铝厂电解碳渣的实用处理工艺及技术
碳渣是铝在电解生产过程产生的物质，碳渣中含有大量的氟化盐(70％左右，主要是冰晶石)，如果将其作为废物丢弃，既造成氟化盐的损失，增加氟化盐消耗，又对环境造成污染。我司通过多次选矿试验并结合在客户处的使用经验，总结出了一套科学实用的处理工艺及技术。炭渣原料照片如下：
其主要化学元素及含量见下表。
炭渣回收提纯再生冰晶石工艺说明如下：
1、原料的破碎及预除铁：一般来料粒度为0-100mm,粒度分布不均，化学组成复
杂。特别是铁含量严重超标，并且铁是以聚团形式存在，如果直接磨矿选矿，会把粗粒铁磨成大量微细粒铁，直接影响后期铁含量的降低，所以要在前期
进行预选，减少后期除铁压力。方法为：在粗碎及细碎后加装磁力滚筒，提前选出颗粒铁。图示一如下：
图示二如下：
2、磨矿细度的控制：为了保证再生冰晶石纯度及回收率，必须使碳粉和冰晶石
达到尽量的单体解离，一般细度要控制在200目d85%以上。采用设备为球磨机和分级机形成闭路磨矿。因为炭渣中含有部分铝渣，在磨矿过程中会被滚磨成铝球，所以球磨机要采用格子式双仓球磨机，一仓放钢球，二仓放钢锻。
格子式球磨机可以把粗粒铝强制排出。一仓钢球主要作用是砸碎物料，二仓钢锻作用是把物料磨细，达到选矿所需细度。图示如下：
3、炭渣中铝粒的回收：经球磨机磨矿后，炭渣中所含铝粉会在球磨机中滚磨成
球，在球磨机排料段安装磨头筛即可把铝粒收集，每年回收的铝粒也是一笔不小的收入。图示如下：
3、浮选除碳：经分级机分级后产出矿浆需进入搅拌桶调配矿浆浓度同时加浮碳
药剂，矿浆浓度采用25-30%为宜。浮碳药剂及起泡剂的加入量要根据浮选现象做调整。不同地区，根据当地水温，药剂加入量会不同，高寒地区药剂量比温热带要高很多，高寒地区如果有条件可以通过加热矿浆来实现最佳选矿效果。采用浮选法对碳渣中的氟化盐进行回收利用，是现在回收率最高冰晶石品质最好的方法。不仅可以减少氟化盐的损失，提高资源的利用率。还避免了对环境的污染，有显著的经济效益和社会效益。浮选除炭采用二次粗选工艺，第二次粗选时要补加碳捕捉剂，强化碳的浮出。浮出碳粉通过泡沫槽汇集到沉淀池，再通过浆渣泵送到脱水机脱水后堆放销售。浮选除炭工艺图
示如下：
4、浮选除铁：除炭后的矿浆进入除铁浮选浮选机，加选铁专用药剂，捕捉微细
粒铁，微粒铁严重影响产品品质及白度，我司通过上百次实验，研究出了捕捉微粒铁的专用复合药剂，效果很好。
5、浮选脱硅：再生冰晶石要求二氧化硅含量＜0.36%，一是原料中含硅超标，
二是一些铝业公司管理不善，原料堆放时混进一些含硅物质，造成需通过浮选使硅含量达标。通过浮选脱硅可以使再生冰晶石中含硅量降到0.36%以下。
6、磁选除铁：浮选工艺可以除去微细粒铁，磨矿中产生的机械铁及原料中粗粒
铁需通过湿式除铁机除去，我司生产的带式除铁机，可以除去粗粒铁及机械
铁。湿式除铁机使用现场图示如下：
7、浓缩脱水：通过选矿工艺提纯后的再生冰晶石，用渣浆泵送入斜管浓密箱浓
缩，使矿浆浓度提高，为后期脱水提供条件，通过浓缩矿浆浓度达到40%以
上，同时浓密箱溢流水可以返回流程使用。浓密箱图示如下：
浓缩后矿浆浓度达到40%以上后进入圆盘真空过滤机，提供真空过滤，使含水量小于10%，达到可以干燥的条件。真空过滤机图示如下：
8、干燥：再生冰晶石要求含水量小于0.5%，建议采用微波干燥。入下图：
由于我司的碳渣浮选回收系统采用闭路循环配置，可以有效地防止原材物料及能源浪费，防止新的二次污染，溢流碳粉和底流电解质脱水后的选矿水作为回水再利用，节能节水，彻底改变了碳渣污染源，取得了良好的环境治理效果。浮选回收产品可直接用于铝电解生产中，改善了生产生活环境，减少了铝电解生产产生的有害废物对环境的污染，降低了生产成本，扩大了资源再利用，该技术具有广阔的工业应用前景。
铝工业是国民经济的基础工业，也是高能耗、高污染行业，其健康协调可持续发展越来越受到更多人的支持和关注。目前影响铝工业可持续发展的瓶颈问题主要是外排的固体废物，其中包括铝电解炭渣和废阴极炭块。 目前，世界电解铝工业均采用埃尔-霍鲁法生产工艺，即在冰晶石-氧化铝的熔盐体系中电解还原制取金属铝。据工业铝电解槽的氟平衡调查统计结果，每生产一吨铝平均消耗30kg氟（从冰晶石、氟化铝和其它氟盐换算得出），其中30～40%渗透入碳阴极中。按每吨铝计算，大约有10kg氟被电解槽的碳阴极吸收。 我国的电解槽一般在3～6年之后就要进行大修，大修时从电解槽刨出大量含有氟盐电解质的阴极炭块。随槽龄不同，废旧阴极炭块中的电解质含量有所不同，一般槽龄越长电解质含量越高。以4年槽龄的废旧阴极炭块来看，电解质含量约30～40%，大体上主要是氟化钠和冰晶石，其余为少量的氧化铝、氟化钙、碳化铝和氰化物等。 炭渣和废阴极炭块是铝电解工业中不可避免排放的废渣。到目前为止，炭渣和废旧阴极炭块仍露天堆放，可溶性的氰化物和氟化物侵占土地、污染大气和水体，已经引起人们的高度重视。国内外的铝电解企业和相关研究人员已进行了大量的研究工作和工业试验。但是由于处理成本过高和易于引起二次污染，尚未开发出一种足够经济环保从而被铝电解企业所广泛接受和推广的处理工艺，以彻底解决炭渣和废旧阴极炭块的污染和资源浪费问题。 炭渣和废阴极炭块的主要组成是炭和电解质，都是铝电解工业所用的宝贵原料。为了避免环境污染和提高经济效益，需要采用合理技术实现炭和电解质的分离回收。浮选法是一种低能耗、易操作的环保分离处理技术。东北大学对炭渣和废阴极炭块无害化和资源化进行了
