一种电解铝含碳固废掺烧方法与流程

本发明属于电解铝危废产物，具体涉及一种电解铝含碳固废掺烧方法。

背景技术：

1、近年来，我国电解铝产销率呈现稳定增长。但电解铝的固体废物中阳极炭渣和阴极大修渣被列入了《国家危险废物目录》。

2、在电解生产过程中，会在电解槽内形成阳极炭渣，必须在生产中及时捞出电解槽中的炭渣，因此会定期产生电解炭渣。阳极炭渣中碳含量为41.53％，电解质含量约为58.47％，电解质主要包括：冰晶石、亚冰晶石、氧化铝、氟化钙、氟化镁、锂冰晶石、氟化铝等，电解质中，冰晶石和亚冰晶石含量最高，氟含量可达32％。

3、电解铝用阴极主要成分为碳素,因长期浸泡于电解铝铝液中,受到氟化盐、铝液和各种应力的作用而发生变形和破裂,其裂缝中残留了大量氟化物,其中c含量约为50％～70％,氟含量约为9.86％,并含有少量钠、铝、钙、铁和二氧化硅等。电解槽一般在使用5～8年后需进行大修，大修时会清理出大量废槽衬(sin-sic)，因长期受电解质侵蚀,氟化物和氰化物浸出浓度均超标,属于危险废物。

4、现有技术中，对以上危废的火法处理技术和湿法处理技术中：

5、阳极炭渣处理技术目前成熟的阳极炭渣处理技术有浮选法、焙烧法和真空冶炼法等，主要目的是回收炭渣中的电解质，浮选法可以回收碳素材料。

6、浮选法：目前最常用和最成熟的方法。通常在阳极炭渣中加水磨细，加入浮选药剂搅拌处理，然后进入浮选机，炭粉上浮形成泡沫被刮出，而电解质则从槽底排除，实现碳粉与电解质的分离。

7、焙烧法：将阳极炭渣在回转窑中高温(760～1000℃)焙烧，出去炭渣中的碳，得到的残渣即为电解质。

8、真空冶炼法：采用真空蒸馏炉处理阳极炭渣，即在真空氛围中加热阳极炭渣，使电解质会发再冷凝，从而得到纯度较高的电解质和碳。，

9、阴极大修渣的主要处理技术有石灰浸出法、碱液浸出法、燃烧法、电弧炉生产高纯碳粒法和浮选-化学处理工艺等。

10、石灰浸出法：通过破碎、球磨、石灰浸泡和冲洗等工艺制备高纯碳粉和氟化钙用氧化钙调节水溶液为微碱性,使氟离子和钙离子形成氟化钙,由于氟化钙不溶于水,会形成氟化钙沉淀,干燥、脱水后,包装销往电解铝厂。浸泡后的原料主要是炭粉,经清水洗涤后再进行脱水处理。

11、电弧炉生产高纯碳粒：该方法首先将废阴极进行破碎、筛分,得到3～10mm的颗粒,磨细后再造粒,送入直流电弧炉,通电起弧,使颗粒燃烧,待烟气减小后停止通电,取出炉内物料,冷却后得到碳粒。

12、浮选-化学处理工艺：与阳极炭渣浮选工艺相似，采用浮选-化学处理工艺回收阴极大修渣中的氟和碳，处理过程中产生的废水可以重复使用。

13、上述阳极炭渣和阴极大修渣处理技术是目前开发的较为成熟，做到了无害化且技术指标符合国家要求，且可有效回收有价物质的方法。然而上述各种方法均存在不足：

14、比如焙烧法处理阳极炭渣和燃烧法处理阴极大修渣等,对危险废物中的碳没有有效利用,资源化利用率不高。

15、而浮选法处理阳极炭渣和阴极大修渣等工艺技术,资源综合利用效率高,但工艺流程长,容易产生废水、残渣等二次污染。因此,合理选择电解铝危险废物处理工艺和持续开发新的处理技术,是促进电解铝行业可持续发展的重要保障。

16、且从能源使用讲，阳极炭渣和阴极大修渣的火法处理技术和湿法处理技术均增加耗能。此外，火法和湿法处理后产生的仍为危险固体废物，其对方占地面积，进一步处理成本高。到目前为止，尚无可行的方法或工艺能实现阳极炭渣和阴极大修渣减量化和资源化利用。

