铝电解槽废旧阴极钢棒的回收作用
金属冶炼中的能量回收与利用
开发新能源：开发太阳能、风能等可再生能源，降低对传统能源的依赖。
加强环保意识：提高环保意识，加强环保法规的制定和执行，减少环境 污染。
技术创新方向
提高能源利用效率：通过技术创新提高 能源利用效率，降低能耗
优化工艺流程：优化工艺流程，降低能 耗，提高生产效率添加源自题添加标题添加标题
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减少污染排放：减少废气、废水、 废渣等污染物排放，降低环境污染
促进可持续发展：推动绿色冶金技 术的发展，促进可持续发展
社会效益
节能减排：减少 能源消耗，降低 碳排放，保护环 境
提高资源利用率： 充分利用废热、 废气等资源，提 高资源利用率
降低生产成本： 回收利用废热、 废气等资源，降 低生产成本
促进可持续发展： 推动金属冶炼行 业向绿色、低碳、 循环方向发展， 促进可持续发展
技术进步效益
提高能源利用率：通过回收利用废热、废气等，提高能源利用率，降低能耗 减少环境污染：减少废气、废热等排放，降低对环境的污染 降低生产成本：通过回收利用废热、废气等，降低生产成本，提高经济效益 提高产品质量：通过回收利用废热、废气等，提高产品质量，提高市场竞争力
节能减排：减少能 源消耗，降低环境 污染
经济效益：提高生 产效率，降低生产 成本
资源循环利用：实 现资源的循环利用 ，减少资源浪费
社会效益：促进可 持续发展，提高社 会效益
Part Two
金属冶炼中的能量 利用
利用方式
热能回收：利用冶炼过程中产生的热能进行发电或供热 余热利用：利用冶炼过程中产生的余热进行二次加热或冷却 废气利用：利用冶炼过程中产生的废气进行发电或供热 废渣利用：利用冶炼过程中产生的废渣进行二次冶炼或建材生产
金属冶炼中的废弃物处理与回收利用
03
金属冶炼废弃物回收利用
有价金属的回收利用
有价金属回收
在金属冶炼过程中，会产生大量废弃物，其中含有许多有价值的金属元素，如铜、铁、锌、铅等。通过有效的回 收技术，可以将这些有价金属从废弃物中分离出来，进行再利用。
资源化利用
通过金属冶炼废弃物的资源化利用，实现废弃物 的再利用，降低资源消耗和环境污染。
3
智能化监控与管理
利用物联网、大数据等技术手段，实现金属冶炼 废弃物的智能化监控和管理，提高处理效果和效 率。
政策法规与标准
01 02
政策支持
政府应加大对金属冶炼废弃物处理与回收利用的政策支持力度，制定相 关税收优惠、资金扶持等政策，鼓励企业开展废弃物处理与回收利用工 作。
法规监管
完善相关法律法规，加强对金属冶炼废弃物处理与回收利用的监管力度 ，规范企业行为，防止二次污染。
03
标准制定
制定严格的金属冶炼废弃物处理与回收利用标准，提高企业准入门槛，
推动行业整体水平的提升。
05
实际案例分析
某钢铁企业废弃物处理与回收利用实践
废弃物来源与分类
该钢铁企业产生的废弃物主要包括炉渣、尘泥、含铁尘等，根据 不同来源和性质进行分类处理。
安全风险
金属冶炼废弃物的不规范处理和处 置，可能引发安全事故，对人们的 生命财产安全造成威胁。
金属冶炼废弃物处理的重要性
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02
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环境保护
通过有效的金属冶炼废弃 物处理，可以减少对环境 的污染，保护生态环境。
资源利用
对金属冶炼废弃物进行回 收利用，可以充分利用资 源，减少资源浪费。
安全保障
规范处理和处置金属冶炼 废弃物，可以降低安全风 险，保障人们的生命财产 安全。
铝工业废旧碳阴极材料的综合利用
