铝电解碳渣的实用处理工艺及技术
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。
铝电解生产过程中碳渣产生的根源及应对措施
铝电解生产过程中碳渣产生的根源及应对措施郭志华（广西投资集团银海铝业有限公司，广西南宁530028）【摘要】现阶段我国大力倡导企业开展绿色生产，减少对环境的破坏。
铝电解生产属于高污染行业，根源在于大量碳素排入大气中。
碳渣的增加还对企业的生产经营构成影响，如何减少碳渣就成为当前急需解决的问题。
为此，本文对碳渣产生的根源进行探讨，分析碳渣对铝电解生产的影响，提出几点减少碳渣的措施，旨在促进企业的良性发展。
【关键词】电解铝；碳渣；应对措施【中图分类号】TF821【文献标识码】A【文章编号】2095-2066（2020）05-0016-020前言近年市场经济低迷,铝电解生产企业面临很大生存的压力,再加上国家加大生产企业的治理,进一步压缩了企业的生存环境。
企业要想在严峻环境下生存与发展,需要对铝电解生产模式进行改良,大幅度降低碳渣的产生,从而提高生产效率、增加收入。
1碳渣主要成分碳渣主要由碳和电解质构成,属于铝电解生产中的一种废弃物。
碳渣中含有钠、铝、氟、碳等元素,其中碳元素占比43%,氯元素占比8%,钠元素占比15%,氟元素占比29%。
元素间会发生反应,从而形成NaAlF6、AlF、Al2O3等物质。
2碳渣产生根源2.1原料质量不过关铝电解生产中使用碳素阳极,而碳素阳极是经由石油焦、沥青等原料生产而成。
石油焦中包含一定量的煤粉和杂质。
杂质中会包含多种微量元素,如钠、磷、硫等,这些元素会对阳极的性能造成影响,使其抗氧化的能力减弱。
倘若用杂质含量高的石油焦来生产阳极,那么这些铝电解过程中就会造成碳渣的生成。
阳极的另一重要生产原料———沥青,与阳极的糊料塑性之间存在紧密联系。
如若选用结焦值不达标的沥青生产阳极,待铝电解生产中会导致碳渣的产生。
2.2阳极加工不合规阳极加工工艺也影响着阳极的质量,进而影响碳素的生产。
在制备阳极过程中没有严格按照规定来执行,比如煅烧温度不足、阳极原料分布不均、阳极压实度不足、理化指标不达标等等。
铝厂废料处置方案
铝厂废料处置方案在铝生产过程中，常常会产生大量的废料，包括氧化铝、铝渣、铸造废料等，这些废料的排放对环境造成了严重的污染和危害。
因此对铝厂废料的处理和处置成为了亟待解决的问题。
本文将介绍几种铝厂废料的处理方案和处置工艺。
氧化铝的处理方案氧化铝作为铝制品的主要原料，铝厂生产中会产生大量的氧化铝废料。
氧化铝废料的回收利用可以降低生产成本，还能够减轻环境污染。
溶解法将氧化铝废料浸泡在酸性溶液中，使其发生溶解反应，生成铝盐类物质。
再通过沉淀或电解方法分离出铝盐类物质中的铝元素，即可回收利用。
氧化还原法将氧化铝废料与还原剂混合后加热，让它们发生氧化还原反应，生成铝元素和其他物质。
然后采用沉淀或电解方法分离铝元素，去除其他杂质。
物理法采用物理方法对氧化铝废料进行处理，如破碎、筛分、洗涤等方法。
将处理后的氧化铝废料再经过分类、加工等工艺，用于制造建筑材料等其他用途。
铝渣的处理方案铝渣也是铝厂生产中产生的一种常见废料，它多为铸造废料、锅炉灰、工序废水沉淀物等。
铝渣的处理方案主要有以下几种：土工填埋采用土工填埋技术对铝渣废料进行处置。
首先将铝渣废料混合水泥、混凝土等材料，将其固化后进行填埋。