铜冶炼炉渣混合浮选工艺研究及生产实践 张鑫，惠兴欢，朱江，杞学峰，王礼珊 （楚雄滇中有色金属有限责任公司,楚雄） 摘要：本文针对楚雄滇中有色金属公司铜冶炼过程产生的电炉渣、转炉渣进行了混合浮选研究。混合渣含铜，磨至细度为后进入浮选作业，通过二次粗选、二次扫选、粗精矿不磨三次精选的工艺流程，可获得铜精矿品位为，尾矿品位以下，回收率以上的工艺指标。在实际生产中，通过对工艺流程的改造，又进一步优化了浮选指标。 关键词：电炉渣；转炉渣；浮选 , , , , （ . ，，） :( ) . . ( ) . , ( ) . . : , , 引言 我国铜炉渣数量大，其中大量铜及相当数量的贵金属和稀有金属长期堆存，占用大量用地，严重污染环境。随着冶炼技术的发展，髙效率熔炼炉的应用，炉渣含金属量还有上升趋势。因此，开发利用铜炉渣资源具有重要意义和十分可观的经济效益。 近年来，国内外很多单位对铜渣的利用进行了不同规模的研究，主要集中在以下两方面：（）提取有价金属[]；（）生产化工产品和制备建筑材料等[]．尽管取得一定成绩，但是铜渣综合利用水平低，循环力度弱的状况仍未改变。铜渣的贫化方法有熔炼法和缓冷选矿法，选择何种方法，要根据渣中金属存在形态和经济效果的对比来决定。魏明安[]研究了转炉渣的特性和铜转炉渣选矿的一般特点。并在此基础上，针对国内某铜转炉渣中铜赋存状态复杂、嵌布粒度细及难磨等的特点，提出处理该转炉渣的适宜技术条件为阶段磨矿阶段选别，在浮选机充气量3.3L和高浓度浮选的条件下，取得了铜精矿铜品位、回收率为的实验室闭路试验指标。云南耿马铜渣由于其含铜品位低，回收利用难，研究结果表明，浮选可以很好地对其进行回收利用，浮选条件为：磨矿细度-0.074mm占、捕收剂用量为162g、活化剂硫化钠用量为3.4kg的条件下得到了品位、回收率的较好试验结果[]。宋温等[]针对某转炉冶炼厂的炉渣硬度大、难磨且氧化程度较高的情况，采用一粗一精二扫中矿循序返回的浮选流程。药剂采用丁黄药、松醇油。原矿品位为，得到了铜精矿品位，铜回收率的浮选指标。 采用选矿方法从炉渣中可以回收大部分铜，不但可获得一定的经济效益，而且还可实现铜资源最大限度的合理利用，这符合当前发展循环经济，建设节约型社会的基本国策。 铜渣的工艺矿物学研究 楚雄滇中有色金属有限责任公司冶炼厂采用的铜冶炼工艺为：富氧顶吹熔炼电炉沉降转炉吹炼，沉降电炉排出的渣含铜品位约～左右，转炉渣不返入电炉（品位约），转炉渣分解破碎后大部分进入艾萨熔炼系统，使得生产成本急剧增加，同时也会造成电炉渣含铜增加，每年损失大量铜金属，为此，需要对炉渣贫化进行专门研究。 铜渣的物理特性 楚雄滇中有色金属有限责任公司冶炼铜渣经缓冷后，外观呈黑色，松散容重2.4g，密度。性质比较稳定，嵌布粒度较细。铜渣含铁量很高，故它的质地致密、坚硬，莫氏硬度达到度，
1前言 铝电解槽是在高温熔盐状态下生产纯铝的生产设备, 电解铝生产主要以氧化铝为原料, 氟化盐为熔剂, 电能为热源, 在高温熔盐状态下进行的电化学反应中, 铝液沉积在阴极的表面, 由于电解质中钠离子浓度较高, 在阴极表面析出的还有金属钠。由于碳素阴极对电解质熔盐的湿润性较好, 阴极内衬不可避免地受到电解质、金属钠、铝液的浸蚀, 由于不断遭到浸蚀, 电解槽的内衬破坏, 故铝电解槽的寿命一般只有2～5年。 2 电解氧化铝 工业上大规模生产电解铝的主要工艺过程是一个熔盐电化学过程,主要生产原理是氧化铝与炭阳极在电流作用下于冰晶石熔融盐中生成铝和碳的氧化物 . 熔盐电解： 主反应：Al 2O 3 +2C → 2Al+CO+CO 2 副反应：AlF 3+C → Al+CF 3 Na 3AlF 3 +C → Al+NaF+CF 4 +F 2 NaF+C → Na+CF 4 电解过程中, 炭素阳极与氧反应生成CO 2 和CO 而不断消耗, 通过定期更换阳极块进行补充。电解槽散发的烟气中含有大量氟化物(含气态氟化氢和固态氟化物)、二氧化硫及粉尘等大气污染物, 是电解铝企业最主要的大气污染源。其产生量约为总氟20～40 kg/t，Al粉尘量也较大,大气污染负荷占整个电解铝生产系统的99%以上。另外, 电解车间有一定量的无组织排放烟气及少量的粉尘污染等。电解铝生产中的流程及主要污染源排放点(见图2)
阳极生产工序相对较多, 其生产过程中的污染源也相对较多, 主要包括: 石油焦煅烧窑, 及少量粉尘烟气; 沥青熔化器产生的沥青烟; 生阳极焙烧烟气包括残极氟气化挥发逸含SO 2 、沥青挥发性未完全燃烧部分以及填充焦细粉等; 实践出, 填充焦及沥青所含硫燃烧生成SO 2 证明, 阳极焙烧炉的大气污染负荷占阳极生产系统的2 /3以上。阳极生产工艺流程及污染物 排放治理流程(见图3)。
电解铝 铝电解质熔体中炭渣对电解生产的影响 詹磊 (青铜峡铝厂,宁夏青铜峡751603) 摘要:电解质中的炭渣对电解生产一般认为是有害无益的。但在青铜峡铝厂80kA 系列的生产实践中发现,电解质中存有适量的炭渣,在电解质与之分离良好的前提下对电解生产过程是有用的。尤其是对控制下料量,清亮电解质很有帮助。本文对此情况进行探讨并提出合理处理炭渣问题的一些简单看法。关键词:电解铝;电解质;炭渣;添加剂 中图分类号:TF821 文献标识码:B 文章编号:1002 1752(2000)06 002803 在霍尔-埃鲁法炼铝过程中,由于阴阳两级均使用碳素制品,故而电解质熔体中生成并存在炭渣就是不可避免的。就自焙槽而言,因为阳极是阳极糊(骨料焦+沥青制成)由直流电产生的焦耳热和电解槽自身的热量逐渐焙烧成的,阳极本体物质组成非常不均匀,在电解过程中更是容易发生选择性氧化使骨料焦粒脱落形成炭渣。所以自焙槽的炭渣是一个非常值得探讨的问题。 1 上插槽铝电解质中炭渣的来源 电解槽电解质中的炭渣可以从阳极、阴极以及电解过程中铝的二次反应等途径产生,主要是前二者。 1.1 碳阳极在电解过程中的选择性氧化 碳的多种结构取决于生成它们的材料以及生成机理。不同结构的碳有不同的反应活性。上插自焙槽阳极是由直流电产生的焦耳热和电解槽自身的热量逐渐焙烧成的。在此过程中作为骨料的石油焦颗粒组成阳极碳素的 框架!,作为粘结剂的沥青在焦化的同时填充 框架!的空隙形成阳极本体。尽管煤沥青所产生的碳结构与传统的石油焦结构最相似,但阳极焙烧温度是比较低的,其晶粒很少能等于石油焦的粒度。另外,焙烧反应是在各种不断变化的因素的影响下进行的,因此,自焙槽阳极物质的结构组成是不均匀的,并且随阳极糊的制成工艺和理化性能以及电解生产其它技术条件(如阳极总高、阳极糊的偏析程度、电解温度、阳极表面温度、阳极本体的温度分布等)的不同,其不均匀的程度也有所不同,在阳极本体中沥青的焦化物比石油焦有更高的 化学活性。这种差别导致了电解过程中的选择性氧化。活性大的优先氧化,造成阳极反应的不同步,使消耗较慢的骨料颗粒从阳极表面脱落成为炭渣。这是电解质内炭渣的主要来源。所以改进阳极糊生产工艺,优化其理化性能是减少炭渣产生的主要途径。但是在生产中炭渣并不是越少越好。一方面,要增加阳极本体物质的均匀性,需增加阳极糊的油比、小颗粒料的配比,而这种阳极糊所形成阳极的导电能力较差,增加了阳极电压降。另一方面,在生产中适量的存有炭渣对电解过程是有利的。1.2 阴极碳块的剥落、掉渣 电解槽的阴极是由预焙碳块和捣固糊砌成。在电解过程中,电解槽内的熔体是不断流动的。铝液携带着稀的氧化铝-电解质沉淀物不断地磨擦冲刷着阴极内衬表面,使阴极内衬表面碳粒被剥落下来进入电解质中成为炭渣。这一过程中如阴极表面存在蚀坑,因为流体在蚀坑处形成涡流,会使剥落过程加速。并且阴极碳块的石墨化程度越高,这一过程进行的越快。另一方面,电解质中的碱金属会与碳阴极发生反应(即碱金属离子对阴极碳块的渗透,这一反应随阴极碳块石墨化程度的降低而加剧),造成碳块体积膨胀并变得疏松多孔,也促进了碳粒的剥落。因此提高阴极碳块质量也是减少炭渣产生的一个方面,同时此过程也加速了电解槽的破损。文献和有关的实际应用表明,半石墨化的碳块在这一方面有较大的优势。 2 铝电解质中炭渣的存在状态及其对 电解生产的影响 收稿日期:1999-08-02 28 轻 金 属 2000年第6期
