变成达标水液体再次重复利用，蒸发后遗留的固体钠盐回收。
14.通过上述实施例对得到的石墨化阴极炭块和碳化硅块进行检测：碳化硅块中的sic含量在70%以上，每克碳化硅块中的氟化物含有12微克，每克石墨化阴极炭块中的氟化物含有53微克，石墨化阴极炭块中的灰分为0.18%、vdaf挥发份为0.12%,全硫含量为0.01%、固定碳含量为98.64%。
15.通过以上数据显示，废旧电解槽内衬经过无害化处理后变为碳化硅完全可以作为产品销售，废阴极经过超高温无害化后变为高纯增碳剂产品销售，并完全符合国家gb5085.3
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2007要求。