[发明专利]一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用

说明书

本发明公开了一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用。所述处理方法包括：对铝电解废阴极炭块进行破碎、筛分处理，获得微细颗粒物料和粗颗粒物料；对所述微细颗粒物料进行酸化处理，获得含碳元素浆料；以及，使所述粗颗粒物料、含碳元素浆料与镁源混合反应，制得含废阴极的胶凝材料。本发明提供的铝电解废阴极炭块的处理方法在处理过程中不产生高温含氟烟气和含氟废水，将铝电解废阴极炭块中的有害元素直接封存，并用于建筑材料中，保证了有害元素的不泄露；同时利用铝电解废阴极炭块的轻质、碳素活性等特点作为建筑材料的有益组成，实现铝电解废阴极炭块的固废利用。

技术领域

本发明属于固废处理技术领域，具体涉及一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用。

背景技术

铝电解废阴极碳块是铝电解生产中电解槽大修时产生的工业废渣，因其在使用过程中浸入大量电解质，含氟量较高，且含有微量氰化物，被列入国家危险废物名录，属危险废物。为了解决高温含氟烟气和含氟废水问题，专利CN201910373382.5、CN200110006228.4、CN200110006228.4中提出了一系列以硫酸化焙烧为主的废阴极炭块处理工艺。

目前国内的处置方法主要为堆存与焚烧两种，其中堆存的方法占用土地资源，且为环境带来安全隐患；焚烧处置费用高，且无法综合利用，造成资源浪费.铝电解阴极由于受熔盐和铝液的侵蚀、冲刷及热应力等作用而变形、隆起、断裂，从而产生废阴极炭块。通常情况下，每生产1吨电解铝，会产生10kg左右的废阴极炭块，2018年全球电解铝产量6434万吨，产生废阴极炭块60万吨以上，数量巨大。

铝电解废阴极炭块主要含有F、Al、Na、C、Ca、K、Li、Si、N等元素，主要物相包括具有较高石墨化度的炭素、氟化钠、冰晶石、氟化钙、氧化铝、霞石、金属硅，以及冰晶石的过渡态物质等，物质组成相对复杂，固定碳含量通常在50％以上，且高度石墨化，发热量可达20MJ/Kg。槽龄短的废阴极固定碳含量及发热量甚至更高，与动力煤热值相当，其余氟化物则是电解质的重要组成，都是可再生利用资源。对废阴极炭块进行分离回收不仅有利于电解铝行业的可持续发展，还有可以实现良好的经济效益。目前废阴极炭块的处理可分为湿法及火法两种技术路线。湿法又可分为浮选法、化学法及浮选-化学联合法等。火法包含高温挥发氟化物及制备炭素材料法，钢铁、水泥熟料、火力发电等协同处理及利用法，回转窑煅烧生产水泥原料法等。

虽然阴极处置技术及工业化有了很多研究，但受环保政策或技术成熟度的影响，实现工业运行的不多，如氟化物的化学活性大，嵌布粒度微细，因此采用湿法等难以完全将氟化物充分溶出，火法也容易生产含氟的固废；二次处理产生大量废水；高温下处理对设备性能要求高等。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种铝电解废阴极炭块的处理方法及应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种铝电解废阴极炭块的处理方法，其包括：

对铝电解废阴极炭块进行破碎、筛分处理，获得微细颗粒物料和粗颗粒物料；

对所述微细颗粒物料进行酸化处理，获得含碳元素浆料；

以及，使所述粗颗粒物料、含碳元素浆料与镁源混合反应，制得含废阴极的胶凝材料。

本发明实施例还提供了前述的处理方法制备的含废阴极的胶凝材料，所述含废阴极的胶凝材料包括含废阴极的镁质胶凝材料；所述含废阴极的胶凝材料的密度为1.6～2.7kg/cm³。

本发明实施例还提供了前述的含废阴极的胶凝材料于制备建筑材料中的用途。

本发明实施例还提供了中的应用。