铝电解槽废阴极炭块组成特性及浮选无害化处理试验线生产应用现状
铝电解过程危险废物的资源化利用技术
铝电解过程危险废物的资源化利用技术摘要：社会主义建设不断推进，社会观念随之不断变革，节约资源保护环境意识深入人心。
各类绿色节能技术受到关注，铝电解危废处理技术就是其中之一。
该技术的应用有助于提升资源利用率，以及减轻危废对环境污染，本文将围绕着铝电解过程危险废物的资源化利用技术展开分析，从铝电解废弃物分析入手，对目前常用的铝电解危险废弃物处理技术进行分析，并探索技术应用中存在的问题，展望未来技术发展方向，希望能够促进铝电解危废处理技术不断革新优化。
关键词：铝电解；危险废物；资源化利用技术引言工业生产离不开资源的消耗，金属资源对于各行业而言尤其重要，其中金属铝的消耗在所有金属中位居前列，每年都在增加。
铝电解产业能够为其他行业提供金属铝，市场前景广阔，但也造成了铝资源利用不够充分以及危废污染环境的问题。
铝电解产业生产过程中产生了大量的危险废弃物，这些危废对环境造成了极大威胁，如何对其进行处理一直是行业内的难题，目前的铝电解危废处理技术在应用过程中也存在很多问题需要解决。
1电解铝生产中的常见危险废物我国电解铝生产行业发展较快，铝电解生产过程中产生的危险废物对环境以及生产作业安全都有较大影响，因此必须做好危险废物的处理与利用工作。
当前电解铝生产时会出现的危险废物主要有如下几种：炭渣以及铝灰，废阴极材料和废槽衬形成的渣类物质，这种渣类危险废物又被称为大修渣。
进行电解铝生产时，炭渣的主要是阳极炭块在生产过程中发生电化学反应而发生脱落的产物，其含氟量较高，甚至可达百分之三十二。
而铝灰则是由于铝电解、熔铸等生产过程中，铝与氧化物反应生成的，其主要成分就是氧化铝。
大修渣的产生主要就是电解生产中由于设备、容器长期被电解液腐蚀，产生了物质脱落与氧化，大修渣的成份较为复杂，危险性也较大，后期回收及资源化利用难度也相对较大。
2国内电解铝危废处理技术2.1大修渣危废处理以及无害化技术在国内主要的铝电解大修渣的处理处置技术有： 1 ）北京矿冶研究总院开发的铝电解废旧阴极无害化技术研发及产业化应用技术，采用浮选—酸浸工艺分离回收炭质材料、电解质及碳化硅粉，炭粉可返回阴极生产系统，电解质可直接返回电解槽使用，SiC-Si 3 N 4 可用于制备超细耐磨材料。
论电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术
论电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术摘要：伴随着电解铝生产技术的不断发展，再加上我国环境改造工作的不断推行，关于电解铝生产和大修形成废物的处理也被提上日程。
这些废渣的构成非常复杂，而且其中包含的有害物质会对环境和人体造成损伤，如果处理不当的话会造成非常严重的后果。
本文主要分析论电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术关键词：电解铝生产；固体废物；大修废渣；无公害处置技术引言近些年电解铝行业也对这一问题进行反复地实验，无公害处理技术也是其研究的主要内容。
本文对电解铝生产和大修中固体废物的产生进行了分析，并且研究了电解槽清理过程中需要注意的事项，结合实际情况分析了其成因。
只有在电解铝生产中落实无害化处理的形式，才能够有效地降低工业废渣对环境的污染，使其在同行业竞争中占据有利的位置。
1、固体废物及大修废渣的无害化处理分析在进行电解质残渣的处理时，要注意大型电解槽的维护。
因为电解质处于长期运行的状态中，在对其替换内衬时会产生大量的残渣。
电解铝生产约3%，浸出液中可溶性氟浓度的保持质量可到达1000mg/L以上，远远超出了工业废物排放的标准。
而且其中含有大量的氰化物，会对人体机能造成很大的损伤。
大修炉渣主要是耐火砖和阴极炭块，目前还没有可供参考的无害化处理案例。
阴极炭块浮选酸洗工艺可用于回收碳和氟化钠，宁夏的企业曾用耐火砖来稳定石灰石的固化，将其作为一般的固体废物处理，这一形式在国内已经开展逐步推广。
2、在处理电解铝生产中的固体废物时需要考虑的问题2.1废物处理站的选址问题废物处理站的选址是非常重要的，它会与后期固废处理带来的环境影响有直接的联系。
合理的选址能降低对周边环境带来的伤害，而且其运营成本也将会随之减少。
所以处理站的选址是非常重要的环节，项目管理者必须严格对待其中的每一个步骤，并在实施的过程中提出合理的建议。
对于废物处理站地址的选择，主要从以下几个方面进行考虑：通过对区域的气候风向进行记录分析，把站点建在区域的下风口处。
电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术研究
INTERPRETA TION区域治理电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术研究联合泰泽环境科技发展有限公司山西分公司 贺俊杰，刘旺，晋建霞，李旭东，于壮壮摘要：随着铝电解工业的快速发展，其带来的污染问题也日益引起人们的关注，如何才能做好电解铝生产中的废物处理工作成为了相关部门应该重点研究的问题。
电解铝生产固体废物大修废渣成分较为复杂，而且其中含有大量有毒物质，如果采用普通的处理方式，将会对自然环境造成极为严重的污染。
因此在对固体废物大修渣进行处理的过程中，要采用无害化的处置技术，根据实际情况采用具有针对性的处理方法，这样才能从根本上降低废弃物对环境所造成的污染。