之后就要更换, 因为高温的熔融电解质 ( 其组成 为冰晶石 氧化铝混合物 ) 渗透进入碳阴极 中而使其破裂 , 并使电解槽内的铝液从裂缝口 漏出, 于是不得不停槽检修。在检修时要取出 已经破碎了的碳阴极, 以及其底下的耐火砖和 保温砖, 换砌新的碳阴极 , 然后重新投入生产运 行。从停槽到检修完了 , 大约需要 20 天 , 在此 期间铝的生产不得 不停顿。经济 上的损失 很 大。以我国一般铝厂所用的 6 万安培电解槽而 论, 每台槽每次检修需要八万元。 除此之外, 还一个重大的环境污染治理问 题。在停槽检修时取出的废旧碳阴极材料需要 排放的地方, 而且其中所含的固体电解质是一 种氟化物( 主要成分是冰晶石 3NaF AlF3 ) , 它 具有强烈的腐蚀性。其中还含有微量的氰化物 !Na4 F e( CN) 6 ∀。氟化物和氰化物渗 入地下水 中, 污染水源, 对人的身 体骨骼毒 害极大。此 外, 还对周围动物和植物有很大危害, 影响农业 生态平衡 , 使农作物减产 , 这是不得不加以治理 的。 再则 , 此种废旧阴极材料中所含的固体电 解质和碳是有价值的物料。一般含有 70% 的 碳与 30% 的冰晶石。此种碳 , 每吨值 1000 元 ,
1
综合利用废旧碳阴极材料的意 义
工业电解槽的碳阴极材料在使用 3~ 5 年
冰晶石每吨值 6000 元。如果加以综合处理, 则 碳和冰晶石都可返回工业电解槽应用。 一个年产铝 10 万 t 的电解铝厂, 每年废旧 碳阴极 排放 量约 为 3000t。 1998 年 我国 产铝 200 万 t, 全国的废旧碳阴极排放量总计达以 6 万 t 。况且我国从 1954 年开始产铝, 40 年多年 内累计的 排放量已达到 三、 四十万 t 。不仅危 害环境, 而且 有用物料白白浪 费于旷 野之中。 这是一项重要的环境治理项目。 东北大学对于环境治理与废旧物料综合回 收极为重视。在 80 年代已在贵州铝厂、 抚顺铝 厂内从事此项 废阴极材料的调查取样分析工 作。翟秀静完成首篇废旧碳阴极材料因收利用 的博士学位论文。我们在 1991 年间已与抚顺 铝厂合作进行半工业试验, 取得若干基础资料。 我们将要设厂综合利用此种废旧碳阴极材料。
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。
金属冶炼废弃物的处理与回收
实现了废弃物的资源化利用，提高了企业的经济效益和环保水平 。
某有色金属冶炼企业废弃物处理与回收案例
废弃物来源
有色金属冶炼企业在生产过程中产生的废渣、废气、废水等废弃 物。
处理方法
采用湿法冶金技术将废渣中的金属元素提取出来，同时回收利用废 气中的余热和废水中的有用物质。
回收效果
实现了废弃物的资源化利用，提高了企业的经济效益和环保水平。
碱溶法
利用碱与金属氧化物的反 应，将金属从废弃物中溶 解出来。
还原法
通过加入还原剂，将金属 冶炼废弃物中的高价金属 还原为低价金属。
生物处理
微生物浸出法
利用微生物的代谢产物，将金属从废弃物中溶解出来。
植物提取法
利用某些植物的根系吸收金属离子，从废弃物中提取出金属。
热处理
焚烧法
将金属冶炼废弃物在高温下焚烧，以去除其中的有机物和水 分。
国际先进企业废弃物处理与回收案例
废弃物来源
国际先进企业在生产过程中产生的废渣、废气、废水等废 弃物。
处理方法
采用先进的处理技术和设备，如高温熔融技术、湿法冶金 技术、生物处理技术等，同时结合循环经济理念，实现废 弃物的减量化、资源化和无害化处理。
回收效果
国际先进企业的废弃物处理与回收技术处于世界领先水平 ，实现了高效率、低能耗、低排放的目标，为全球环境保 护做出了积极贡献。Biblioteka 02 金属冶炼废弃物的处理技术
物理处理
01
02
03
压块法
通过加压将金属冶炼废弃 物压缩成块状，便于运输 和储存。
破碎法
将大块金属冶炼废弃物破 碎成小块，以便于后续处 理。
分选法
利用不同物质密度的差异 ，将金属冶炼废弃物中的 有用成分和有害成分分离 。
高导电性阴极钢棒在铝电解槽的应用