《铜冶炼炉渣回收铜》国家标准 编制说明 铜陵有色金属集团控股有限公司 2010年8月
《铜冶炼炉渣回收铜》国家标准编制说明 1、任务来源 根据中色协综字［2010］015号文件，关于下达2009年第二批有色金属国家、行业标准制（修）订项目计划通知，《铜冶炼炉渣回收铜》由铜陵有色金属集团控股有限公司负责起草，参加起草单位大冶有色金属集团控股有限公司。负责起草单位接到通知后立即成立标准编制小组。经过半年的相关准备，制定出本讨论稿。 2、铜冶炼炉渣回收铜产品简介 目前国内铜冶炼所采用的主要是熔炼和吹炼二道炼铜工艺，以往第一道工艺所产生的熔炼渣由于含铜量较低基本上作为废料丢弃，也有部分作为建筑行业添加剂销售。第二道工艺所产生的吹炼渣由于含铜量相对较高，有的厂家返回上道工序使用，有的采用选矿富集再利用。 由于近年来铜价较高，不少厂家对含铜量较低熔炼渣在投入和产出比进行了测算；同时，随着选矿回收技术的提高，各冶炼厂纷纷上马选矿厂回收熔炼渣中铜金属。 无论是熔炼渣还是吹炼渣所回收的铜，与井下和地表开采的铜矿物所选的铜精矿相比除含硫品位较低和粒度较细外，其性质基本相同，各冶炼厂都是把该产品与铜精矿配料使用。 3、标准编制前期工作 在编制标准期间，首先，进行了相关信息和资料的搜集。标准编制小组于今年6月至7月，先后前往云南铜业公司、大冶有色金属控
股公司、江西铜业公司、金川有色金属公司、中条山有色金属集团公司、祥光铜业公司、铜陵有色稀贵金属公司、铜陵有色金口岭矿业公司、铜陵有色天马山矿业公司进行实地考察调研，收集了大量的相关数据和资料，并取样进行了分析。 通过调研，基本掌握国内铜冶炼炉渣回收铜的生产和需求厂家的情况，覆盖面达到90%以上，应当说具有广泛的代表性。具体收集和分析的相关数据见附表。 4、标准编制原则 4.1本标准格式按照GB/T1.1-2009最新版本要求编写。 4.2本标准参考YS/T 318-2007《铜精矿》标准进行编写。 4.3本标准编制遵循“先进性、实用性、统一性、规范性”的原则，使标准制定具有可操作性。 4.4本标准充分考虑了使用单位的意见和建议。 5、标准中主要内容确定 5.1关于标准名称 标准的名称有三个可采用：“铜冶炼炉渣回收铜”、“铜冶炼炉渣回收铜精矿”、“铜冶炼炉渣渣精矿”，我们建议采用“铜冶炼炉渣回收铜”作为该产品的标准名称。该产品名称确定是为了区别于井下或地表开采铜矿物所选的铜精矿，来源于铜冶炼中。 5.2关于产品分类 根据调研所收集和取样分析的资料，按照精矿含铜品位高低不同确定为三个品级，三级品含铜品位不小于15%，一级品含铜品位不小
预焙阳极电解槽炭渣减少技术 作者：佚名来源：本站整理点击数：436 更新时间：2009-03-06【字体：小大】 预焙阳极电解槽炭渣减少技术 炭渣可以从阳极、阴极以及电解过程中铝的二次反应等途径产生。炭阳极在电解过程中的选择性氧化，阴极炭块的剥落掉渣，当电角质对炭渣湿润性较好时，两者分离能力差，炭渣悬浮在电解质中，与电解质混在一起不易分离，电解质熔体发黏，火焰喷出的电解质呈白色条状，可在固体电解质的断面上清楚地看到灰色或灰白色的夹渣，通过降低槽温，添加氟化铝、氟化镁，可促进炭渣与电解质的分离。 在电解生产正常时，电解质中的炭渣是以燃烧消耗的： 当电解质中炭渣生成量多，炭渣就不能完全燃烧，从而影响电解质的流动性，这时必须捞出炭渣。炭渣的产生也使阳极的消耗增大、阳极的消耗除了氧化产生的炭渣外，还有几种阳极的消耗方式， 铝用炭素阳极消耗方式有以下几种： （1）电化学消耗： （2）布达尔反应（Boundouard reaction）：炭阳极和CO2之间的发应为： 当温度超过930℃，反应几乎完全向右进行，约占总炭耗的2%～10%，对于自焙槽高达18%[109]。（3）空气燃烧：通常发生在阳极的顶部和暴露的侧面，如反应式（4-3）和式（4-4）。 预焙阳极顶部的温度可以从200℃变化到700℃。热力学计算表明，CO和CO2的分压比在400℃是0.2，在550℃就超过1。低温时式（4-3）占主导地位，在高温时式（4-4）占主导地位，对预焙槽通常在10%左右[110]。 （4）炭渣：炭渣造成的阳极消耗属于机械消耗，黏结剂沥青结焦活性大，它优先氧化后，大块的骨科焦粒就由阳极表面突出，并在重力作用和电解质搅动下，从阳极脱落，形成炭渣。一般占总炭耗的1%～10%。（5）二次反应：电解过程中产生的CO2气体可以和熔体中的还原性金属发生反应： 在以上五种阳极消耗方式中，电化学消耗占总炭耗的75%～90%，此外，大约还有12%是由二次反应所引起的电流空耗所造成[111]。文献[112,113]分析了阳极炭块氧化掉渣和裂纹掉块的危害，可能造成阳极长包、侧部漏电、阳极电流密度增加、炭阳极发热和电解质电阻升高等。当炭渣含量为0.04%时，电阻率
降低电解铝铝液直流电耗的生产实践 论坛iForum 降低电解铝铝液直流电耗的 生产实践 通过对电解槽电压的组成进行了仔细的分析,针对电压的各组成部分提出了有效 的控制措施,从而降低了电解铝铝液直流电耗,取得了良好的效果. 目徐卫东李芳块 2009年5月,有色金属振兴规划指 出,有色金属产业在我国产业发展关键 支撑材料的地位没有改变,产业发展的 基本面没有改变;同时指出,到2011年, 重点骨干电解铝厂吨铝直流电耗下降到 1.25万千瓦时以下,加强对吨铝直流电 耗低于I.2万千瓦时的电解铝关键工艺 等前沿共性技术的研发.今年5月,国务 院密集出台全面清理高耗能企业的优惠 电价措施,接着发改委发文,将对能源消 耗超过国家和地方规定的单位产品能耗 限额标准的,实行惩罚性电价.