关键词：电解铝；固体废物；大修渣；无害化处理中图分类号：TQ172.4+4 文献标识码：A 文章编号：2096-4595（2020）44-0085-0001一、固体废物大修废渣的形成原因及其危害在生产金属铝的过程中，最为主要的一种方式就是电解铝，电解铝的主要原理是用电解溶液在氧化铝中完成单质铝电解。
在进行生产的过程中，会在电解溶液中添加一些氟化盐，氟化盐除了会直接参与到电解槽电解过程中，同时还有一部分会被电解槽的里衬所吸附。
根据相关调查研究显示，如果某工厂要生产一吨的铝，那么则会有5—6千克的氟被电解槽所吸附。
根据这一数据就不难发现，大修废渣的产生主要是由于电解厂的电解槽的大修所形成的，废渣中含有大量的氟。
所形成的废渣会对环境造成十分严重的污染，如果长此以往，不仅会污染地下水，同时铝厂周围的水资源也会受到严重污染，这不仅会影响铝厂的稳定发展，同时还会对人们的身体健康造成影响。
二、常见的工业固体废物处理方式固体废物产生的大部分原因都是由于工厂在生产的过程中所产生的，从当前的实际发展情况来看，在对固体废物进行处理的过程中，可以分为以下几种方式。
首先是直接对固体废物进行预处理，通过粉碎压缩等方式来对体积较大的固体废物进行集中化的处理，通过前期的预处理能够为后续的处理工作奠定良好的基础。
回收利用某电解铝炭渣的浮选工艺
２．１ 磨矿条件试验 为了确定最佳浮选粒度，对炭渣进行了磨矿条
件试验，分别将其磨至 －２００目含量为 ６５％、７５％、 ８５％、９５％，然后进行浮选试验。浮选药剂使用煤油 和 ２＃油，用量均为 １００ｇ／ｔ，磨矿条件试验流程如图 １ 所示，试验结果如图 ２所示。
图 １ 条件试验流程
图 ３ 煤油用量对炭渣浮选效果的影响
■—回收率；●—品位
的生产工艺含破碎工段、磨浮工段、脱水工段、干燥 工段 ４部分。
工艺流程具体为：采用一段开路破碎，给料粒度 －１２０ｍｍ，产品粒度 －２０ｍｍ，破碎后进行一段闭路 磨矿，磨矿产品粒度 －０．０７４ｍｍ占 ８５％，然后经过 ２次粗选 ３次精选 ４次扫选工艺，将精选得到的产 品经过一段压滤得到含水率 ２％左右的炭粉，扫选 产品经浓缩、压滤两段脱水流程，浓密机底流浓度约 ５０％，滤饼含水率 １５％ ～２０％左右。电解质滤饼经 过打散、闪蒸干燥、收尘，包装为成品。废炭渣浮选 过程中使用的主要药剂为煤油和 ２＃油。浮选工艺 流程如图 ４所示，得到的产品指标如表 ２所示。
有一定氟化物的炭粉，可用于炭素厂作为原料，从而
实现废物减量化、资源化、无害化，提高企业经济效
益。
１ 炭渣性质
废炭渣主要由石墨化炭素和冰晶石构成，冰晶
石含量 约 为 ７０％ ～８０％，炭 素 含 量 约 为 ２０％ ～
３０％，主要化学成分见表 １。
表 １ 废炭渣主要化学成分
％
成分 Ｃ
Ｆ
Ｎａ Ａｌ Ｃａ Ｆｅ２Ｏ３ ＳｉＯ２
关键词 铝电解 炭渣 回收利用 浮选工艺 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７４６０８２．２０１９．１１．０１１
目前，工业炼铝的方法为 ＨａｌｌＨｅｒｏｕｌｔ法，该冶 炼法原料为氧化铝，溶剂为冰晶石，阳极材料为炭素 体，通过电解在电解槽内得到金属铝液。阳极炭素 的不均匀燃烧、选择性氧化、铝液和电解质的侵蚀、 冲刷等会导致部分碳颗粒从阳极脱落进入熔盐电解 质中，从而形成炭渣［１］。炭渣的生成会对电解过程 产生不利影响，因此需要定期打捞。炭渣表面黏附 的电解质也会被带走。据统计，每生产 １ｔ原铝，约 产生炭渣 ９ｋｇ，造成电解质浪费［２］。此外，炭渣属危 险废物，炭渣中 Ｆ离子 含 量 为 ３８．５５％，Ｃ含 量 为 ２１．４７％，如果处理不当，其中的 Ｆ离子会水溶渗入 土壤中，造成氟污染，严重危害环境，国家相关政策 禁止炭渣弃置或露天堆存，要求对其进行无害化处 理。废炭渣的主要成分是阳极炭素和冰晶石。制备 电解铝阳极的原料为低灰分的石油焦、沥青焦和高 温煤沥青或改质沥青，煤沥青为黏结剂，经过破碎、 煅烧、熔化、捏造、成型、焙烧等过程，形成的具有较 低挥发分的炭素材料。常用电解铝阴极的碳含量通 常达到 ９８％以上，具有较高的价值，目前电解铝用 阳 极 炭 块 的 价 格 约 为 ５ ０００ 元 ／ｔ。 冰 晶 石 （Ｎａ３ＡｌＦ６）在自然界产出稀少，通常人工制造，主要 用作铝电解的助熔剂，也用作研磨产品的耐磨添加 剂，可以有效提高砂轮耐磨、耐切、耐削力，延长砂轮 使用寿命和存储时间；还可用作铁合金及沸腾钢的 熔剂、有色金属熔剂、铸造的脱氧剂、链烯烃聚合催 化剂，以及用于玻璃抗反射涂层、搪瓷的乳化剂、玻 璃的乳白剂、焊材的助熔剂、陶瓷业的填充剂、农药
高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块
高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块摘要：铝电解槽大修会不可避免地产生大量蕴含优质石墨炭资源的废旧阴极炭块,同时含有20%~30%的氟化物(Na3AlF6、CaF2、NaF)和0.2%~1%的氰化物(NaCN、Na3Fe(CN)6、Na4Fe(CN)6)。
铝电解废旧阴极炭块中可溶氟∕氰化物的浸出浓度远超国家标准(GB5085.3—2007)的排放限值,已在2021年被列入国家危险废物名录。
相关研究表明,露天堆放的废旧阴极炭块会污染土壤和水体,导致严重的氟∕氰污染,还会造成植物大量死亡和变异,与水反应还会产生大量有害气体,对于生态环境和人类健康具有严重威胁。
因此,废旧阴极炭块已成为铝电解工业绿色发展的限制性难题,必须在最大限度减少其环境污染的同时回收优质石墨炭和高值氟化盐等有价资源。
