铝电解废炭素阴极利用现状及发展趋势

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1、XIEGang(KunmingMetallurgyResearchInstitute，Kunming，Yunnan650031，China)ABSTRACT:Spentcarboncathodeisthelargestamountofsolidwasteinthealuminumelectrolysis．Byanalyzingusefulcompo-nentsinspentcarboncathodeanddiscussingcomprehensivelytreatmentsituationofspentcathode，thatcarbonandcryoliteins

2、pentcarboncathodecanberecycledeffectivelywiththeflotationandalkalileachingtechnologyhasbeenputforward．KEYWORDS:aluminumelectrolysis;spentcathode;flotationseparation;carbon量极高的危险废弃物，又由于废旧阴极炭块常含有前言少量的氰化物，这些氟化物和氰化物对环境将造成铝电解工业是国民经济的基础产业。2011年非常不好的影响，因此需要进行无害化处理。我国原铝产量达到1755万t，占世界铝产量的1/3，通常

3、情况下，每生产1t原铝约产生20～30kg废阴极。据估算，我国每年废旧碳阴极产生量约达居第一位。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大型铝电解系40万t，相当于每年丢弃电解质12万t，丢弃能源列已经出口国外，甚至出口到世界发达国家，大型材料阴极炭14万t，同时有约5万t有害氟化物和电解槽的经济技术指标也达到国际先进水平［1］。700t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5～6a，而国外可以达重的环境污染问题。如果加以利

4、用，变废为宝，既到7～8a。能保护环境，又可以解决资源问题，符合我国可持铝电解槽在使用一段时间之后就要进行停槽大续发展战略的要求。修。电解槽停槽后于钢槽壳中取出的被用过的废旧2废旧阴极的组成阴极是电解过程中产生的数量最大的固体废料［2，3］，目前，我国在铝电解生产过程中产生的废我们对某电解铝厂的废阴极进行物相分析，得阴极大多采用堆存或填埋处理，而废旧阴极是含氟到废阴极的具体组成为:炭C)，冰晶石(*收稿日期:作者简介:2012－08－23谢刚(1961－)，男，重庆人，教授、博导，从事有色金属冶金研究。(Na3AlF6)、氧化铝(α－Al2O3，β－Al2O3)、氟

5、的部位不同，各组分的含量又存有差异，如表1所示。化钠(NaF)、氟化钙(CaF2)等，而跟据电解槽表1废旧阴极不同部位所含物质的含量和组成MaterialcontentandcompositioncontainedindifferentpartofspentcathodeTab.1电解质组成/%*电解质重量/%＊＊取样部位C/%*Na3AlF6α－Al2O3β－Al2O3NaFCaF2边部炭块74.525.56331边部炭缝21791781阴极炭块66.633.47135.71.5中部炭块66.933.191.52.517.71.5保温层——35.6413204*X

6、衍射分析结果，＊＊化学分析结果mm以下就可以满足浮选的要求，试样的粒度分析结果如表2所示:3处理废旧阴极的方法研究铝电解槽废旧炭块的综合利用工艺，既是资源回收的内容，也是环境保护的要求。处理废旧阴极的主要原则一是无害化，二是回收利用［4，5］。国外现在已经开发出来的工艺有两类:一类称作处置工艺，废电解槽的内衬材料被其它工业利用;另一类称作回收工艺，使炭、冰晶石等有用成分各自有效分离出来，再用于原铝工业。对于这方面的研究，美国、加拿大等国的专家起步较早，近年来我国也开始开展这方面的工作［6］。归纳起来主要有三个方面:炭的回收应用，电解质的回收和氰化物表2废旧阴极试样的

7、粒度分析ParticlesizeanalysisofspentcathodesampleTab.2－0.45+0.25－0.25+0.15－0.15+0.105－0.105+0.076－0.076+0粒度/mm分布率/%2.421.926.96.542.3对废旧阴极炭块进行偏光显微分析表明，浸入的电解质如Al2O3、Na3AlF6、NaF等分布于炭块的裂缝与孔洞之中，且和炭有明显的界面，通过物理破碎可以将二者分开。又由于废阴极中的炭已经高度石墨化，因此与电解质有很大的疏水差异性，这些是浮选工艺的基础。捕收剂对整个浮选过程起着重要的作用。目前的处理。所采取的的技术