铝电解废阴极固体废物的处理技术

铝电解过程危险废物的资源化利用技术摘要：社会主义建设不断推进，社会观念随之不断变革，节约资源保护环境意识深入人心。

各类绿色节能技术受到关注，铝电解危废处理技术就是其中之一。

该技术的应用有助于提升资源利用率，以及减轻危废对环境污染，本文将围绕着铝电解过程危险废物的资源化利用技术展开分析，从铝电解废弃物分析入手，对目前常用的铝电解危险废弃物处理技术进行分析，并探索技术应用中存在的问题，展望未来技术发展方向，希望能够促进铝电解危废处理技术不断革新优化。

关键词：铝电解；危险废物；资源化利用技术引言工业生产离不开资源的消耗，金属资源对于各行业而言尤其重要，其中金属铝的消耗在所有金属中位居前列，每年都在增加。

铝电解产业能够为其他行业提供金属铝，市场前景广阔，但也造成了铝资源利用不够充分以及危废污染环境的问题。

铝电解产业生产过程中产生了大量的危险废弃物，这些危废对环境造成了极大威胁，如何对其进行处理一直是行业内的难题，目前的铝电解危废处理技术在应用过程中也存在很多问题需要解决。

1电解铝生产中的常见危险废物我国电解铝生产行业发展较快，铝电解生产过程中产生的危险废物对环境以及生产作业安全都有较大影响，因此必须做好危险废物的处理与利用工作。

当前电解铝生产时会出现的危险废物主要有如下几种：炭渣以及铝灰，废阴极材料和废槽衬形成的渣类物质，这种渣类危险废物又被称为大修渣。

进行电解铝生产时，炭渣的主要是阳极炭块在生产过程中发生电化学反应而发生脱落的产物，其含氟量较高，甚至可达百分之三十二。

而铝灰则是由于铝电解、熔铸等生产过程中，铝与氧化物反应生成的，其主要成分就是氧化铝。

大修渣的产生主要就是电解生产中由于设备、容器长期被电解液腐蚀，产生了物质脱落与氧化，大修渣的成份较为复杂，危险性也较大，后期回收及资源化利用难度也相对较大。

2国内电解铝危废处理技术2.1大修渣危废处理以及无害化技术在国内主要的铝电解大修渣的处理处置技术有： 1 ）北京矿冶研究总院开发的铝电解废旧阴极无害化技术研发及产业化应用技术，采用浮选—酸浸工艺分离回收炭质材料、电解质及碳化硅粉，炭粉可返回阴极生产系统，电解质可直接返回电解槽使用，SiC-Si 3 N 4 可用于制备超细耐磨材料。

论电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术摘要：伴随着电解铝生产技术的不断发展，再加上我国环境改造工作的不断推行，关于电解铝生产和大修形成废物的处理也被提上日程。

这些废渣的构成非常复杂，而且其中包含的有害物质会对环境和人体造成损伤，如果处理不当的话会造成非常严重的后果。

本文主要分析论电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术关键词：电解铝生产；固体废物；大修废渣；无公害处置技术引言近些年电解铝行业也对这一问题进行反复地实验，无公害处理技术也是其研究的主要内容。

本文对电解铝生产和大修中固体废物的产生进行了分析，并且研究了电解槽清理过程中需要注意的事项，结合实际情况分析了其成因。

只有在电解铝生产中落实无害化处理的形式，才能够有效地降低工业废渣对环境的污染，使其在同行业竞争中占据有利的位置。

1、固体废物及大修废渣的无害化处理分析在进行电解质残渣的处理时，要注意大型电解槽的维护。

因为电解质处于长期运行的状态中，在对其替换内衬时会产生大量的残渣。

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1000mg/L以上，远远超出了工业废物排放的标准。

而且其中含有大量的氰化物，会对人体机能造成很大的损伤。

大修炉渣主要是耐火砖和阴极炭块，目前还没有可供参考的无害化处理案例。

阴极炭块浮选酸洗工艺可用于回收碳和氟化钠，宁夏的企业曾用耐火砖来稳定石灰石的固化，将其作为一般的固体废物处理，这一形式在国内已经开展逐步推广。

2、在处理电解铝生产中的固体废物时需要考虑的问题2.1废物处理站的选址问题废物处理站的选址是非常重要的，它会与后期固废处理带来的环境影响有直接的联系。

合理的选址能降低对周边环境带来的伤害，而且其运营成本也将会随之减少。

所以处理站的选址是非常重要的环节，项目管理者必须严格对待其中的每一个步骤，并在实施的过程中提出合理的建议。

对于废物处理站地址的选择，主要从以下几个方面进行考虑：通过对区域的气候风向进行记录分析，把站点建在区域的下风口处。

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：4.1 无酸湿法处理工艺作为湿法处置技术，可以做到对大修废渣的无害化处理，目前已有部分厂家试点应用。

