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![铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s1/m/ecc54bc5bcd126fff6050b34.png)
专利名称：铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法专利类型：发明专利
发明人：陈俊贤,王建军
申请号：CN201110081352.0
申请日：20110401
公开号：CN102161049A
公开日：
20110824
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明涉及一种铝电解槽废旧阴极炭块的综合利用方法，其特征是：将经过分拣、破碎、磨粉、除灰及干燥后的废旧阴极炭块作为高炉炭块、电炉炭块、电解槽阴极炭块、电解槽侧部炭块、电解炭块、自焙炭块或碳素糊料生产用原料使用。
本发明实现了危险废物、难以实际处置应用的阴极炭块的循环再利用，实现了铝电解槽废旧阴极炭块的无害化处理和综合利用，变废为宝，同时减少了无烟煤、冶金焦、沥青焦及石油焦的使用，节约了资源，降低了生产成本。
申请人：陈俊贤
地址：755100 宁夏回族自治区中卫市中宁县中宁工业园区石碱公路西侧锦宁铝镁新材料公司国籍：CN
代理机构：宁夏专利服务中心
代理人：徐淑芬
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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。
(2023)年处理3__吨铝电解废阴极炭块资源化综合利用项目环评报告书(一)2023年处理3__吨铝电解废阴极炭块资源化综合利用项目环评报告书项目背景该项目旨在处理3__吨铝电解废阴极炭块，并将其资源化综合利用。
废铝电解废阴极炭块中所含的高纯度炭素、铝等元素资源具有较高的再利用价值。
污染环境及影响废阴极炭块的处理及不当存储是对环境造成污染的主要因素之一。
目前，废弃的铝电解阴极炭块在许多地区被垃圾堆积场或工业垃圾场非法倾倒，导致环境受到了极大的危害。
方案本项目拟采取炭黑回收、有机化学品制备和铝钢制造等工艺，通过资源化综合利用，达到科学、高效、环保的处理效果。
环境影响评价在项目筹备、建设及运营期间，将严格落实环境保护政策和措施，监测和控制大气、水、噪声等环境中的污染指标，确保项目的环保效益。
同时，开展公众参与，让公众了解项目的重要性和可行性，增强社会公众的环保意识。
结论本项目的实施将对当地社会经济的持续发展、资源再利用和环境保护方面产生积极的促进作用。
同时，本项目的实施也是国家推进绿色经济发展、加强环境保护工作的重要举措之一。
安全评价对于废阴极炭块资源化综合利用项目，安全评价是非常重要的一部分。
项目工艺的环节及工作场所都需要进行科学合理的安全评价，以确保项目运营期间能够保障工作人员安全，防止事故发生。
风险管控在项目实施过程中，项目负责人需要制定详细的风险管控计划，通过合理的风险控制措施，降低项目实施过程中可能发生的损失风险。
社会效益烟台市对环保的投入力度不断增长，废弃铝电解阴极炭块的综合利用体现着社会环保提高和资源节约的需求。
基于此，对于该项目社会效益的考虑是非常关键的一环。
该项目的实施可以缓解供能压力，同时也可以是彰显城市创新能力的展示平台。
环境治理措施该项目需要开展生态与环境影响论证工作，对空气、水、噪声、固体废弃物处置等环保问题进行科学分析，制定相关的治理措施，确保项目实施能够符合环保标准。
结语随着现代工业和结构环境的日益复杂化，废阴极炭块的合理综合利用也成为了中国当代环保问题中的一个重要议题。
铝电解废旧阴极中碳和电解质的分离及回收利用铝电解废旧阴极中碳和电解质的分离及回收利用近年来，随着工业化的快速发展，铝产量急剧增长，导致铝电解废旧阴极的数量不断增加。
废旧阴极中含有大量的碳和电解质，若能有效地分离和回收利用，不仅可以减少资源的浪费，还能对环境产生正面的影响。
首先，我们需要了解铝电解废旧阴极的特点。
废旧阴极通常由碳块和铝金属组成，以及一定量的电解质。
碳块作为阴极主体材料，不仅含有大量的有机碳，还含有一定量的铝金属。
电解质则主要由氟化铝和铝酸盐组成，其功能是提供离子导电和维持电解质中铝含量的稳定。
针对废旧阴极中碳和电解质的分离，目前主要采用的方法是热处理。
热处理可以通过提高温度将碳和电解质分离，但这种方法存在能源消耗大、产生有害气体以及对环境造成污染等问题。
