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1、42轻金属1999年第11期铝工业废旧碳阴极材料的综合利用邱竹贤,翟秀静,卢惠民,王兆文,李冰,李卫红(东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110006)摘要:论述了铝工业废旧阴极碳块的综合利用。现在我国每年铝产量约200万t,排出废旧阴极碳块材料约6万t。废旧阴极碳块中含有30%的固体含氟电解质,和70%碳(其石墨化程度达到70%),几乎全部露天排放,造成环境污染。所以需要加以治理,收回其中有用的物料,化废为宝。关键词:铝工业;废旧阴极碳块;综合利用中
2、图分类号:X705文献标识码:B文章编号:10021752(1999)11423冰晶石每吨值6000元。如果加以综合处理,则1综合利用废旧碳阴极材料的意碳和冰晶石都可返回工业电解槽应用。义一个年产铝10万t的电解铝厂,每年废旧工业电解槽的碳阴极材料在使用3~5年碳阴极排放量约为3000t。1998年我国产铝之后就要更换,因为高温的熔融电解质(其组成200万t,全国的废旧碳阴极排放量总计达以6为冰晶石氧化铝混合物)渗透进入碳阴极万t。况且我国从1954年开始产铝,40年多年中而使其破裂,并使电解槽内的铝液从裂缝口
3、内累计的排放量已达到三、四十万t。不仅危漏出,于是不得不停槽检修。在检修时要取出害环境,而且有用物料白白浪费于旷野之中。已经破碎了的碳阴极,以及其底下的耐火砖和这是一项重要的环境治理项目。保温砖,换砌新的碳阴极,然后重新投入生产运东北大学对于环境治理与废旧物料综合回行。从停槽到检修完了,大约需要20天,在此收极为重视。在80年代已在贵州铝厂、抚顺铝期间铝的生产不得不停顿。经济上的损失很厂内从事此项废阴极材料的调查取样分析工大。以我国一般铝厂所用的6万安培电解槽而作。翟秀静完成首篇废旧碳阴极材料因收利用论,每台槽每次检修需要八万
4、元。的博士学位论文。我们在1991年间已与抚顺除此之外,还一个重大的环境污染治理问铝厂合作进行半工业试验,取得若干基础资料。题。在停槽检修时取出的废旧碳阴极材料需要我们将要设厂综合利用此种废旧碳阴极材料。排放的地方,而且其中所含的固体电解质是一2文献综述种氟化物(主要成分是冰晶石3NaFAlF3),它具有强烈的腐蚀性。其中还含有微量的氰化物美国和其他铝工业发达国家都把此项废旧!Na4Fe(CN)6∀。氟化物和氰化物渗入地下水碳阴极材料列入污染物之列,规定不得任意排中,污染水源,对人的身体骨骼毒害极大。此放。其中所含的碳、氧化
5、铝、冰晶石、氟化钠以外,还对周围动物和植物有很大危害,影响农业及其他有价值的化合物,要加以回收利用。生态平衡,使农作物减产,这是不得不加以治理据报道,美国凯撒铝公司把这种废旧内衬的。加以循环利用,已有多年。该公司所属的几个再则,此种废旧阴极材料中所含的固体电电解铝厂,每年产出总量四、五万t的废旧内解质和碳是有价值的物料。一般含有70%的衬,其中查尔梅特(Chalmette)铝厂每年从废旧碳与30%的冰晶石。此种碳,每吨值1000元,内衬和洗涤液中收回12000t冰晶石,价值几百收稿日期:1999-08-091999年第11期
6、邱竹贤、翟秀静、卢惠民、王兆文、李冰、李卫红:铝工业废旧碳阴极材料的综合利用43万美元,以及价值一百万美元的其他化学产品。学分析和X射线衍射分析结果看,其中含有约收回的冰晶石可返回工厂应用。70%C和30%电解质。电解质的主要成分是现在,全世界铝工业每年排出废旧内衬材冰晶石、氟化钠、氧化铝等,详见表1。这是从!1、2∀料约70万吨,文献报道此种材料可能用于工业铝电解槽各个部位阴极材料中所取试样的以下五方面。平均分析结果。2.1作为水泥制造的补充燃料表1废旧阴极炭块中电解质的主要组成及含量水泥的组成为CaOSiO
7、2Al2O3Fe2O3电解质成分NaFNa3AlF6Al2O3NaAl11O17CaF2LiF系,它是一种大宗生产的廉价建筑材料。废旧含量,%(质量)12765756462927内衬中的碳正好作为水泥制造中的补充燃料。其中的碱金属氟化物可在炉料烧结反应中作为废旧碳阴极中的碳原来是无烟煤。经过3催化剂,因此可降低熟料烧结温度,并减少燃料~5年使用后,碳有两种形态:一种是纯碳,它用量。这里存在一个钠的问题。的石墨化程度约为70%~80%,这是因为在钠2.2作为化铁炉的萤石代用品和冰晶石熔液的催化作用下,无定形的无烟煤
8、逐渐石墨化,其石墨化程度达到70%~80%。化铁炉内用石灰石作熔剂,其作用是降低同时在碳阴极中还生成层间化合物,主要是碳炉渣的熔点和粘度。萤石(CaF2)是一种昂贵的纳化合物(C64Na)以及黄色的碳化铝(Al4C3)。矿物原料。废旧内衬中正好含有相当多的氟,故可利用它作为熔