主要原理为：首先将废渣进行研磨搅拌得到混合粉末，取少量粉末对粉末中氟化物及氰化物的含量进行验证，其次将粉末送入混料机，加入次氯酸钙粉末进行搅拌均匀，然后将水加入到混料机，除去废渣中的氰化物，随后采用强氧化钙溶液进行滴定，使废渣中的氟化物得到除去，最终废渣转变化特定沉淀物，中间无有害物质出现。

INTERPRETA TION区域治理电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术研究联合泰泽环境科技发展有限公司山西分公司 贺俊杰，刘旺，晋建霞，李旭东，于壮壮摘要：随着铝电解工业的快速发展，其带来的污染问题也日益引起人们的关注，如何才能做好电解铝生产中的废物处理工作成为了相关部门应该重点研究的问题。

电解铝生产固体废物大修废渣成分较为复杂，而且其中含有大量有毒物质，如果采用普通的处理方式，将会对自然环境造成极为严重的污染。

因此在对固体废物大修渣进行处理的过程中，要采用无害化的处置技术，根据实际情况采用具有针对性的处理方法，这样才能从根本上降低废弃物对环境所造成的污染。

关键词：电解铝；固体废物；大修渣；无害化处理中图分类号：TQ172.4+4 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）44-0085-0001一、固体废物大修废渣的形成原因及其危害在生产金属铝的过程中，最为主要的一种方式就是电解铝，电解铝的主要原理是用电解溶液在氧化铝中完成单质铝电解。

在进行生产的过程中，会在电解溶液中添加一些氟化盐，氟化盐除了会直接参与到电解槽电解过程中，同时还有一部分会被电解槽的里衬所吸附。

根据相关调查研究显示，如果某工厂要生产一吨的铝，那么则会有5—6千克的氟被电解槽所吸附。

根据这一数据就不难发现，大修废渣的产生主要是由于电解厂的电解槽的大修所形成的，废渣中含有大量的氟。

所形成的废渣会对环境造成十分严重的污染，如果长此以往，不仅会污染地下水，同时铝厂周围的水资源也会受到严重污染，这不仅会影响铝厂的稳定发展，同时还会对人们的身体健康造成影响。

二、常见的工业固体废物处理方式固体废物产生的大部分原因都是由于工厂在生产的过程中所产生的，从当前的实际发展情况来看，在对固体废物进行处理的过程中，可以分为以下几种方式。

首先是直接对固体废物进行预处理，通过粉碎压缩等方式来对体积较大的固体废物进行集中化的处理，通过前期的预处理能够为后续的处理工作奠定良好的基础。

高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块摘要：铝电解槽大修会不可避免地产生大量蕴含优质石墨炭资源的废旧阴极炭块,同时含有20%~30%的氟化物(Na3AlF6、CaF2、NaF)和0.2%~1%的氰化物(NaCN、Na3Fe(CN)6、Na4Fe(CN)6)。

铝电解废旧阴极炭块中可溶氟∕氰化物的浸出浓度远超国家标准(GB5085.3—2007)的排放限值,已在2021年被列入国家危险废物名录。

相关研究表明,露天堆放的废旧阴极炭块会污染土壤和水体,导致严重的氟∕氰污染,还会造成植物大量死亡和变异,与水反应还会产生大量有害气体,对于生态环境和人类健康具有严重威胁。

因此,废旧阴极炭块已成为铝电解工业绿色发展的限制性难题,必须在最大限度减少其环境污染的同时回收优质石墨炭和高值氟化盐等有价资源。

关键词：铝电解;废旧阴极炭块;高温焙烧;回收炭材料;浸出毒性引言利用浮选法回收废旧阴极炭块中的电解质和碳,在最佳浮选条件下,精矿碳品位为82.3%,碳回收率为88.5%,尾矿碳含量为6.8%,电解质回收率为89.3%。

通过碱酸两步联合浸出法处理废旧阴极炭块,同时将浸出液中所含有价电解质组分进行回收利用,回收炭纯度达96.4%,经沉降回收得到纯度为95%的冰晶石和氟化钙产品。

上述湿法处理手段充分利用了废旧阴极炭块所含组分的润湿性与溶解性差异进行无害化与资源化处理,但存在处理成本高、耗时长,且会产生HCN、HF等毒性气体,存在二次污染风险,同时会对设备造成严重腐蚀。