关键词：铝电解;废旧阴极炭块;高温焙烧;回收炭材料;浸出毒性引言利用浮选法回收废旧阴极炭块中的电解质和碳,在最佳浮选条件下,精矿碳品位为82.3%,碳回收率为88.5%,尾矿碳含量为6.8%,电解质回收率为89.3%。
通过碱酸两步联合浸出法处理废旧阴极炭块,同时将浸出液中所含有价电解质组分进行回收利用,回收炭纯度达96.4%,经沉降回收得到纯度为95%的冰晶石和氟化钙产品。
上述湿法处理手段充分利用了废旧阴极炭块所含组分的润湿性与溶解性差异进行无害化与资源化处理,但存在处理成本高、耗时长,且会产生HCN、HF等毒性气体,存在二次污染风险,同时会对设备造成严重腐蚀。
相较而言,火法处理具有工艺流程简单、单位时间处理量大、毒性物质有效消除等技术优势。
1试验1.1试验流程试验流程主要分为原料制备、高温焙烧及气态冷凝产物处理三个环节。
原料制备:对废旧阴极炭块进行粗碎处理,称取一定质量粗碎后的废旧阴极炭块置于制样粉碎机(FM-1)中进行细碎,随后通过振动筛分机(ZBSX92A)筛取-5+3、-3+1、-1+0.15、-0.15mm四种粒度区间的样品,并放入电热鼓风干燥箱在(110±10)℃干燥24h备用。
浅析铝电解槽废旧阴极的综合利用
有 害物质 的燃烧 分解条 件 ， 进行 燃烧 反应 ， 既保 证达 到无害化 ， 同时 利用其 中炭
素 材料 的 热能 。 其 中的氰 化物 在７ ０ ０ ￣ Ｃ时 分解 率可 以达 到 １ ０ ０ ％。 ３有效 回 收利 用
（ 一） 制 造 冰 晶 石 与 氟 化 铝
磨 细后用稀 碱液浸 出氧化铝和 冰 晶石 ， 然后与 电解槽烟 气洗涤 液混合 以制 取冰 晶石 ， 这样节 省 了大量 的新鲜 氟盐 ， 残 余炭 渣作 为燃料 出售 。 同时 ， 高温 水
（ 一） 碱 浸 出
的溶 点和粘度 ； 需 要冶 金焦作为 燃料 ， 炭 又可作 为还 原剂 。 废旧 内衬 中的炭 作为 燃 料来 代替冶 金 焦 ， 氟 盐亦 可以代替 蛮 石作为 焰剂 。 也 可 以用 作铝 电解 槽 阳极
添加 剂 ， 用于 自焙 阳极 中 ， 炭 可以直 接用于 电化学过 程 ， 而 氟化 物（ 和 氧化物 ） 进 入 电解 质 ， 不需 要复 杂 的化学 回收工 艺 流程 ， 其 中的氰 化物 也 得到 了处 理 。 同 时， 废 旧内衬 中的部分 耐火材 料富含 氧化铝 ， 用 于抬包 中可 以作为流 动剂使 用 。
对 环保 造 成 巨大压 力 。 然 而 目前 ， 废 旧阴极 的 处理 方 式是露 天 堆放 ， 既 侵 占土 地， 又污 染环境 ， 其 中的有 毒物质 氟化物 和氰化 物会渗 入到地 下污 染水源 ， 已成 为 一项 公 害。 电解铝 工 业在 创造 了大量 经 济价值 的 同时 也带 来 了环 境 污染 。 二， 阴 极 内衬组 成分 析 阴极 的主要 组成是 炭和 电解质 ， 对废 旧阴极 原料进行 机械 破碎 （ 包括 粗碎 、
将耐 火材 料被粉 碎以后 与适 当的混凝 土进行混 合 ， 可 以用于 维修炼 钢 电路 的炉
铝电解槽全石墨化阴极碳块的应用
铝电解槽全石墨化阴极碳块的应用全石墨化阴极碳块的优越性能主要表现为降低炉底压降和延长电解槽的使用的寿命。
一、全石墨化阴极炭块试验电解槽的内衬及筑炉工艺改进。
1、在不违背电解槽三场设计原则的前提下,我们对试验槽的内衬结构进行了合理的设计优化，以增强电解槽底部隔热保温性能和减少全石墨化阴极散热率高的负面影响。
（1）在保证炉膛深度不变的前提下，在试验槽炉底增加了一层厚10mm的石棉板，并相应减少10mm厚的干式防渗料，加强了炉底保温。
（2）试验槽投入运行后，在槽壳底部和各阴极方钢出口端，增添了20mm 厚的硅酸铝纤维粘保温层，减少了槽底和阴极方钢散发的热量。
2、根据碳素公司多年来的生产经验，设计方案中，我们选用了冷捣式全石墨质阴极碳间糊进行筑炉。
其筑炉方案及其它所用材料按原方案要求保持不变。
二、电解槽启动及运行情况：1、焙烧启动：两试验槽于2004年12月通电焙烧，其焙烧启动一切正常。
均采用焦粒—石墨粉混合料(石墨粉含量30%)焙烧工艺和无效应湿法启动。
用分流片进行分流控制电流上升速度与温度上升速度。
起步电流21KA，瞬间冲击电压4.17V，相比其它常规槽通电时瞬间电压（5.3～6V）要低1伏多。
焙烧过程中，从测量阳极和阴极导电棒的电流分布情况得知：试验槽的电流分布十分均匀，整个焙烧过程的槽电压相对较低。
全石墨化阴极炭块的电阻率低的特点已明显表露出来，均匀焙烧，对延长电解槽使用寿命有着良好的影响。
2、启动后期的管理与调整：保持高分子比建炉膛，确保槽温缓慢有序地下降，伴随炉膛建立过程，逐步降低电压和增加保温料。
在三个月非正常期将槽设定电压逐步降至4.16伏（对比槽设定电压为4.20V）。
此时检测电解极距为：5～5.5cm，从启动后第2天开始，按规定检测炉底电压降。
试验槽转入非正常期运行后，由于缺乏对试验槽后期建炉膛管理上的技术及经验，试验槽运行前半年热平衡始终未能达到最佳状态，槽电压偏高，再加上基层生产操作管理上的习惯性人为干扰，给现场电解微机的正常运行及自动控制带来了不利影响，致使试验槽启动后前半年（2005年1月～8月），槽工作电压居高不下（与正常槽工作电压相当），炉膛尚未完全规整和建立，槽电流效率偏低（4月～8月平均为93%左右）。
探究电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术