以上这些国家政策有力地说明了, 电解铝企业必须坚持走节能路线才能生存和发展.目前,电解铝企业盈利能力的严重降低加上激烈的市场竞争,企业的生存受到严峻挑战,必须通过各种途径, 大力开展节能降耗,只有降低成本提高效益,企业才能实现可持续发展. 作为高耗能的电解铝企业,电的成 本占铝锭总成本的30%～40%,有效降低电耗是降低生产成本最有效,最直接的途径. 直流电耗的组成 W=2980×Vm/n 式中:w一～铝液直流电耗 (kW’h/t?A1) V一一电解槽平均电压(V) n一一电流效率(%) 由上式可知,直流电耗与平均电压 成正比,与电流效率成反比;而与电流 大小,时间长短无关.因此,降低铝液直 流电耗的途径一是降低平均电压,二是提高电流效率.但由于提高电流效率需
要许多技术条件的支持与配合,而且提 高的幅度不大,所以,许多电解铝企业主 要是通过降低平均电压来降低铝液直流 电耗.槽平均电压主要是槽工作电压,阳 极效应分摊电压,公用母线分摊电压构 成,即V平均=V工作+V母线分摊+V效应舒摊.某公司主要从降低电压方面着手研究降低 铝液的直流电耗. 降低槽工作电压 槽工作电压的组成:V1l=E}Vm +V电解鹰+V阴极+V母线’ 在槽-[作电压的构成中,除电解质 压降可降低的幅度相对较大外,阳极压 降,阴极压降具有一定的降低空间,而极 化电压和母线分摊电压在目前正常运行 槽的生产控制状态下降低的幅度很小. 因此,下面从降低电解质压降,阳极压降 及阴极压降来说明. I.降低电解质压降.在槽工作电压 的组成中,电解质电压降占相当大的部 分(35%～40%),为了节省电能,许多 电解铝企业都对这部分电压降进行过深
一、生产及公用工程危险因素分析 依据《企业职工伤亡事故分类》（GB6441-1986），结合本项目生产工艺技术、公用工程设施及现场勘查情况进行分析辨识，本项目存在的危险因素主要包括触电、火灾、其它爆炸、灼烫、起重伤害、中毒和窒息、高处坠落、车辆伤害、坍塌、机械伤害、容器爆炸、锅炉爆炸等。 1、触电 （1）电解铝生产过程中典型的触电事故可分为电击和电伤害两种情况。 电击：电解槽以低电压、高电流串联运转，电击事件并不严重。但在高压电源与电解车间联网路的连接点可能产生严重的电击事故。 电伤害：在铝电解生产中，其能源主要是直流电能，约占整个能源消耗的97﹪左右，在电解槽系列上，系列电压达数百伏至上千伏，尽管把零电压设在系列中点，但系列两端对地电压仍高达500V左右，一旦短路，易出现人身和设备事故。 （2）车间内电缆若没有采取有效阻燃和其它预防电缆层损坏的措施，电气设备接零措施不完善，临时性及移动设备的供电没有采用漏电保护器或漏电保护失灵的情况下，都可能发生电气设备漏电而引发的触电伤亡事故。 （3）如果高、低压供配电系统设计安装不合理；电气设备质量不合格；绝缘性能不符合标准，电气装置的绝缘或外壳损坏，未及时修复或更换；电气作业时，未采取相应的安全组织措施和技术措施；
电气设备发生意外故障；其他机械设备的电气控制部分发生故障；电工、操作人员未穿戴相应的劳动防护用品；保护接零或保护接地措施失效、违章作业等都有可能发生触电事故。 （4）变压器周围没有采取有效的隔离，也易发生触电事故。 （5）较高的建筑物（高压开关站、除尘系统的排烟烟囱等）所设避雷针及接地网如果发生故障，过电压将会危及人身安全。在高压开关站内有大量的架空高压电线和隔离开关，如果遇到雷雨天或大雾天，人员在开关站内行走或工作及易发生雷击事故。 2、火灾、其他爆炸 （1）铝电解槽因设备缺陷或其他外力因素发生泄漏，泄漏的高温铝液接触空气会引起燃烧，形成火灾。 在电解槽内若有水（车间顶部雨水进入等），由于水在槽内迅速膨胀而发生剧烈爆炸。 （2）电解槽的母线短路可能造成爆炸事故。 （3）电解铝生产中存在的粉尘主要包括铝合金粉尘和氧化铝、氟化铝等粉尘。如果生产时电解槽密闭罩密闭不好、电解槽门变形密封不严、机械排烟系统出现故障等都可能导致粉尘泄漏，若未能及时对其进行清理，造成粉尘积聚，形成爆炸性粉尘，当遇火花时，极易发生粉尘爆炸事故。 （4）抬包车运输过程中，熔融的高温铝液遇水发生反应形成大量水蒸汽，体积急剧膨胀，会发生剧烈爆炸。 （5）铸造车间电加热混合炉静置的高温铝液遇水发生反应形成大量水蒸汽，体积急剧膨胀，会发生剧烈爆炸。
铜冶炼渣包使用与管理技术标准 1. 适用范围 本标准规定了渣包的使用、维修与管理技术标准，适用于铜冶炼行业的渣包管理工作。 2. 渣包的使用与维修 2.1 渣包的正确使用 2.1.1新渣包在使用前必须有半年以上的自然失效时间，使用前对渣包进行认真的检查，确认渣包是否符合制作订货技术要求之检验要求。确认旧渣包焊缝是否达到渣包修理的焊接技术要求。 2.1.2 将渣包预热至250至300℃，条件允许应在包底垫0.5——1立方米的铜渣。 2.1.3 渣包在接渣时，要确保渣液的落点在渣包的底部中点，以避免渣液冲刷包壁。 2.1.4 装渣量要适中，在确保渣包车安全运行的前提下，力争多装。渣线应控制在包口下250——300mm处。 2.1.5 渣包满载状态下，不容许长时间让耳轴受力。如包体外表面温度达到300℃没能及时运往渣场，则只能让渣包就近缓冷至倾渣温度后再运往渣场，否则将会引起渣包变形。 2.1.6 满载后的渣包要及时运往渣场，坐包时，渣包底部应悬空，更不得将包底浸泡在积水中。 2.1.7 在满足渣选工艺的前提下，满载的渣包应自然缓冷四小时后再进行水淬处理。倾渣时，铜渣的温度应在200℃以上，即倾渣后渣包的余温应在150℃以上（至少应高于气温50℃以上并及时运往下渣口接渣）。 2.1.8 除在线所需的渣包数量外，至少还需要30%以上的备用包，用于在线轮换修整，即定期将一定数量的渣包退出生产线进行长达2——3个月的自然失效以
