冶金百科 | 有色冶金固废处理与资源化技术：废槽内衬综合利用技术

2023-06-28 10:04:50 来源：中冶有色技术网

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简介：铝电解废槽衬的主要化学成分有碳素材料、冰晶石、剩余的耐火材料和保温材料等。我国废旧阴极大部分采用露天或掩埋堆放的方式处理，废内衬中含有可溶氟和氰化物等有毒物质，会随雨水渗入土壤，造成污染。

废槽内衬综合利用技术

铝电解废槽衬的主要化学成分有碳素材料、冰晶石、剩余的耐火材料和保温材料等。我国废旧阴极大部分采用露天或掩埋堆放的方式处理，废内衬中含有可溶氟和氰化物等有毒物质，会随雨水渗入土壤，造成污染。

目前处理废槽衬的方法分为如下几大类：①浮选处理技术：浮选法是将废阴极炭块磨粉，与水和浮选剂一起加入浮选槽，经多次浮选，得到电解质和炭粉。②硫酸酸解法：将废槽衬粉碎后投入预先注入水和浓硫酸的酸解罐中进行酸解，产生的气体用水反复淋洗，回收氢氟酸，其滤渣可制取石墨粉和工业氢氧化铝、氧化铝。③用废阴极炭块生产阳极保护环：将废阴极炭块破碎后作为干料，以糖浆或淀粉为黏结剂，混匀后即成保护料直接捣固安装在阳极钢爪上，通过自焙烧形成牢固的保护环。④火法处理技术：在废槽衬中配入石灰石等添加剂，混合料在高温下进行处理，最终产品可利用或填埋处理。

国外废槽衬无害化处理技术，以Alcoa的SYNTHETI SAND工艺，Comaico的COMTOR工艺和Alcan的SPLIT工艺、LCLL工艺为代表，已得到了不同规模的工业应用。废槽衬经无害化处理后，回收氟化钙可用于钢铁工业的添加剂或氧化铝、水泥生产的矿化剂、熔炼渣可用于生产水泥或耐火材料，氟化盐可返回电解槽使用。国外处理废槽衬有如下的技术发明：①用作固体填土材料的废槽衬无害化处理方法(美国)：将破碎后的废槽衬与CaCl/HCl溶液置于Fe存在的球磨机中反应，以除去氰化物、氟化物和多环芳烃，并使氟化物转化为氟石。产出的固体渣适于填埋处理，并可回收反应后的溶液。②以铝电解废槽衬为原料制备耐火材料(美国)：将废槽衬加入硫酸分解槽中进行分解，得到含HF和HCN的气体，加热到有效温度使HCN分解得到不含CN~的气体，直接通过湿式捕集器回收HF 生成氢氟酸，或进一步反应生成AlF。。得到的含C、SiO、Al，O、硫酸钠等物质的浆液经过漂洗，逐步分离出碳、氧化铝、二氧化硅、硫酸钠、Al(OH)。，最后将固体物与SiO/AlO混合物在高温富氧气氛中氧化并与SiO、AlO反应生成耐火材料。③从废槽衬中回收氟化盐和可燃气体(美国)：首先将废槽衬制成约1 mm的细粒，在有CO2的条件下进行处理，当废槽衬的温度达到1100℃时，通人水蒸气开始反应，生成CO、HF、H和CO的混合气体，HF最终转化为AIF。，回收气体可作为其他工艺的原料。④从废槽衬中回收熔融SiO(美国)：将废槽衬加入酸解槽中，调整酸解条件，将生成的气相从酸解槽中除去，并在氧化加热器中加热到一定温度，然后将熔融SiO与HF分离，回收熔融的SiO，用水溶解吸收HF形成氢氟酸。⑤处理含氟化物的固体废物(美国)：在分解槽中使废槽衬与碱液和钙源接触、充分混合，然后进行固液分离，液相浓缩回收浓度为180~300g/L的碱液，固相为含较低可溶F的固体渣。⑥废槽衬的热水解工艺(南斯拉夫)：将废槽衬与水混合使氰化物和氟化物浸出，含氰化物和氟化物的浸出液在453K的温度下热水解200min，使氰化物分解，消解后滤液中的氟化物用Ca(OH)沉积，从而使废槽衬无害化。⑦旋风燃烧炉处理废槽衬(美国)：采用天然气加热的CYCOM技术，在875kW·h的试验设备中高温条件下氟化物挥发、氰化物氧化分解，废槽衬转变为渣，从而使废槽衬无害化。⑧废槽衬无害化处理的闭路循环工艺(美国)：采用回转窑加热处理废槽衬与石灰石和金属硅酸盐的混合物，破坏氰化物并将可溶F~转化为相对不溶的CaF。处理后的固体料含有大量有用的组分，如萤石、碳、氟化物，可被工业利用。⑨富氧工艺回收废槽衬和电弧炉渣(美国)：通过富氧焚烧工艺处理危险废物并使金属氧化物玻璃化，形成类同于岩石或矿渣棉的矿渣。⑩从废槽衬中回收有价元素的Ausmelt技术(澳大利亚)：将废槽衬反应生成有用的或安全的产品，反应过程中氰化物被破坏，氟化物以HF形式逸出;碳被氧化，耐火材料分解为满足环保要求的惰性渣;HF回收，最终以AIF形式返回电解槽。①石墨化炉处理废槽衬的埃肯工艺(挪威)：将废槽衬破碎至小于15mm的粒子，用废槽衬中的C作为铁矿的还原剂生产生铁，用蒸汽吹渣挥发HF，用Al(OH)。吸收HF生产AlF。熔炼工艺产出的渣可与石英一起玻璃化，生成对环境无害的渣。②处理废槽衬的天然气燃烧内部循环流化床工艺(加拿大)：在废槽衬中添加氧化钙、氧化镁或二氧化硅，在内循环流化床的高温下进行热处理，除去其中的氟化物和氰化物。

开发应用废槽衬的无害化处理和综合利用技术也是我国电解铝工业迫在眉睫的重要减排课题。应积极借鉴国外已有的处理技术，开发应用适合我国实际情况的废槽衬综合利用技术。特别是对废槽衬进行处理后，作为少量的添加剂应用于大规模的水泥工业、钢铁工业和耐火材料工业，利用这些工业的高温处理过程，将其中的炭阴极作为燃料，氟化盐作为矿化添加剂，从而使废槽内衬得到综合利用。

根据我国国情，比较切实可行的技术是废槽衬配入水泥窑生成水泥。将废槽衬进行破碎磨细，直接配人少量水泥原料，入窑焙烧，烧制成水泥，其中的碳素材料可作为燃料，冰晶石之类物质在焙烧过程中是一种矿化剂。这是目前国外普遍使用且行之有效的技术。我国铝电解厂也可与附近的水泥厂进行合作，处理钥电解废槽衬，但配人量应予控制，防止水泥中的钠含量超标。此外，铝电解废槽衬还可用于炼铁行业的造渣剂，其中的碳素材料可以作为某些工业的热源加以利用。