探究电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术摘要：电解铝生产过程中，必然会产生各种废渣等固体废弃物，这类废渣废弃物的成分构成较为复杂化，并且其污染性、危害性等也较为明显，因此必须经过无害化处置后才可排出，将环境等造成的不良影响降到最低。
电解铝企业需重视研究无害化处理技术，同时基于实际生产与大修过程选择合理的无害化处置方法，由此推动企业的健康可持续性发展。
基于此，本文重点分析了电解铝生产固体废物大修废渣无害化处置技术。
关键词：电解铝；固体废物；大修废渣一、电解铝生产与大修现状电解铝工业在社会经济发展中发挥出了重要助力作用，积极推动社会经济发展之时，生产过程中也可能会产生各种固体废弃物。
原铝生产时，大修电解槽产生的废渣，是电解铝工业较为典型的固体废弃物之一。
在我国修订的《国家危险废物名录》中明确将其定义为危险废物。
在相当长的一段时期，由于对大修渣无害化处理技术研究工作滞后，多数电解铝厂采用露天堆放或固定渣场填埋的方法处置大修渣，给当地的自然环境和人类健康带来了较大的危害。
铝电解槽大修时产生的大修渣由于具有毒性，是全球铝冶炼厂目前面临的最大环境废物管理挑战之一。
国际铝业协会称，2019年全球原铝生产过程中产生了160万吨大修渣，使其成为铝行业继赤泥之后产生的第二大废物[1]。
进入21世纪以来，我国电解铝工业得到迅猛发展，2017年我国电解铝产量达到3227万吨，产能已突破4000万吨，连续位居世界第一，产量占世界总量的57%。
与此同时，电解铝工业的环境污染问题已受到国家、行业和社会的高度关注。
大修渣是电解铝生产过程排放的典型有害固体废弃物，平均每生产一吨电解铝，会产生20-30kg大修渣，年排放总量达上百万吨。
由于大修渣含有毒性较高的可溶氟化物和氰化物，如不妥善处置，会随雨水混入江河、渗入地下污染地表水源、地下水和土壤，对周围生态环境、人类健康及动植物生长造成很大危害。
2016年3月，国家环保部新的《国家危险废物名录》（2016环保部令第39号）已明确规定，铝电解槽大修渣属于T类工业危险废物。
铝电解槽石墨化阴极的性能分析及改善措施
铝电解槽石墨化阴极的性能分析及改善措施赵亚军【摘要】铝电解槽阴极炭块作为电解槽的内衬和阴极导电材料,直接关乎到电解槽的使用寿命及生产指标,在电解铝生产中起到非常重要的作用.本文重点介绍了铝电解槽石墨化阴极炭块电阻率低、热导率高、抗热冲击性能高、钠渗透膨胀率低等主要特点,以及其在降低电解槽能耗、提高电流效率、延长电解槽寿命等方面的作用,并结合东兴铝业公司500kA电解槽实际情况提出该公司采用石墨化阴极后在炉底保温、筑炉质量、技术条件调整以及电解槽日常管理等方面的一些改善措施.【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2017(000)014【总页数】3页(P18-20)【关键词】铝电解槽;石墨化阴极;改善措施;阴极材料【作者】赵亚军【作者单位】酒泉钢铁(集团)公司技术中心,甘肃嘉峪关735100【正文语种】中文【中图分类】TF111Abstract:The cathode carbon block of aluminum electrolysis cell used as the inner lining of the electrolysis cell and the cathode conductive material is directly related to the electrolytic cell service life and production index.It plays an important role in the electrolytic aluminum production.The papermainly introduces the main characteristics of low resistivity, high thermal conductivity, high thermal shock resistance and low sodium penetration expansion rate of the graphitized cathode carbon block of aluminum electrolysis cell, as well as its role in saving energy, improving current efficiency, extending electrolysis cell service life and so on.According to the practical production of the large aluminum company 500kA electrolytic cell, the paper proposes some improvement measures on thermal insulation in the furnace bottom, furnacebuilding quality, technical conditions adjustment and electrolytic cell daily management after employing the graphitized cathode.Keywords:aluminum electrolysis cell; graphitized cathode; improvement measures; cathode material自2016年以来，煤炭供给侧改革力度较大，带动煤价上涨，氧化铝、氟化铝价格随铝业市场回暖上涨明显，导致电解铝成本大幅度上升；加之国家高度重视环境保护，尤其对重工业的环保要求日益严格，电解铝行业正在面临着成本和环保的双重考验。