消除应力。 2.1.9 应有专职人员在每次使用前（即倾渣后）检查渣包是否有裂纹、变形、耳轴磨损、局部超温等现象存在。在点检中一旦发现微裂纹，及时退出生产线，进行修理。不得强行带伤使用。否则随着使用次数的增加，裂纹会不断扩展，最终导致修复困难，以致报废。 2.2 渣包的维修 2.2.1 渣包维修资质要求 2.2.1.1从事渣包修理的单位不仅要取得相应的焊接资质、具有一定的焊接技术、施工和管理实力，由于渣包的材料是通过特殊处理，不同于一般的铸钢件，所以应以对此材料有一定的了解、有过此类渣包修理经验的单位为优先单位。 2.2.1.2参与修理渣包的技术人员要求：技术人员需具备专业知识，焊工需具备焊接高级工以上资质。 2.2.2清除缺陷处理 2.2.2.1 清除缺陷前的加热处理：如果是开放性裂纹，最好是在倾渣后，渣包有一定的余温（温度150℃以上）及时对缺陷进行处理，否则需采用陶瓷电加热的方法将缺陷部位加热到150——200℃，然后对缺陷进行处理。 2.2.2.2 缺陷的清除：除较大的开放性裂纹采取碳弧气刨清除缺陷外，一般采用电动铣刀进行清除（清除时可以在常温状态下进行），以避免裂纹扩展。清除完成后采用着色探伤的方式确认缺陷是否彻底清除。 2.2.3 焊接 2.2. 3.1 焊前准备 （1）焊条（焊材）准备：根据缺陷所在位置的母材材质选用与之相匹配的焊条（焊材），按焊条的使用要求进行烘烤后转入焊条保温箱，随用随取。 （2）破口准备：对用电弧气刨处理的缺陷部位，打磨至金属光泽并修磨成“U”或破口角度大于45°小于60°以利于焊接。
铝电解槽废弃固体材料的综合利用 一、废旧阴极炭块的无毒化处理及综合利用 1、前言 2014 年我国原铝产量约2400万t（见表1），预计2015年全国电解铝产量将超过3000t，原铝产量连续11年居世界第一位。我国铝电解工业的技术装备水平已经进入世界先进行列，300KA、400KA、500KA系列大型铝电解系列已逐渐成为我国的主流电解槽，其经济技术指标也达到国际先进水平。 但我国的电解槽寿命与国外先进水平还有一定的差距。我国电解槽寿命一般在5～6年，而国外可以达到7～8年。铝电解槽在使用一段时间之后就要进行停槽大修。电解槽停槽后于槽钢壳中取出的废旧阴极炭块是铝电解过程中产生的数量巨大的固体废料，目前，我国在铝电解生产过程中产生的废旧阴极碳块大多采用堆存或填埋处理，而废旧阴极炭块是含氟量极高的危险废弃物，又由于废旧阴极炭块常含有少量的氰化物，这些氟化物和氰化物对环境将造成非常不好的影响，因此需要进行无害化处理。 通常情况下，每生产1t原铝约产生10～15kg废旧阴极炭块。照料此推算，目前我国每年将产生约22万t的废旧炭阴极，相当于每年丢弃电解质6万t，丢弃能源材料阴极炭7万t，同时有约3万t有害氟化物和约450t剧毒氰化物威胁着电解铝厂当地的生态环境，既浪费了价格不菲的电解质和阴极炭，又带来了严重的环境污染问题。如果加以利用，变废为宝，既能保护环境，又可以解决资源问题，符合我国可持续发展战略的要求。 表1：2014年1～12月我国主要地区原铝产量统计表 我国主要地区铝电解产生固体废料统计表 我国主要地区铝电解槽大修需用侧部异型炭块统计表
2、废旧阴极的组成与结构 1)废旧阴极中电解质的组成： 通过对铝电解槽废旧阴极炭块进行物相分析，得到废旧阴极的具体组成为（见表2）: 炭（C），冰晶石（Na3AlF6）、氧化铝(α-Al2O3，β-Al2O3) 、氟化钠(NaF) 、氟化钙( CaF2) 等，而跟据电解槽的部位不同，各组分的含量又存有差异。
电解铝碳素阳极消耗评述 刘海军 包头希望铝业铝厂阳极车间 摘要：电解铝过程中，碳素阳极的实际消耗远高于其理论消耗， 直接影响原铝的生产。本文在分析铝用碳素阳极消耗机理的 基础上，评述了电解铝生产中的诸多因素对碳素阳极消耗的 影响，这些因素包括：阳极电流密度、电解槽操作温度、添 加剂、炭渣消耗、阳极保护措施等。 关键词：铝电解炭阳极净消耗电流密度布达反应炭阳极是铝电解槽的心脏。炭阳极在铝电解过程中的消耗与其性能或质量有关，也与铝电解工艺条件有关。降低炭阳极净消耗可提高电流效率，增加铝产量、降低铝电解电耗和电解质温度以及延长炭阳极转换周期，从而提高铝厂的经济效益。 ⒈炭阳极消耗机理 炭阳极消耗机理可分为三类：电化学消耗；化学消耗；炭渣或粉尘消耗。 ⒈1电化学消耗 阳极炭耗中大部分是由电解过程电化学反应直接消耗的，在电解铝过程中，含氧络合离子在阳极的表面放电，和炽热的炭反应并放出CO2，CO2以气泡的形式离开电极，电解还原铝的总过程可以用下面的反应式来代表： Al2O3+3/2C=3/2CO2+2Al (1) 在电解的过程中阳极反应也有可能产生CO,反应式如下： Al2O3+3C=3CO+2Al （2）
如果反应（2）发生，阳极炭耗将是反应（1）的两倍。然而，一般认为反应（2）只有在很低的电流密度下才会发生，工业电流密度下，阳极反应生成按（1）进行，生成CO2阳极气体。 ⒈2化学消耗 化学消耗包括炭阳极空气氧化反应消耗、炭阳极与CO2布达反应消耗和铝电解副反应消耗。 ⒈⒉1空气氧化反应消耗 炭阳极发生空气氧化反应的部位有两处：炭阳极的顶部表面；电解质界面以上暴露的阳极侧部表面。炭阳极中炭与空气中氧发生下列氧化反应：Ｃ＋Ｏ２＝ＣＯ２ (3) ２Ｃ＋Ｏ２＝２ＣＯ (4) 研究表明：当温度低于727℃时，式（3）占主导地位；温度高于727℃时，式（4）占主导地位。在正常铝电解条件下，炭阳极上表面温度约小于427℃，炭阳极发生空气氧化反应主要生成ＣＯ２.除温度外，炭阳极中的某些杂质对炭阳极空气氧化反应也起催化作用。 ⒈⒉2炭阳极与ＣＯ２反应（布达反应）消耗 炭阳极与铝电解主反应式（2）产生的CO2的反应（布达反应），如式（5）所示。 C+CO2=2CO (5) 布达反应发生的部位有两处：炭阳极工作面（俗称炭阳极底掌）的孔隙中；浸在电解质中的炭阳极四周。此外，电解质中的炭渣也会与CO2反应。温度和炭阳极中的某些杂质（如Fe, Na，Ca等）会影响布达反应速率。 1.2.3铝电解副反应消耗