相较而言,火法处理具有工艺流程简单、单位时间处理量大、毒性物质有效消除等技术优势。

1试验1.1试验流程试验流程主要分为原料制备、高温焙烧及气态冷凝产物处理三个环节。

原料制备:对废旧阴极炭块进行粗碎处理,称取一定质量粗碎后的废旧阴极炭块置于制样粉碎机(FM-1)中进行细碎,随后通过振动筛分机(ZBSX92A)筛取-5+3、-3+1、-1+0.15、-0.15mm四种粒度区间的样品,并放入电热鼓风干燥箱在(110±10)℃干燥24h备用。

电解铝渣处置方案
背景介绍
电解铝渣是一种固体废弃物，由于它的长时间存储、危害性等问题，需要妥善处理。

传统的处理方法有填埋、焚烧等，但是这些方法对环境的影响较大，不符合现代社会对环保的要求。

因此，针对这个问题，研究出各种方法来处理电解铝渣是非常必要的。

电解铝渣的成分
电解铝渣是一种富含氧化铝和氧化硅的固体废弃物，其中氧化铝含量高达70%以上。

处理方案
1. 水泥混凝土做道路基础
将电解铝渣与水泥混合，制成一种硬质的混凝土，可以作为道路的基础，具有很好的承重性和稳定性。

此外，还可以通过在水泥混凝土中添加其它固体废弃物或新型材料，来提高混凝土的力学性能。

2. 生产石墨烯
电解铝渣中的氧化铝可以被还原成金属铝，而还原的副反应就是生成石墨烯。

石墨烯是一种具有很高价值的材料，可以用于生产电子产品、化学传感器等，具有非常广泛的应用前景。

因此，利用电解铝渣制备石墨烯是一种可行的处理方案。

3. 粉碎制备新型材料
将电解铝渣进行粉碎，可以得到一种细粉末，可以通过添加一些助剂，在高温高压条件下进行压制，制成新型材料，可以应用于热工、电子、光学、生物、环境等领域。

4. 做砖或陶瓷材料
将电解铝渣与陶瓷原料混合，再经过高温烧制，可以得到具有较高强度和耐高温性能的砖或陶瓷材料。

因此，电解铝渣可以用作生产陶瓷的原料。

结论
以上是几种电解铝渣处理的方案，但是这些方案的实施需要考虑其成本、综合效益、环保性等因素。

未来，还需要不断研究，探索更多更优秀的处理方案，为电解铝渣和其它固体废弃物的处理提供更好的途径。

探究电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术摘要：电解铝生产过程中，必然会产生各种废渣等固体废弃物，这类废渣废弃物的成分构成较为复杂化，并且其污染性、危害性等也较为明显，因此必须经过无害化处置后才可排出，将环境等造成的不良影响降到最低。

电解铝企业需重视研究无害化处理技术，同时基于实际生产与大修过程选择合理的无害化处置方法，由此推动企业的健康可持续性发展。

基于此，本文重点分析了电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术。

关键词：电解铝；固体废物；大修废渣一、电解铝生产与大修现状电解铝工业在社会经济发展中发挥出了重要助力作用，积极推动社会经济发展之时，生产过程中也可能会产生各种固体废弃物。

原铝生产时，大修电解槽产生的废渣，是电解铝工业较为典型的固体废弃物之一。

在我国修订的《国家危险废物名录》中明确将其定义为危险废物。

在相当长的一段时期，由于对大修渣无害化处理技术研究工作滞后，多数电解铝厂采用露天堆放或固定渣场填埋的方法处置大修渣，给当地的自然环境和人类健康带来了较大的危害。

铝电解槽大修时产生的大修渣由于具有毒性，是全球铝冶炼厂目前面临的最大环境废物管理挑战之一。

国际铝业协会称，2019年全球原铝生产过程中产生了160万吨大修渣，使其成为铝行业继赤泥之后产生的第二大废物[1]。

进入21世纪以来，我国电解铝工业得到迅猛发展，2017年我国电解铝产量达到3227万吨，产能已突破4000万吨，连续位居世界第一，产量占世界总量的57%。

与此同时，电解铝工业的环境污染问题已受到国家、行业和社会的高度关注。

大修渣是电解铝生产过程排放的典型有害固体废弃物，平均每生产一吨电解铝，会产生20-30kg大修渣，年排放总量达上百万吨。

由于大修渣含有毒性较高的可溶氟化物和氰化物，如不妥善处置，会随雨水混入江河、渗入地下污染地表水源、地下水和土壤，对周围生态环境、人类健康及动植物生长造成很大危害。

2016年3月，国家环保部新的《国家危险废物名录》（2016环保部令第39号）已明确规定，铝电解槽大修渣属于T类工业危险废物。

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。