17、中国专利cn105401169a公开了《一种铝电解槽废弃阴极炭块的再循环环保利用方法》，该专利存在的缺陷是：1)该方法理论上可将废旧阴极参入电解铝炭素阳极原料中利用，但由于加入量仅占1％，而实际废阴极块的产量是炭素阳极消耗量的10％，因此该方法的运用不能全部处理废阴极块。2)此方法的运用对电解铝阳极的质量有影响。

18、中国专利cn107282598a公开了《一种铝电解槽废弃阴极炭块的回收利用方法》，该专利存在的缺陷是：1)该方法能够回收铝电解槽废弃阴极炭块，但是工艺复杂繁琐，且处理时间长，很难实现工业化应用。2)需添加新物质硫酸铝，还需调节ph，这会造成为此污染；3)处理成本和能耗高。

19、目前已知的阳极炭渣和阴极大修渣虽然能实现部分有用物质的回收利用，但是工艺复杂，能耗高，减量化效果不明显，经济效益不显著。

20、针对现有技术中处理工艺的诸多不足，研发人员经过大量实验，开发出一种电解铝含碳固废掺烧方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种电解铝含碳固废掺烧方法，以解决阳极炭渣和阴极大修渣的再利用工艺能耗高，经济效益低下的问题。

2、为了解决以上问题，本发明技术方案为：

3、一种电解铝含碳固废掺烧方法，该方法分为以下步骤：

4、s1、危废运输；

5、阳极炭渣1或阴极大修渣2需由危废运输转运车辆运至破碎、球磨处理车间，严格控制运输路线，确保运输途中不会出现危废外溢造成环境污染；

6、s2、破碎、粉磨；

7、阳极炭渣1或阴极大修渣2由破碎机和球磨机破碎为危废颗粒3，然后由传输设备传送至磨煤机；

8、s3、磨煤混合；

9、将s2中制得的危废颗粒3与原煤按照一定的比例混合后在磨煤机内混合，进一步研磨，保证充分混合均匀，得到煤废混合物4；

10、s4、给煤；

11、将s3中制得的煤废混合物4由给煤机输送至加煤仓，再进入锅炉进行掺烧发电；

12、s5、掺烧过程大气监测；

13、大气监测氟化物，参数记为x；

14、s6、掺烧过程固体废物监测；

15、掺烧过程中，产生的固体废物为粉煤灰、脱硫石膏渣和炉渣；危险特性监测氟化物、汞及其化合物；参数记为y、z；

16、s7、掺烧比例调控；

17、根据s5中所得的x、s6中所得的y，依据浓度数据的变化来调控原煤和危废的掺配比例，当x与y值超标时，减少危废颗粒3的掺烧量。

18、进一步的，s3中当危废颗粒3由阳极炭渣1制备而来时，危废颗粒3的添加量为与原煤质量的0.80-0.90％。

19、进一步的，s3中当危废颗粒3由阴极大修渣2制备而来时，危废颗粒3的添加量为与原煤质量的1.40％。

20、进一步的，s2中危废颗粒3的粒径＜10mm。

21、本发明的有益效果如下：

22、1.本发明将破碎、球磨后的阳极炭渣和阴极大修渣与原煤按照一定比例均匀混合，然后进入锅炉燃烧发电，使阳极炭渣和阴极大修渣中碳充分利用，而氟化物和氰化物高温分解会发进入烟气，在烟气净化系统中，氟离子主要以氟化盐的形式进入脱硫石膏渣中，极少量的进入粉煤灰、炉渣和烟气。

23、本发明整套处理系统中不产生废水，固体废物中大气污染物达标超低排放，环保达标，能够有效的提高危险废物阳极炭渣和阴极大修渣的无害化、减量化和资源化利用，充分利用了危险废物的热值，减少电厂原煤的使用量，而且利用过程中产生固体废物为一般固体废物，不产生二次污染，可以直接使用，环保达标处理，复合国家最新环境保护标准和技术规范要求。

24、2.由于铝电解过程的危险废物产生量较大，本发明工艺简单、易于工业化控制、不造成二次污染，可实现对此部分危废的利用，既可以保障生产达到生态要求，又能创造较高的经济效益。