铝电解废阴极固体废物的处理技术
氟化物来源于铝电解生产原料中的氟元素，氰 化物是电解过程中 Ｎ２ 和炭元素发生反应产生氰化 物。电解槽电流容量、内衬结构、内衬材料、电解 工艺、使用年限等因素，影响废阴极炭块的元素分 布、物相组成、微观结构。铝电解危险固体废物中 氟化物的存在方式主要是氟化钠和冰晶石及其中间 产物，铝电解废阴极炭块的浸出液 Ｆ－和 ＣＮ－含量 超过国家 《危险废物鉴别标准———浸出毒性鉴别》 的要求 （Ｆ－ ＜５０ｍｇ／Ｌ，ＣＮ－ ＜１ｍｇ／Ｌ），因此电解
填埋法是最简单最直接的方法，但是固体废物 中的可溶性氟化物和氰化氢会溶解于水中，危害环 境和人类饮 水 安 全，１９９６年 开 始 美 国 等 发 达 国 家 已经禁止废旧阴极露天堆存或直接填埋［５，１６］。
填埋之前需要无害化处理分解氰化物和固定可 溶性氟化物，主要是添加钙盐 ＣａＯ、ＣａＣｌ２、石灰 石、铝溶 液 等，可 溶 性 氟 化 物 生 成 稳 定 的 ＣａＦ２、 氟化铝，添加氧化剂或者高温可以分解氰化物，从 而达到无害化效果 。 ［１７，１８］ ２２ 火法、高温水解法
中国铝业郑州轻金属研究院开发了 “铝电解 废阴极无害化技术研究及产业化应用”，以石灰石 氧化钙为反应剂、二氧化硅为添加剂处理废旧阴 极，分解氰化物和固化可溶氟化物。北京矿冶研究 总院与中电投宁夏青铜峡能源铝业集团有限公司共 同开发了一种综合回收利用废旧阴极和废槽衬的技 术，利用浮选法回收炭材料和电解质。
科技成果——铝电解槽废阴极炭块的综合利用
科技成果——铝电解槽废阴极炭块的综合利用技术开发单位
东北大学
成果简介
铝电解槽大修后产生大量的危险固体废弃物，主要是废阴极炭块和耐火材料。
目前铝电解固体废料尚未得到合理的利用，均采用填埋的方法处理。
废阴极炭块中含炭约65-70%，电解质15-25%，金属钠5-10%。
本项目采用物理方法处理铝电解槽废阴极炭块，可实现废阴极炭块中的各组分的分离和重新利用，在处理铝电解槽危废的同时实现其综合利用。
项目采用物理方法实现铝电解槽废阴极炭块中炭、电解质和金属钠的有效分离，使炭和电解质返回电解工序，而金属钠作为产品出售。
项目实现了铝电解槽废阴极炭块组份的全部利用，处理过程无任何废气、废固和废水等二次污染物的生成，处理设备简单、投资少，成本低，效益可观。
应用情况
目前，该项目已完成实验室半工业试验的研究，取得了很好的分离效果，已同相关的铝电解企业签订技术合作协议，正在进行工业试验。
拟寻求相关的铝电解企业或环保企业进行进一步的合作研究。
市场前景
前期项目已投入近千万元开展相关的试验与工业设备研发，技术已趋于成熟。
采用本技术处理铝电解槽废阴极炭块，每吨废阴极炭块
的处理成本在2000元以下，收益预计在4000元，即处理一吨废阴极炭块效益在2000元左右。
合作方式
技术许可、合作开发。
2024年阴极炭块市场规模分析
2024年阴极炭块市场规模分析1. 引言本文旨在对阴极炭块市场规模进行分析。
阴极炭块作为电解铝行业的重要原材料，市场规模对于行业发展具有重要影响。
通过深入研究市场，探讨市场规模的变化和趋势，可以为企业制定战略和决策提供参考。
2. 阴极炭块市场概述阴极炭块是一种用于铝电解中作为负极的材料。
“炭块”是指碳素材料，具有良好的导电性和化学稳定性，可用于电解池的阳极和阴极。
阴极炭块市场主要由铝电解工业驱动，其需求量随着铝产能的增长而增加。
3. 2024年阴极炭块市场规模分析根据市场数据和行业调研，以下是对阴极炭块市场规模的分析：3.1 市场规模历史数据阴极炭块市场在过去几年一直保持稳定增长。
根据数据显示，2016年市场规模为X万吨，2017年增长至X万吨，2018年达到X万吨。
市场规模的增长主要受益于铝电解工业的发展。
3.2 市场规模预测在未来几年，阴极炭块市场有望继续保持增长。
根据市场趋势和需求预测，预计2021年市场规模将达到X万吨，2022年达到X万吨。
市场规模的增长将受益于电解铝行业的发展，并伴随着对阴极炭块的需求增加。
3.3 影响市场规模的因素3.3.1 电解铝产能增长随着全球电解铝产能的增长，阴极炭块市场规模也在增加。
电解铝是阴极炭块的主要用途，产能的增加将带动对阴极炭块的需求增长。
3.3.2 行业竞争格局阴极炭块市场存在较为激烈的竞争，主要厂商之间的竞争对市场规模有一定影响。
优质产品和合理的价格是企业在市场竞争中获得份额和增加市场规模的关键。
4. 总结阴极炭块市场规模在近年来持续增长，在未来几年有望继续保持增长趋势。
电解铝产能的增加将是市场规模增长的主要驱动力。
然而，市场竞争对市场规模也有一定影响，优质产品和合理的价格是企业在市场中获得优势的关键因素。
通过对市场规模的分析，企业能够制定战略和决策，以更好地把握市场机遇和面临的挑战。
2024年铝电解阳极碳块市场环境分析
2024年铝电解阳极碳块市场环境分析1. 市场概况铝电解阳极碳块是铝电解工艺中的关键材料之一，广泛应用于铝电解槽中的阴极材料。
随着铝产业的快速发展，铝电解阳极碳块市场也呈现出稳步增长的趋势。
本文将对铝电解阳极碳块市场的环境进行深入分析。
2. 市场规模与发展趋势铝电解阳极碳块市场在过去几年取得了较快的发展。
根据行业数据显示，2015年至2020年期间，全球铝电解阳极碳块市场规模从100万吨增长到200万吨，年均增长率达到了10%左右。
预计未来几年，该市场规模将继续扩大。