11、冰晶石熔剂的作用是什么? 答：冰晶石作为电解铝的熔剂；它的作用是：第一能较好地溶解氧化铝，并且所构成的熔体可在纯冰晶石熔点以下进行电解，并且流动性较好；第二在电解温度下，冰晶石一氧化铝熔液的密度比铝液密度要小10％，故电解出来的铝液能沉积在电解液下面的阴极上，这样可减少铝的氧化损失，又大大简化了铝电解槽的结构；第三，冰晶石具有良好的导电性；第四，冰晶石中不含有电位顺序比铝更正电性的金属杂质，能保证产品铝的质量，目前，冰晶石还是铝电解生产中最理想的一种熔剂。 12、铝电解为什么采用炭阳极? 答；在铝电解过程中，高温且具有很大侵蚀性的冰晶石熔液直接同电极接触。作为导电的阴阳两极的各种材料中，既能良好导电，又能耐高温，抗腐蚀、同时价格又低廉的唯有炭素材料。因此铝工业生产都采用炭素材料作两极。 13、系列电流是怎样流经电解槽的? 答：系列中的电解槽均是串联形式，直流电从整流的正极经铝母线送到第一台电解槽的阳极，然后经过电解质和铝液层导致到阴极，而又通过大母线导入第二台电解槽的阳极，这样依次类推，从最后一台电解槽阴极出来的电流又经大母线回到整流器的负极，使整个系列成为一个封闭的串联线路。 15、目前，在铝工业生产上的电解槽按阳极结构型式可分为多少种? 电解槽按阳极结构型式可分为两大类四种型式。 1）自焙阳极电解槽 a、旁插棒式b、上插棒式 2）预焙阳极电解槽 a、连续式b、不连续式 16、工业铝电解槽的构造有哪些? 答：工业铝电解槽的构造，主要包括阴极装置、阳极装置、母线装置、绝缘装置和集气装置。 17、预焙槽的阳极装置有哪些构成? 答：位于阴极槽体之上的阳极及附属部件结构均属阳极装置。预焙槽的阳极装置是由阳极炭块组和阳极提升机构组成。而阳极炭块组又由炭块、钢爪和铝导杆三部分构成． 18、预焙槽比自焙槽有哪些优点? 答；现在，世界上的预焙槽都向着大型化和现代化方向发 展，说明它具有明显的优越性：①预焙槽容量大，单槽产量增加，劳动生产率显著提高。②能源利用率有明显提高，阳极电压降低，电流效率高，吨铝电耗低。③生产中烟尘少，便于采用干法或湿法净化回收。④可实现高度的机械化和电子计算机的自动控制。 19、电解槽的槽型按阴极槽体结构可分为哪两种型式? 可分为有底槽和无底槽。 20、什么叫电解糟的“伸腿”? 在电解槽内，电解质疑固在侧部形成的斜坡叫“伸腿”，此“伸腿”起到保温，防止侧部漏电和规整炉膛的作用。 21、大型预焙阳极电解槽按加料方法又可分为几种? 可分为边部打壳下料和中间下料预焙槽。我们厂是属于中间打壳下料预焙槽． 22、电解槽的母线配置一般有几种方式? 一般分为四种方式：纵向排列单端进电的母线装置；纵向排列双端进电的母线装置；横向排列双端进电的母线装置；横向排列四端进电的母线装置. 25、当前电解铝采用冰晶石一氧化铝融盐法的优缺点是什么? 答，目前，世界上工业制取铝的唯一方法自然是冰晶石——氧化铝熔盐电解法。虽然各国都在研究新的制铝方法，但成效甚少。因此，冰晶石——氧化铝熔盐电解法仍有它的优越性。 ①工艺流程和生产设备比较简单，适于大规模工业性生产，并可直接得到高品位的纯铝。②
世上无难事，只要肯攀登 铜冶炼渣中铜的综合回收 铜冶炼渣选矿与自然矿石相比，选矿多一道炉渣缓冷工序，这也是渣选矿与自然矿石选矿最大差别之处，钢冶炼炉渣实际是一种人造矿石，这种矿石中的铜矿物颗粒与相组成取决于炉渣冷却方式与冷却速度，炉渣的冷却方式有三种：自然冷却、水淬、保温冷却+水淬，其中保温冷却+水淬有利于铜的浮选回收。炉渣中铜矿物的结晶粒度大小和炉渣的冷却速度密切相关，炉渣缓冷有利于铜相粒子迁移聚集长大，即在炉渣的缓冷过程中，炉渣溶体的初析微晶可通过溶解-沉淀形成成长，形成结晶良好的自形晶或半自形晶，同时有用矿物因此扩散迁移、聚集并长大成相对集中的独立相，使其易于单体解离和选别回收。目前，我国铜冶炼渣年产1100 万吨，含铜27.5 万吨，是二次铜资源的重要组成部分。铜冶炼炉渣的处理方式主要有火法贫化、湿法浸出和选矿富集几种。火法贫化的弃渣含铜高、能耗高、环境污染严重;选矿富集工艺虽然渣缓冷场占地面积大，基建投资较高，但铜回收率较高，选矿尾渣含铜可以控制在0.3%以内，并且渣中金银回收率较高、能耗低、成本低，因而被广泛应用。国内采用选矿富集处理铜冶炼渣的企业主要有白银有色集团、江西铜业集团、铜陵有色集团、大冶有色集团及祥光铜业集团等。 江西铜业贵溪冶炼厂、山东阳谷祥光铜业冶炼厂目前已成功应用铜冶炼渣缓 冷半自磨+球磨铜矿物浮选。新工艺，有效解决了铜冶炼渣中铜晶体粒度过细 导致难以单体解离、常规破碎因冶炼渣中夹带冰铜块导致的中细碎设备生产能力和运转率低等一系列技术难题，实现了钢冶炼渣中铜的有效回收。3 年应用数据表明，对于含铜2.7%左右的铜冶炼渣，获得的铜精矿品位大于26%，尾渣品位含铜低于0.3%。 白银有色集团排渔场堆存的白银炉渣约为700 万吨，并且毎年还在产出新的
铝电解炭素工艺教程
铝电解预焙炭素阳极生产工艺 前言 自1886年美国的Hall和法国的Heroult发明炼铝的基本方法——Hall-Heroult高温熔盐电解炼铝法以来，铝电解工业无论在工艺技术水平，还是在生产规模以及在自动化程度上均取得了突飞猛进的发展；尤其在近30年间，铝电解生产的电流效率由80％多提高到现在最高水平的96%，电解直流电耗由过去的16000多kWh/吨铝降低到现在的13000kWh/吨铝以下；在生产规模方面，铝电解槽由几仟安培的规模扩大到现在的320KA，甚至500KA。一个多世纪以来，工业铝电解槽经历了由小型预焙阳极电解槽、侧插式自焙阳极电解槽、上插式自焙阳极电解槽到大型预焙阳极电解槽的发展阶段；在自动化控制程度上，成功地开发出了控制精度高、系统鲁棒性好、具有明显的增产节能效果的电解过程控制系统。全世界年铝产量由二十世纪初期的6000吨/年发展到二十世纪末期的2000多万吨/年。这些进展可以说是基于人们对于Hall-Heroult炼铝法的基本原理有了更加深入的了解和认识。
铝电解生产过程中需要消耗大量的炭素材料，这些炭素材料因电解槽类型、电解生产用途、对其性能要求的不同，其规格型号有别，但生产工艺大同小异。铝电解用炭素材料主要包括：1）、预焙阳极 2）、底部炭块 3）、侧部炭块 4）、炭缝糊 其中以炭素阳极的消耗量为主，过去（10年前），在预焙铝电解生产中炭素阳极的消耗量达到了550-600Kg/吨铝，随着科学技术的发展，目前预焙阳极在铝电解生产中的消耗量降到了480Kg/吨铝以下，有的生产厂家通过技术革新甚至将阳极炭耗降到了440Kg/吨铝以下。 我国铝电解用炭素阳极的生产始于1963年，在郑州铝厂（现长城铝业公司）试生产成功。此后我国铝电解用炭素阳极生产迅速发展，白银铝厂、包头铝厂、青海铝厂、贵州铝厂、平果铝业公司、青海铝厂二期扩建的配套炭阳极生产车间、云南铝厂等阳极生产线的相继建成投产，使我国目前铝用炭素阳极的年产量较十年前成倍增长，形成了我国铝电解用炭素阳极生产的成熟
