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。
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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- -。