基于上述问题，我们提出了一种新的分离和回收利用方法——机械化学分离法。
该方法首先采用机械方法将废旧阴极块破碎成小颗粒，然后在化学溶液中进行浸泡。
在溶液中，碳块中的有机碳和铝金属会与溶液中的特定化学物质发生反应，使碳块中的有机碳得以溶解。
而电解质则会沉淀于溶液中，经过沉淀和过滤等步骤，可以将电解质从溶液中分离出来。
但是，机械化学分离法也存在一定的缺陷。
首先，机械化学分离法无法完全除去碳块中的有机碳，因为有机碳在机械处理和化学反应过程中可能无法充分溶解。
其次，电解质的回收仍需进一步优化，以提高回收效率。
针对以上问题，我们提出了进一步的改进方案。
对于碳块中的有机碳，可以引入高温氧化和煅烧等处理方法，将有机碳转化为二氧化碳和水蒸气，从而实现有机碳的完全分解和回收。
对于电解质的回收，可以考虑利用膜分离技术或离子交换技术，通过膜的选择性渗透性或离子交换树脂的吸附选择性，将电解质与其他杂质分离。
同时，我们还应关注废旧阴极的综合利用方面。
除了碳和电解质的分离和回收，废旧阴极中的铝金属也具有很高的价值。
可以利用电解法将废旧阴极中的铝金属再次提纯，以实现铝金属的循环利用。
铝电解废旧阴极炭综合利用进展摘要：废旧阴极含有对环境危害的氰化物和氟化物，不经处理直接堆放废旧阴极炭块会对环境造成极大的影响，甚至威胁到动植物的生命安全，且废旧阴极中碳、氟含量高，具有高的回收利用价值，无害化处理废旧阴极炭块是研究的重点。
目前很多专家学者已经做出了大量的研究工作，并且成功回收利用了其中的炭、氟和一些电解质材料，取得了一定进展，但尚无值得推广的高效资源化的工业化处理方法，如何高效资源化且无害化处理废旧阴极炭块仍然是各国学者研究的重点和难点。
国内外采用的浮选法、高温燃烧法和化学浸出法处理三种方法相比，浮选法虽然成本相对不高，但回收效率不高仍是工业生产面临的问题，高温燃烧法可以回收氟，但是炭被燃烧，造成了资源浪费，化学浸出法可以提取高品质产物，但是工艺流程复杂、成本高，仍需进一步优化。
在回收过程中实现阴极炭块中的碳氟分离，简化生产工艺、降低生产成本、实现低成本回收与无害化排放仍是未来的研究方向。
本文主要分析铝电解废旧阴极炭综合利用进展。
关键词：电解铝；废旧阴极炭块；碳氟分离；回收利用引言金属铝在各工业领域都有着非常广泛的应用，平均每生产1ｔ铝就有30～50kg废旧阴极产生，其中废旧阴极含有的可溶氟和氰化物都是有毒物质，被定性为危险废物，对环境存在潜在污染风险，随着全球环保意识的提高和我国可持续发展战略政策的出台，对铝电解废旧阴极进行综合利用既有利于缓解环境压力，又能够变废为宝，产生经济效益，具有重要的研究意义。
现有处理废旧阴极的方法主要有高温焙烧法、化学浸出法、物理分离法等，这些方法可实现碳、氟分离，回收电解质中的有价元素。
1、铝电解废旧阴极来源和主要成分在电解铝的工业生产过程中，电解槽经高温、化学、机械冲蚀、电解质渗透等作用，槽中的炭质阴阳极在使用一段时间后会出现破损，通常电解槽使用５～８年就需要大修一次，而废阴极炭块主要来自于电解槽大修时阴极的更换。
2、铝电解废旧阴极炭块回收利用现状国内外关于铝电解废旧阴极炭块的回收与利用研究主要分为两类：一是回收废旧阴极炭块中的有价值成分，二是对废旧阴极炭块进行无害化处理后用于制备炼钢增碳的原料等。
科技成果——铝电解槽废阴极炭块的综合利用技术开发单位
东北大学
成果简介
铝电解槽大修后产生大量的危险固体废弃物，主要是废阴极炭块和耐火材料。
目前铝电解固体废料尚未得到合理的利用，均采用填埋的方法处理。
废阴极炭块中含炭约65-70%，电解质15-25%，金属钠5-10%。
本项目采用物理方法处理铝电解槽废阴极炭块，可实现废阴极炭块中的各组分的分离和重新利用，在处理铝电解槽危废的同时实现其综合利用。
项目采用物理方法实现铝电解槽废阴极炭块中炭、电解质和金属钠的有效分离，使炭和电解质返回电解工序，而金属钠作为产品出售。
项目实现了铝电解槽废阴极炭块组份的全部利用，处理过程无任何废气、废固和废水等二次污染物的生成，处理设备简单、投资少，成本低，效益可观。
应用情况
目前，该项目已完成实验室半工业试验的研究，取得了很好的分离效果，已同相关的铝电解企业签订技术合作协议，正在进行工业试验。
拟寻求相关的铝电解企业或环保企业进行进一步的合作研究。
市场前景
前期项目已投入近千万元开展相关的试验与工业设备研发，技术已趋于成熟。
采用本技术处理铝电解槽废阴极炭块，每吨废阴极炭块
的处理成本在2000元以下，收益预计在4000元，即处理一吨废阴极炭块效益在2000元左右。
合作方式
技术许可、合作开发。