铝厂电解碳渣的实用处理工艺及技术 碳渣是铝在电解生产过程产生的物质，碳渣中含有大量的氟化盐(70％左右，主要是冰晶石)，如果将其作为废物丢弃，既造成氟化盐的损失，增加氟化盐消耗，又对环境造成污染。我司通过多次选矿试验并结合在客户处的使用经验，总结出了一套科学实用的处理工艺及技术。炭渣原料照片如下： 其主要化学元素及含量见下表。 炭渣回收提纯再生冰晶石工艺说明如下： 1、原料的破碎及预除铁：一般来料粒度为0-100mm,粒度分布不均，化学组成复 杂。特别是铁含量严重超标，并且铁是以聚团形式存在，如果直接磨矿选矿，会把粗粒铁磨成大量微细粒铁，直接影响后期铁含量的降低，所以要在前期
进行预选，减少后期除铁压力。方法为：在粗碎及细碎后加装磁力滚筒，提前选出颗粒铁。图示一如下： 图示二如下：
2、磨矿细度的控制：为了保证再生冰晶石纯度及回收率，必须使碳粉和冰晶石 达到尽量的单体解离，一般细度要控制在200目d85%以上。采用设备为球磨机和分级机形成闭路磨矿。因为炭渣中含有部分铝渣，在磨矿过程中会被滚磨成铝球，所以球磨机要采用格子式双仓球磨机，一仓放钢球，二仓放钢锻。 格子式球磨机可以把粗粒铝强制排出。一仓钢球主要作用是砸碎物料，二仓钢锻作用是把物料磨细，达到选矿所需细度。图示如下： 3、炭渣中铝粒的回收：经球磨机磨矿后，炭渣中所含铝粉会在球磨机中滚磨成 球，在球磨机排料段安装磨头筛即可把铝粒收集，每年回收的铝粒也是一笔不小的收入。图示如下：
3、浮选除碳：经分级机分级后产出矿浆需进入搅拌桶调配矿浆浓度同时加浮碳 药剂，矿浆浓度采用25-30%为宜。浮碳药剂及起泡剂的加入量要根据浮选现象做调整。不同地区，根据当地水温，药剂加入量会不同，高寒地区药剂量比温热带要高很多，高寒地区如果有条件可以通过加热矿浆来实现最佳选矿效果。采用浮选法对碳渣中的氟化盐进行回收利用，是现在回收率最高冰晶石品质最好的方法。不仅可以减少氟化盐的损失，提高资源的利用率。还避免了对环境的污染，有显著的经济效益和社会效益。浮选除炭采用二次粗选工艺，第二次粗选时要补加碳捕捉剂，强化碳的浮出。浮出碳粉通过泡沫槽汇集到沉淀池，再通过浆渣泵送到脱水机脱水后堆放销售。浮选除炭工艺图 示如下：
【摘要】本文对铝电解质中碳渣的形成过程及铝电解生产的危害进行了分析和讨论，并提出了减少碳渣的措施。 【关键词】碳渣铝电解危害 在冰晶石——氧化铝的溶盐电解预焙槽中，阳极碳块作为铝电解的心脏部分，一直被人们所关注，其质量的好坏，直接影响着电解的进行和产品的质量。如果碳块的质量达不到要求，将在铝电解质溶液中产生过多的碳渣，对铝电解过程产生一系列不利的影响，譬如造成电解质电压升高，导致热槽的产生，这不但引起电解消耗的增加，而且当热槽产生时将恶化铝电解的生产的诸多技术经济指标，同时对电解槽的寿命也有影响，因此探讨如何减少和控制电解生产过程中碳渣的产生，就成为一个新的课题。 一、碳渣的产生 1.由于预焙块质量的不合格造成氧化从而产生碳渣。预焙碳块是由石油焦、沥青焦、沥青通过破碎、煅烧、配料、混捏等工序烧制而成，如果采用的原材料及工艺不合乎要求就会产出不合格的碳块。如：耐压强度低、空隙度大、杂质大等，从而导致阳极的氧化和碳粒在阳极表面的脱落进入电解质中形成碳渣，有时会形成掉块和裂缝，在电解质的冲蚀和洗刷下，形成碳渣。由于碳块质量而引起的碳渣是生产中碳渣形成的主要原因。 2.二次反应生成游离的固态碳。铝电解过程中的二次反应，不仅降低电流效率，而且还带来另一方面的不利的影响，即溶解在电解质溶液中的铝将阳极气体中的CO2和CO还原C，在电解质溶液中形成细微的游离态碳渣。 其反应有两种： 第一种反应为，在电解质的溶液中溶解的铝与CO2反应生成CO，而CO又与AL反应生成C，即： 2AL（溶解）＋2CO2=AL2O3＋3CO（1） 2AL（溶解）＋3CO=AL2O3＋3C（2） 第二种反应为，电解质中的铝直接将CO2还原成C， 3AL（溶解）＋3CO2=2AL2O3＋3C（3） 在上述两种反应中反应（3）对于在铝电解质中生成碳渣的作用，比反应（2）的作用要大，但这两种反应所产生的碳渣，不是电解质溶液中产生碳渣的主要原因。 3.阴极碳素内衬的冲蚀剥落 在铝电解过程中，阴极碳素内衬的剥落和碎裂是铝电解溶液中产生碳渣的又一来源。铝电解槽启动后由于钠的渗透，电解质溶液和铝液的侵蚀和冲刷，阴极碳素内衬不久就会产生剥落，钠的对阴极碳块的渗入，是引起剥落的主要原因，钠的渗入使碳块内部产生应力，导致碳块体积膨胀，并变得疏松多孔，从而剥落形成碳渣。二、碳渣对电解过程的危害 1.铝电解溶液中的碳渣，导致电解质的电阻增大，其结果造成电解质电压降的升高，增加铝电解生产的电能消耗。据具有关专业人士报道，当铝电解质溶液中的碳渣含量达到1%（重量）时，电解质导电率约降低11%，由此可见碳渣对电解质的导电率的不利影响是极为显著的，碳渣的颗粒越小，对降低电解质的导电率的作用越大。 2.铝电解质溶液中的碳渣导致热槽产生，当电解质中的碳渣积累到一定浓度时，由于比电阻的增大，必定造成电介质电压降升高，从而使电解槽两极间的电能收入额外增加，对于槽工作电压和其它技术条件摆布正常的电解槽来说，两极间由于电解质溶液含碳，导致其电压升高而增加的这部分电能收入不为电解过程所必须；其唯一的消耗途径是转化为热量释放出来，结果引起电解质溶液过热，槽温上升，产生热槽，这样对电解生产是极为不利的，不但造成电能的无谓消耗，同时会使电解槽的阴极受到损坏，影响槽寿命，此外在处理热槽时，还消耗大量的氟化盐，故其危害作用是
1 固体废物大修废渣的成因及危害 电解铝生产是金属铝的主要生产办法，其原理是：用电解溶液在氧化铝中完成单质铝电解。电解溶液中的添加剂主要成分为氟化盐，氟化盐除了参与到电解槽的电解过程，还有一部分直接被电解槽衬里所吸附。据行业内统计数据显示，在1 t 铝的生产过程中，就会有5~6 kg 的氟被电解槽所吸附。经过以上剖析得出，大修废渣主要是由电解铝厂电解槽的大修形成的，废渣中含有很多的氟。当电解铝厂产能为20 万t 时，相应的废渣可高达6000 t， 这严重威胁着周围的环境，长此以往难免会引起地下水及蓄水池内水源的污染，这也是铝厂周边严重水污染的主要原因。 2 工业固体废弃物的常规处理方式 固体废物的发生常常伴随着工业生产。目前，固体废物的处理办法主要有：（1）固体废物处理前的预处理，采用粉碎、压缩等手段对固体废物进行集中处理，使其满足一定的处理要求。（2）物理法处理方式。（3）
