[发明专利]利用铝电解槽碳素固废料生产碳素保温支撑垫块的方法

说明书

本发明一种利用铝电解槽碳素固废材料生产碳素保温支撑块的方法，其特征是：把铝电解槽大修过程中所产生的碳素材料固废料，直接破碎成0.3mm‑12mm粒度的碳素渣料，而后按碳素大修渣骨料80—85%、添加煤沥青12‑17%作为粘结剂的配比，在混捏锅内加热到145C°—220C°的温度范围内进行混捏配料，而后经过模具挤压成型，制成碳素保温砖块或碳素保温支撑垫块的生块，而后在将这些生快，放置焙烧炉内或铝电解槽内，经过900C°‑1150C°高温焙烧定型，制作成用于构造阳极炭块上部保温层用的碳素定型保温块或碳素保温支撑垫块。该方案，不仅可企业降低阳极炭块保温构造生产成本，而且还可以解决大修渣固废物循环利用问题，并为电解铝企业降低矿产资源消耗，开辟了一条创新之路。

技术领域：利用铝电解槽碳素固废料生产碳素保温支撑垫块的方法,是涉及电解铝生产企业,利用铝电解槽大修过程中所产生的碳素固废料，生产碳素保温支撑垫块的工艺方法。

技术背景：铝电解槽大修过程中所产生的大修渣其中60%左右是由阴极炭块和侧部炭块等碳素材料所形成的碳素材料固废渣，其余是由废旧耐火砖、保温砖耐、防渗漏料，捣打浇注料所形成的无机耐火材料固废渣。这些从电解槽槽壳体内产生的大修渣固废料，由于含有氟化物等有毒物质，已被国家例为危废固料。这些电解槽大修渣危固废料，必须采用湿法或火法无害化处理的方式，将其中氟化物等有毒有害物质进行分离提取、形成无害化固废后，才可以进行填埋储存、或二次利用处理。

在现阶段，由于受技术及投资的影响，许多电解铝企业，由于现有技术受限，很难将在铝电解槽内烧结在一起的无机耐火材料和碳素耐火材料进行彻底的界定分离，在无害或处理的过程中，虽然可以分解处理掉其中的氟化物质和金属杂质，但很难剔除分解到其中的无机耐火材料（三氧化二铝及二氧化硅）物质，

致使这些来源与阴极炭块和侧部炭块构件的碳素材料固废渣，虽然经过无害化处理，分离处理掉了其中的有毒物质氟化物和可回收的金属铝等物质，但其中依然含有许多无机非金属物质，而这些经过无害化处理的碳素材料固废料，由于含有大料的无机耐火材料杂质，造成其碳素材料的物理化学指标性能的稳定性较差，很难造就出电解铝企业能够进直接行大规模应用、其使用价值较高的的最终产品，所以依然把当做一般都进行填埋处理，或利用其含碳量较高的特点，把它与燃煤混合当做燃料进行燃烧处。

在电解铝生产过程中如何直接利用，这些经过无害化处理的碳素材料大修渣固废物，提升其利用的技术经济价值，减少固废排放量，并把它们当中再生资源加以充分利用，依然是电解铝的面临解决的技术难题和科研攻关方向。

但是，在电解铝生产过程中，为了保证铝电解槽的热平衡；减少铝电解质液和铝液的热散失，提高阳极炭块的温度，降低阳极炭块的电阻值及生产电耗。需要对电解槽内的阳极炭块进行上部和侧部的保温。而现有的电解铝工艺，是用氧化铝和电解质混合料的散状颗粒粉、进行散布覆盖料的方式，对阳极炭块上部层实施保温；当阳极残极炭块出槽后，需对覆盖在残极炭块上部的覆盖料烧结的结壳层，进行清理破碎，以便进行重复循环利用。这种用散状覆盖料对阳极炭块实施保温作业的传统工艺方式，不仅有浪费能源，污染环境等缺陷，而且还需要耗费大量机械、人工费成本进行维护运行。

为此，本案发明人高德金，在2017年提出了用定型耐火砖块，对阳极炭块上部构造定型保温层技术方案，以替代现有的用散状覆盖料对阳极炭块上部构造保温层的技术方案，见专利申请公开文件号2017 11334641.0和2017 10292160.1

该技术方案的特点是：将阳极炭块的上部保温层分为上下两个层部，即把残极阶段可能和电解质液发生接触的层部，用抗电解质侵蚀的碳素材料制成“碳素保温支撑垫块”构造而成。把残极阶段不可能和电解质液发生接触的上层部，用氧化铝氧化硅等无机材料制成的定型耐火保温砖块构造而成，用于对阳极炭块上部实施保温构造作业。