3. 市场驱动因素3.1 铝产业快速发展铝产业在全球范围内呈现出快速增长的态势，尤其是在新兴市场的推动下，铝生产量不断增加。
这使得铝电解阳极碳块市场需求持续增加。
3.2 环保要求的提升随着环保意识的增强，许多国家对铝电解工艺的环保要求也在逐渐提高。
铝电解阳极碳块作为铝电解槽中的关键材料，其在减少污染、提高能效方面的作用受到重视，进一步推动了市场需求的增长。
3.3 技术进步与创新铝电解阳极碳块的生产技术不断进步，新材料应用和工艺创新也在不断涌现。
这些新技术和新材料的应用推动了铝电解阳极碳块的性能提升，提高了市场竞争力。
4. 市场竞争格局目前，铝电解阳极碳块市场存在一定程度的垄断现象。
少数知名企业占据了市场的大部分份额，市场竞争相对较为激烈。
此外，新进入者面临技术门槛较高和品牌影响力较弱的挑战。
5. 市场前景与挑战铝电解阳极碳块市场在未来仍然面临着一些挑战。
首先，技术创新和新材料的应用将成为市场发展的关键因素。
其次，环保要求的提升也对市场产生影响，企业需要不断提升产品性能以满足环保要求。
最后，市场竞争将进一步加剧，企业需要通过提高品牌影响力和降低成本来保持竞争力。
结论随着铝产业的快速发展和环保意识的提升，铝电解阳极碳块市场呈现出较快的增长趋势。
然而，市场竞争和技术创新的挑战也同时存在。
企业应积极应对市场变化，加强研发和创新能力，提高产品质量和性能，以保持市场竞争力。
铝电解工业危险废物资源化处理工艺
铝电解工业危险废物资源化处理工艺摘要：近十几年来，我国的电解铝产能显著升高，但是电解铝行业发展中始终具有高污染和高耗能特征，并由此引发了严重的环境污染。
危险废物处理对电解铝行业的发展造成了阻碍，所以我国也研发了多种不同形式的无害化及资源化处理技术，希望改变电解铝工业发展现状。
关键词：铝电解工业；危险废物；资源化处理引言废阴极炭块含有大量的炭和氟化物,具有潜在的利用价值。
近几十年来,国内外学者对废槽衬或废阴极炭块的资源化利用进行了深入研究,提出了多种资源化利用方法,其核心就是实现炭和氟的高效分离,以及氰化物的无害分解,即将危险废物转化为一般工业固体废物,基本实现废阴极炭块的资源化利用或无害化处置。
废槽衬所含的耐火砖、防渗料等中的碳和电解质含量低,处理难度大,回收利用价值低,经济性差,因而很难资源化利用。
本文对电解铝工艺产生的废阴极炭块的资源化利用研究现状进行了综述,并对其未来发展方向进行了展望。
1工业废物的概念工业废物也就是工业固体废弃物，是工业企业在生产过程中产生的固体废物，依据废物特性，可分为一般工业废物和危险废物。
导致工业废物出现的原因多种多样，受到处置方式、操作方式和技术设备等方面的影响，工业废物具备不同特性。
首先，工业废物造成的污染通常不具备流动性及扩散性。
其次，因为工业固废对环境造成的污染具有一定的间接性，不会通过流动、扩散等对周边环境造成直接影响。
工业废物对自然环境造成的污染主要是由生物、物理方面的原因间接导致的。
最后，由于其所具有的间接性，使工业废物所带来的污染同时也具有隐蔽性。
一般来说，工业废物造成的污染往往会通过其他的污染形式表现出来，且很难找到最初的污染条件，因此，往往难以发现，导致对工业废物污染缺乏必要的重视。
2铝电解过程主要危险废物分类及特征在电解铝生产过程中，经常出现的危险废物种类有：炭渣、铝灰、大修渣，其中大修渣又可划分为废阴极和废槽衬这两种。
电解铝生产中出现的盐渣和浮渣均为常见的危险废物。
电解槽内炭渣对铝电解生产过程造成的影响
M etallurgical smelting冶金冶炼电解槽内炭渣对铝电解生产过程造成的影响杨建平摘要：在铝工业生产过程中，通常采用电解的方式来生产高纯度的铝，铝电解生产过程需要控制生产环境，然而，在铝电解生产过程中，电解槽内部经常会受到各种影响产生大量炭渣，从而阻碍了生产进程。
本文详细分析了电解槽内部产生碳渣的主要原因，并进一步探讨了炭渣对铝电解生产的负面影响，同时结合理论与实践，提出了相应的改进策略。
关键词：电解槽；炭渣；铝电解生产随着我国工业技术的快速发展，化学工业为人们的生活和社会生产带来了实际的好处。
其中，铝电解法在工业生产过程中被广泛采用，通过氧化铝的电解操作可以有效地获取高纯度的铝，进一步推动了工业的发展。
在铝电解生产过程中，电解槽内部的熔剂通常是冰晶石，溶质主要是氧化铝，而阴极和阳极则采用炭块作为电极材料。
虽然使用炭块具有许多优势，但也容易产生炭渣。
电解槽内的炭渣经常出现，其产生原因多种多样，对铝电解生产的不同阶段都会造成不同程度的影响。
因此，操作人员应详细分析电解槽内的炭渣含量，并针对性地调整操作方案，推动铝电解生产过程的改进，持续提高生产质量。
1 电解槽内炭渣生成的原因1.1 原材料质量不达标铝电解生产过程中使用的原材料包括沥青、石油焦等，这些工业材料往往容易掺入杂质，如煤粉、砂石等。
不同浓度的杂质掺入铝电解原材料会导致性能差异，使得铝电解生产过程中所使用的原材料质量参差不齐。
当前使用的石油胶中含有的杂质越高，杂质成分种类也越多，可能会刺激材料产生更大的负面影响。
很多杂质中含有P、V、S等元素，这些微量元素会极大地降低阳极的抗氧化性能，在高温焙烧作用下，使得杂质化合物进入阳极，导致阳极掉落炭渣的情况。
1.2 阳极质量有问题在大多数电解生产过程中，阳极制品通常由炭素材料加工而成。
然而，在制造过程中存在许多客观制约因素，这些因素会影响阳极的质量，导致其无法达到相应的标准，从而在后续的铝电解过程中表现出不足之处。
铝电解槽衬废弃物危废无害化处置技术研究
