[发明专利]一种铝电解炭渣资源化利用的方法

说明书

一种铝电解炭渣资源化利用的方法，按以下步骤进行：(1)准备大颗粒石油焦、中颗粒石油焦、小颗粒石油焦和细粉石油焦作为石油焦原料；(2)准备铝电解炭渣；(3)将沥青加热至软化点温度，制成软化沥青；(4)将石油焦原料与铝电解炭渣混合后，置于混捏机中开始升温搅拌；当温度升至120±1℃时，加入软化沥青，继续升温搅拌；当温度升至125±1℃时，将混捏机中的物料取出，置于模具中进行压制，脱模静置；(5)焙烧制成预焙阳极。本发明的方法有效解决了对于炭渣的回收利用困难的问题，添加含氟的铝电解炭渣，使阳极充分利用炭渣中的碳质和电解质组分，两者各司其职，产生有益效果。

技术领域

本发明属于有色冶金环保技术领域，具体涉及一种铝电解炭渣资源化利用的方法。

背景技术

Na₃AlF₆-Al₂O₃熔盐电解法作为当代工业唯一的金属铝生产方法，普遍采用预焙阳极电解槽，炭阳极在承担着导电作用的同时也参与反应。目前国际上每生产1t铝消耗大约400kg阳极，这与理论消耗值334kg有着巨大的差距；多消耗的阳极一部分进入电解质体系形成炭渣。据统计每生产1t铝产生大约10kg炭渣。这些炭渣影响电解质体系，造成电能消耗增加，因此不得不将其打捞出来。打捞后的炭渣也是含有较多的氟化物，被列为危险废弃物，对环境有着巨大危害。铝电解炭渣处理和资源化利用成为亟待解决的问题。

炭渣的处理问题是铝工业发展中不可忽视的问题，对于炭渣的处理问题目前普遍采用的方法的思路都是将其中的碳质与氟化物分离，分离后分别利用；目前主要采用的炭渣处理方法有以下几种：浮选法、焙烧法、真空蒸馏法；炭渣中碳质和电解质结合方式有多种，有简单的结合、有互相包裹、还有一部分炭渣来自阴极，其中碳质部分石墨化程度高，碳质与电解质结合方式为电解质渗透进入碳质，较难分离。浮选法可将两种简单结合的炭渣分离，但存在电解质回收率低，回收的电解质含碳量高的缺点；焙烧法利用高温将炭渣中的碳质氧化生成气体排出，留下电解质部分，但会伴随着氟化物的排放，和碳质部分无法利用的两大问题；真空蒸馏法相较于浮选法能够较好的将碳质与电解质分离，但依然会有部分Al₂O₃留在未被蒸馏的碳质之中，且成本较高，大规模利用依然需要进一步研究。无论是直接焙烧法、浮选法都有着分离效果较差，循环利用难度大的缺点。真空蒸馏法虽分离效果较好但成本远高于资源重新利用产生的价值。阳极添加剂的研究取得了一定进展，有研究表明Na₂CO₃、NaF、Na₃AlF₆、CaF₂对氧化有催化作用。这些组分在炭渣中都可以找到，这也是炭渣组分较难分离的原因之一。中国专利(CN110284157B)公开了一种阳极炭渣和铝电解质回收利用方法，在上述方法中，将炭渣与含钙含碱物质混合后研磨焙烧，再对焙烧产物碱液浸出。回收了电解质中的钠、氟、铝、锂等元素，但对于炭渣中的碳质部分没有很好回收利用。

中国专利(CN111217356A)公开了一种从铝电解阳极炭渣中回收多孔炭的方法，在上述方法中，将铝电解阳极炭渣、浓硫酸和氧化剂按照一定比例混合后经过2次焙烧最终得到多孔炭材料，该方法对于炭渣中的电解质部分利用不充分。

炭渣作为铝电解体系产生的废弃物，其主要组成与铝电解体系完全相同，主要成分为碳质与电解质，电解质与碳质结合较为紧密完全分离难度大，作为主要组分的碳质部分有相当的潜力回归铝电解预焙阳极的制造当中；含氟化盐的炭渣替代部分石油焦用于阳极生产，碳质部分继续起到导电和还原铝的作用，电解质部分进入铝电解体系不污染电解质的同时，还能补充部分电解质的消耗，其中含有的部分具有催化氧化反应的组分，可以催化石油焦和炭渣中碳质部分的氧化，减小不同组分间的氧化性差异，减少阳极掉渣情况的发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝电解炭渣资源化利用的方法，采用不同粒度的石油焦与铝电解炭渣混合加热，再加入沥青，浸润后取出压制，释放内应力后焙烧制成预焙阳极。

本发明的方法按以下步骤进行：