高导电性阴极钢棒在铝电解槽的应用谷万铎;温铁军;曹国法【期刊名称】《世界有色金属》【年(卷),期】2013(000)008【总页数】2页(P76-77)【作者】谷万铎;温铁军;曹国法【作者单位】伊川电力铝电解工程技术研究所;河南豫港龙泉铝业有限公司;伊川电力铝电解工程技术研究所;郑州经纬科技实业有限公司【正文语种】中文针对伊川龙泉电力铝电解技术情况，对高导电性阴极钢棒在300kA电解槽的生产进行了试验研究，数据结果表明，高导电性阴极钢棒（型材）与传统的普通钢材阴极（型材）相比，优势明显。
自工业化生产以来，电解铝技术及槽型发生了多次飞跃式变革，特别是材料工业及电解槽形式的改变使电解生产取得了根本性变化，但电解槽出电阴极的原理形式变化很小。
随着槽型的越加大型化，电解技术、精细设计、精细管理的要求不断增强，阴极出电电流产生的磁场对电解生产的影响愈加突出。
伊川龙泉电力铝电解产能85万吨，全部采用先进的300kA级以上预焙阳极电解生产技术，2012年开始采用高导电阴极钢棒进行生产试验，取得了科学翔实的数据结果。
电解直流电经阳极进入电解质到达槽内铝液镜面，穿过阴极经阴极钢棒导出电解槽，通入槽外绕槽母线进入下一台电解槽。
在槽内，经过电解质的电流方向基本垂直，阴极炭块和钢棒水平设计，因此，进入电解槽内的电流经电解质-铝液从阴极钢棒导出时，电流方向有一个近乎90°的转角。
电解槽内的电解质和铝液两种高温熔体在电磁力、重力等作用下在槽膛内运动。
熔体运动可以促进槽内的传质与传热，对电解槽的稳定运行起着重要作用，然而熔体过大的水平流动及垂直波动都不利于电解槽的稳定运行，磁流体是引起槽内熔体运动的主要驱动力，由于熔体流动及波动产生的铝液-电解质界面变形会引起额外的扰动电磁力，扰动电磁力进一步改变熔体的流动及铝液-电解质界面的波动，在此过程可能产生波动的不稳定分量。
多项研究表明由铝液中水平电流与垂直磁场作用产生的扰动中，电磁力是唯一有重要影响的扰动组分，若这些不稳定分量得不到有效抑制就会引起槽内磁流体的不稳定现象。
铝电解废旧阴极炭综合利用进展
铝电解废旧阴极炭综合利用进展摘要：废旧阴极含有对环境危害的氰化物和氟化物，不经处理直接堆放废旧阴极炭块会对环境造成极大的影响，甚至威胁到动植物的生命安全，且废旧阴极中碳、氟含量高，具有高的回收利用价值，无害化处理废旧阴极炭块是研究的重点。
目前很多专家学者已经做出了大量的研究工作，并且成功回收利用了其中的炭、氟和一些电解质材料，取得了一定进展，但尚无值得推广的高效资源化的工业化处理方法，如何高效资源化且无害化处理废旧阴极炭块仍然是各国学者研究的重点和难点。
国内外采用的浮选法、高温燃烧法和化学浸出法处理三种方法相比，浮选法虽然成本相对不高，但回收效率不高仍是工业生产面临的问题，高温燃烧法可以回收氟，但是炭被燃烧，造成了资源浪费，化学浸出法可以提取高品质产物，但是工艺流程复杂、成本高，仍需进一步优化。
在回收过程中实现阴极炭块中的碳氟分离，简化生产工艺、降低生产成本、实现低成本回收与无害化排放仍是未来的研究方向。
本文主要分析铝电解废旧阴极炭综合利用进展。
关键词：电解铝；废旧阴极炭块；碳氟分离；回收利用引言金属铝在各工业领域都有着非常广泛的应用，平均每生产1ｔ铝就有30～50kg废旧阴极产生，其中废旧阴极含有的可溶氟和氰化物都是有毒物质，被定性为危险废物，对环境存在潜在污染风险，随着全球环保意识的提高和我国可持续发展战略政策的出台，对铝电解废旧阴极进行综合利用既有利于缓解环境压力，又能够变废为宝，产生经济效益，具有重要的研究意义。
现有处理废旧阴极的方法主要有高温焙烧法、化学浸出法、物理分离法等，这些方法可实现碳、氟分离，回收电解质中的有价元素。
1、铝电解废旧阴极来源和主要成分在电解铝的工业生产过程中，电解槽经高温、化学、机械冲蚀、电解质渗透等作用，槽中的炭质阴阳极在使用一段时间后会出现破损，通常电解槽使用５～８年就需要大修一次，而废阴极炭块主要来自于电解槽大修时阴极的更换。
2、铝电解废旧阴极炭块回收利用现状国内外关于铝电解废旧阴极炭块的回收与利用研究主要分为两类：一是回收废旧阴极炭块中的有价值成分，二是对废旧阴极炭块进行无害化处理后用于制备炼钢增碳的原料等。