铝电解槽衬废弃物危废无害化处置技术研究摘要：本次研究中，首先分析了铝电解槽衬废弃物的构成，随后结合其所携带的危害进行了深入性地探讨，并就比较实用的无害化处理技术展开了探讨，包括湿法处理技术、电解废阴极浮选处理资源化利用技术两种，旨在借此进一步为铝电解槽衬废弃物循环利用价值提升带来参考。
关键词：铝电解；废槽衬；废弃物引言：随着我国铝工业产业的不断发展进步，作为生产中应用频率极高的电解铝，其生产原理主要依赖于冰晶石--氧化铝熔体体系的构建。
因此，在开展铝电解溶解和氧化反应处理时，电解质很大程度上会受到电解还原化学反应的影响，形成金属铝这一反应介质。
现阶段，用于装载电解质的电解槽熔池材料，需要具备耐高温、腐蚀的能力。
但电解铝之时所需要开展的电解槽维修、废弃所出现的大修渣属于废弃物，但目前行业内对于该类资料的废物利用处理成效并不显著，导致大批可利用资源被浪费。
鉴于此，本次针对铝电解槽衬废弃物危废无害化处置技术这一内容进行深入分析具有重要现实意义。
一、铝电解停槽大修后的废弃物构成及其危害探讨（一）废弃物铝电解槽的生产使用周期主要在2800d左右，当其超出正常生产周期之后，就必须针对设备做好对应的停槽修整工作，尤其需要将铝电解槽之内的内衬替换为新的内衬，并完成电解槽筑炉的重新施工和砌筑处理，当所有处理工作过完成后，才能再次启动电源去执行生产流程[1]。
经过上述工作后，所清理而出的废弃内衬，就被工业行业内称之为电解废槽衬大修渣，此类大修渣也是工业生产中的危险固体废弃物，必须做好无害化处理工作，避免对生态环境构成危害。
具体而言，废弃物的构成主要包括以下物质：其一，在电解废槽衬大修渣之中，内衬的材料构成主要以耐火砖、轻质保温砖、浇注料、阴极炭块等物质构成，一旦随意排放，必然会对生态环境保护造成威胁。
其二，电解槽内衬废弃物中，比较常见的构成成分主要以耐火材料混合物、冰晶石、30%左右的氟化盐以及33%左右的碳质材料[2]。
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铝电解槽废阴极炭块组成特性及浮选无害化处理试验线生
产应用现状
铝电解槽废阴极炭块组成特性及浮选无害化处理试验线生产应用现状 1 1 2 魏应伟谷万铎王兆文 (1.伊川电力集团总公司，河南伊川 471300; 2.东北大学，辽宁沈阳 110004)摘要:本文分析了铝电解槽废阴极炭块的组成及特性，简要介绍了国内外处理废阴极炭块的方法;通过对伊川电力集团废阴极炭块无害化处理与综合利用的研究和 3000 吨/年浮选试验线建设运行的经验，使废阴极炭块污染问题得以彻底解决。
关键词:废阴极炭块;无害化;炭粉铝电解槽废阴极炭块是铝电解工业中排放的不可避免的废料，新阴极在电解槽经过 4-8 年的使用，其成分已由初始的无烟煤型碳发生变化，碳大部分转变成。
电解过程中由于阴极被电解质和铝液所渗透，有将近一半石墨型碳?ù笤?80)的电解质和几乎全部铝液在电解过程中(渗入后)发生反应。
整个废阴极内衬的组成中，氟化物占约 35wt，氧化物占约 14wt，同时还有微量的氰化物。
氟化物主要包含 Na3AlF6， CaF 氧化物主要为 Al2O3， NaF， 2， Na 而氰化物主要是 NaCN， 4FeCN6和 Na3FeCN6。
氟化物和氰化物是对环境有害的物质，必须将其减量化和无害化。
在国家重大产业技术开发专项的支持下，我们对废阴极炭块的无害化与综合利用进行了研究，并建设了3000 吨/年废阴极浮选试验生产线，目前已投入运行一年多时间。
1 废阴极炭块的组成及特性1.1 废旧阴极炭块的成分分析废阴极炭块取自伊川电力集团 300KA 铝电解槽 5 年大修材料，逐级破碎后取样。
研究对缩分、研磨后的原料采用美国利克公司的定硫定碳仪(灼烧,红外光谱法)进行了测定，得原料中碳的含量为
48.3。
经分析，电解槽使用前的阴极炭块(石墨化度为 20)的碳含量为 92，其中含Al 0.12，Fe 1.38，Ca 0.28，SiO2 1.54。
此处所指电解质为废阴极炭块中除碳之外的部分，因此由减量法得出原料中电解质的含量为 51.7。
为进一步确定电解
质中的元素组成，采用美国 PE 公司的 Optima 4300 DV 型ICP-AES 对原料进行了化学成分分析，结果示于表 11。
在废阴极炭块中，钠的侵蚀最为严重，因此钠的含量也最高，其余为少量的铝和钙。
表1 废阴极炭块原料的主要化学成分分析元素含量wt, F 7.26 Na 12.8 Al 4.96 Ca 1.10 Fe 0.5251.2 废阴极炭块的物相组成分析原料的物相分析采用日本理学 D/max2550RB 型 X 射线衍射仪，CuKα辐射，波长为 0.15405nm，扫描步长 0.02?。
取少量缩分、研磨后的原料进行XRD 衍射分析，结果示于图 11。
由于废旧阴极炭块的石墨化程度较高，根据衍射结果获得的晶体参数计算，石墨化度为95.2。
因此在 XRD 衍射图中出现强的石墨衍射峰，其余组分按衍射峰强度由高至低依次为氟化钠、氟化钙、二氧化硅和冰晶石等。
为了更好的鉴定废阴极炭块中少量电解质的物相组成，另取一份缩分、研磨后的原料在 650?空气气氛下灼烧至衡重，烧去原料中的碳，将剩余的灰分进行XRD 分析，结果一并示于图 1 中。
由图可见，灰分中除已鉴定出的氟化钠、氟化钙、二氧化硅和冰晶石外，尚含有少量的钠铝氧化物和四氧化三铁。
由于原料取自中期破损大修槽，其中碳化物、氮化物和氰化物含量较少，因此在原料的 XRD 分析中未能检出，经过焙烧后，虽然消除了 XRD 衍射分析中高强度石墨衍射峰的影响，但碳化物、氮化物和氰化物有可能在焙烧过程中被破坏，所以在焙烧灰分的XRD 衍射分析中也未检出相应的物相。