化学法处理方式。（4）最终处理方式。固体废弃物根据其性质及材料的差异，往往没有固定的处理方式，填埋、焚烧、海洋丢弃等是常见的处理方法。 3 固体废物及大修废渣的无害化处理分析 对于大型电解槽，在替换内衬时出现的大修渣，电解铝生产约3%，浸出液中可溶性氟浓度的保持质量可到达1000 mg/L 以上，远高于《危险废物鉴别标准》的100 mg/L，并且有含氰化物，应该归类于危险废物。 大修炉渣主要是耐火砖和阴极炭块，无害化处理和应用的案例不多。阴极炭块浮选酸洗工艺可用于回收碳和氟化钠，在宁夏以前的成功案例中，耐火砖可用石灰石固化稳定，作为一般的固体废物处理，河南省电解铝企业大多使用这种的处置方式。 4 无害化处理技术的具体应用 常规的废渣处理方式难免会存在渗漏危险，目前无害化处理技术主要为：
第42卷第3期非金属矿Vol.42 No.3 2019年5月 Non-Metallic Mines May, 2019 目前全世界的金属铝工业生产仍在沿用一百多年历史的Hall-Heroult原理，即冰晶石-氧化铝熔盐电解法生产金属铝[1]。电解铝渣是工业生产过程中在铝电解槽里产生的废弃渣。电解过程中萤石、冰晶石等助熔剂在高温条件下，与电解槽阴极炭块直接接触发生热力学作用、物理机械冲蚀作用、电解质渗透引起熔盐反应、电化学反应而生成的松散状灰渣[2]。近几年我国已成为世界铝产业大国，随着铝工业的快速发展，铝产量迅猛增长，电解铝渣外排量也在逐年增长，其污染问题也显得越来越突出[3-4]。在面临节能减排、资源综合利用和二次资源重复利用的大背景下，如何将电解铝渣变成有用资源亟待解决。 本研究以某电解铝渣为原料，采用浮选法将电解铝渣中炭质脱除，以提高尾矿灰分，即增加冰晶石的百分含量，作为助熔剂在电解铝的工业生产中被二次利用，这不仅解决了电解铝渣堆放占地问题，还可以降低生产成本，对电解铝工业的生产和环保有着重要意义。试验中同时观察、分析在微观结构下，浮选尾矿中炭质与非炭物质（冰晶石等矿物）解离情况与吸附关系，这为确定磨矿浮选的解离粒度提供了依据。 1 试验部分 1.1 原料试验原料为某电解铝厂的电解铝渣。电解铝渣呈黑色颗粒状和显见灰白色熔渣状固体，颗粒直径为0.01~1 mm，灰白色熔渣直径大于50 mm，且形状不规则，有较多的孔隙。原料烧失量为32%。将原料烘干、研磨，进行X射线衍射分析和化学成分分析，原矿的X射线衍射分析见图1。电解铝渣主要元素组成（w/%）为：C，3 2.10；N，0.33；O，12.31；F，22.04；Na，18.77；Al，10.10；Si，1 3.02；Mg，0.59；Ca，3.17；Fe，0.66。 图1 电解铝渣原矿X射线衍射测试结果 使用布鲁克D8 advanced X射线衍射仪对电解铝渣原矿进行XRD分析。电压40 kV，电流40 mA，Cu 靶，起始角5°，终止角80°，扫描速度0.06（°）/s。由图 浮选法脱除电解铝渣炭质试验研究 李彩霞?安红运*?白?阳?刘高全?王国良?刘?鑫 （辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁阜新 123000） 摘 要 为脱除电解铝渣中的炭质并回收有用组分，实现矿物的综合利用，通过浮选试验，考察不同球磨时间和不同种类捕收剂对电解铝渣尾矿中脱除炭质效果的影响，并确定最佳的试验条件。结果表明：在球磨时间15 min，捕收剂乳化油用量4 kg/t，起泡剂2#油用量4 kg/t的条件下，经过“1精3扫”试验流程可将尾矿灰分提升至97.38%。处理后的电解铝渣可作为助熔剂在电解铝的工业生产中被二次利用。 关键词 电解铝渣；浮选；炭质；综合利用 中图分类号：TD923文献标识码：A文章编号：1000-8098(2019)03-0066-03 Experimental Study on the Removal of Electrolytic Aluminum Slag by Flotation Li Caixia An Hongyun*Bai Yang Liu Gaoquan Wang Guoliang Liu Xin (College of Mining, Liaoning Technical University, Fuxin, Liaoning 123000) Abstract In order to remove carbon from electrolytic aluminium slag and recover useful components to realize comprehensive utilization of minerals, the effect of milling time and different kinds of collectors were investigated through flotation tests, and the optimum test conditions were determined. The results show that the ash content of tailings can be increased to 97.38% through the process of "1 cleaning and 3 scavenging” under the conditions of 15 min milling, 4 kg/t emulsified oil and 4 kg/t 2 # oil. The treated electrolytic aluminium slag can be used as a cosolvent in the industrial production. Key words electrolytic aluminum slag; flotation; carbonaceous; comprehensive utilization 收稿日期：2019-03-11 基金项目：辽宁省教育厅青年项目（LJ2017QL026）；辽宁省高校重 大科技平台煤炭资源安全开采与洁净利用工程研究中心开放研究基 金（LNTU17KF17） * 通信作者，E-mail：an821920827@https://www.doczj.com/doc/db12568634.html,。 - 66 -