C graphite NaF Na3AlF6 Δ CaF2 Ο NaAl23O35 SiO2 Fe3O4 焙烧后灰分Intensity/a.u. Ο Δ Δ Δ 废旧阴极碳块Ο Δ Δ 10 20 30 40 50 60 70 2θ/? 图1 废阴极炭块及焙烧灰分的 XRD 衍射分析结果为了表征废阴极炭块的形貌和各物相之间的嵌存状态，采用反光显微镜和扫面电子显微镜对废阴极炭块的微观形貌和物相存
在状态进行分析。
21为废阴极图炭块的 SEM 照片，所观察到的部位电解质侵蚀较为严重，电解质呈片状沉积在阴极中;此外，EDS 分析结果表明，图中灰白部分主要为单质硅，表明在铝电解过程中会产生少量的单质硅。
图 31 废阴极炭块
的反光显微镜图片，图中灰白部分为电解质。
在侵蚀程度较低的部位，电解质主要沿着炭块的裂纹或裂缝等薄弱位置进行侵蚀，而在侵蚀程度较高的部位，电解质将进一步侵蚀炭块，直至出现严重的充填现象。
由此可推断电解质与碳的嵌存状态，包括在侵蚀程度较低部位的简单依附和在侵蚀程度较高部位的相互嵌存等。
SEM 图谱点 1 处的 EDS 分析结果点 2 处的 EDS 分析结果图2 废阴极炭块的 SEM 图谱和 EDS 分析结果a 侵蚀程度较低的样品(×100) b 侵蚀程度较高的样品
(×100) 图3 废阴极炭块的反光显微镜图谱2 废阴极炭块的无害化处理现状及浮选运行2.1 国内外废阴极炭块的无害化处理现状国际上处理废阴极炭块的方法主要有两种:一是作为燃料进行燃烧，即将废炭块粉碎后，添加粉煤灰等添加剂，在分解有害物质的前提下，利用炭素材料的热能;二是采用物理化学的方法进行分离，即将炭块粉碎后，将电解质与炭块进行分离，回收利用电解质，再将炭素材料或用于燃料，或用于生产阴极炭块。
国外采用浮选法回收电解质等氟化盐，同时通过高温水解法、酸解法降解氰化钠等有害物质。
以美国铝业公司为代表的国外各大铝业公司已将这些技术应用于工业生产，但没有经济效益，没有实现产业化应用。
许多有价值的资源没有得到有效回收。
国内对废阴极炭块的研究最早是从东北大学原邱竹贤院士课题组开始的，其采用浮选的方法成功地分离了电解质和炭素材料，并于 90 年代初在抚顺铝厂进行了试验，取得了较好的效果。
其它对废阴极炭块研究的报道较少，2006 年国内某单位完成的“电解铝废槽内衬无害化处理工业试验”项目通过鉴定。
该技术以石灰石为反应剂，以工业废料粉煤灰为添加剂，通过焙烧处理废槽衬，使有害物质氟化物转化率达 98.66，氰化物分解率达 99.68，所得最终固体渣分散性好，可溶 F-离子、CN-离子平均含量达到国家环保外排标准3。
这些成果基本代表了国内在电解铝固体废弃物方面的研究水平，但至今没有一项在中国实现产业化。
2.2 伊川电力集团废阴极炭块的无害化处理现状在国家重大产业技术项目“电解铝固体废弃物无害化处理与综合利用技术”的支撑下，伊川
电力集团与东北大学原邱竹贤院士课题组、河南省有色金属行业协会等单位进行合作，对铝电解大修产生的各种废旧材料进行研究，重点对废阴极炭块浮选无害化深入进行了研究并取得成功，从试验取得的成果看，无害化处理成本上可做到微利水平，在经济上比较合算。
项目已于 2010 年底建成 3000 吨/年废阴极浮选试验线，至今已运行一年多时间。
2.3 伊川电力集团废阴极炭块浮选试验线运行及处理状况伊川电力集团铝电解槽废阴极炭块浮选法处理工艺流程采用三段一闭路破碎、有检查分级的一段闭路磨矿、一次粗选、三次(二次再磨)精选、二次(一次再磨)扫选流程，获得最终精矿(炭产品)和最终尾矿(氟盐电解质产品)，经洗涤、脱水、干燥后，获得最终产品，实现废阴极炭块的无害化处理和综合回收利用。
主要生产工序组成: (1)粗、中、细碎:原矿粒度,320mm，经粗、中、细碎后得到,5 mm 破碎产品。
(2)磨矿与分级:将小于 5mm 破碎产品给入球磨机进行一段闭路磨矿，得到磨矿细度为-200 目 60的矿浆。
(3)浮选:包括一次粗选、三次精选(二次再磨)和两次(一次再磨)扫选，获得精矿(炭粉)和尾矿(电解质)。
(4)炭粉处理:精选获得的炭粉，经洗涤、脱水、烘干。
(5)氟化盐处理:扫选获得的电解质经洗涤、脱水、烘干。
(6)含氟废水处理:含氟废水经钙盐沉淀处理，固液分离后返回选矿使用。
工业试验浮选后所得炭粉成分分析结果如表 22所示。
表 2 浮选后炭粉成分分析结果样品炭粉质 650?煅烧损含碳 1050?煅烧再氟化盐灰分质灰分含编号量/g 失质量/ g 量/ 损失质量/g 含量/ 量/g 量/ 1 0.9522 0.7561 79.41 0.0178 1.87 0.1783
18.73 2 1.0118 0.8053 79.59 0.0208 2.06 0.1857 18.35 3 0.9908 0.7856 79.29 0.0206
2.08 0.1846 18.63 4 1.0153 0.8058 79.37 0.0223 2.2 0.1872 18.43 平均79.415 2.0525 18.535 由表 2 可以看出，浮选得到的炭产品中，碳含量为 79.4
左右，氟化盐的含量仅为 2左右，灰分的含量高达 18.5。
由此可见，浮选法处理废阴极炭块示范生产线能够有效的分离氟化盐电解质和炭粉，产品质量稳定。
由于浮选用废阴极炭块含碳量与槽龄等状况有关，浮选产品碳纯度有一定变化。
废阴极炭块含有害物质主要是氟化物和氰化物，浮选工艺过程会产生废水，解决办法采用氯化钙处理氟化物，次氯酸钠或次氯酸钙处理氰化物氰化物在漂白粉溶液中被氧化成无害的 N2 从溶液析出逸出，从而使处理废水达到无害化的要求。
氟化物与氰化物反应为: F-CaCl2 ----CaF2Cl- -。