这种方法的优点是处理简单，成本低。
但如果填埋不当，会对环境造成污染和危害。
生产水泥将铝渣加热到一定温度，使其中的铝元素发生化学反应，生成水泥熟料。
加入一定量的石膏等材料后进行磨制，就可以生产出水泥。
重熔法将铝渣进行熔化加工，用干法和湿法分别热解铝渣中的有机物和水分。
再将熔化后的铝渣加以过滤、分选和提炼，最终得到纯净的铝粉末。
但重熔法的成本高，难以推广应用。
铸造废料的处理方案铸造废料也是铝厂生产中会产生的废料类型之一。
其处理方案主要有以下几种：熔融回收将废铸造材料放入熔炼炉内，与其他铸造材料进行混合。
在高温下，铸造废料中的有机物和气体等物质将被分解，生成铝及铸造材料。
经过冷却后就可以进行分类、加工。
物理分类采用物理方法对铸造废料进行分类。
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。
大修渣处理方案
铝业分公司电解铝大修渣无害化转化方案编制：审核：批准：铝业分公司二〇一七年七月一、概况电解铝工业中，铝电解槽一般在使用5～6年后需进行大修，大修时电解槽内清除的废内衬，即为电解槽大修渣。
铝业分公司每年大修电解槽约100台（正常情况下估计最大数量），每年产生大修渣约10000t,目前主要采取转运至渣场，进行填埋处理。
但由于大修渣里面含有大量可溶性氟化物、氰化物，被国家环保部门定性为危废物。
大修渣中有害物质遇水浸出渗入地下，进入地下水，对土壤和地下水系产生严重污染。
目前国家相关部门已经明确禁止批建新的大修渣储存渣场，因此现有填埋方式不能满足国家环保相关要求。
当前，环保问题国家日益关注，企业必须有义务和责任将所产生危废物无害化转化处理或回收综合利用。
2017年，铝业分公司根据集团公司安排积极开展了大修渣无害化处理项目的前期工作，经过收集资料以及调研国内相关电解铝企业，结合分公司实际，编制了本建议方案。
二、必要性铝电解槽大修渣主要包含阴极炭块、耐火砖、扎糊、保温砖、防渗浇注料、耐火灰浆及绝热板等。
由于长期高温条件下受到电解质液的侵蚀，停槽后的大修渣中含有可溶性氟化物及氰化物，其中可溶性氟化物具有强烈的腐蚀性，属于有害物质，氰化物为剧毒物质。
大修渣中氰化物和氟化物的来源：石墨电极中粘结剂沥青中带入氰化物，电极工作时高温条件下氮气和碳的相互作用生成氰化物；电解铝生产工艺中加入的氟化铝、冰晶石的熔解渗透产生氟化物。
目前，国内电解铝企业对电解槽大修渣除部分耐火材料回收利用外，其余排放途径均基本为填沟倾倒，或露天堆放，没有妥善的处置措施。
这些大修废渣受雨水冲刷和浸泡，其中的可溶性氟浸出后进入水中，渗入地下，有可能污染土壤和地下水；另外废渣长期露天堆放，渣表面风化，形成粉尘，可产生二次扬尘，污染大气。
因此，必须依靠科技进步开展电解槽大修渣的无害化转化处理或回收综合利用，才能保证电解铝行业符合国家相关环保政策的需要，实现电解铝工业的和谐可持续发展，同时改善环境，造福社会。
铝电解生产工艺流程
铝电解生产工艺流程铝电解生产工艺流程主要包括氧化铝的制备、电解槽的构建、电解过程、铝的提取以及后续的处理和加工等几个步骤。
以下将进行详细介绍。
首先，氧化铝的制备。
铝电解的原料是氧化铝，氧化铝通常是通过矿石的粉碎、磨矿、氧化、溶解等步骤制备的。
将铝矿石经过颚式破碎机破碎成一定颗粒大小的矿石粉末，再通过球磨机进行磨矿处理，使矿石粉末的颗粒变得更细小。
接下来将磨好的矿石粉末经过氧化处理，使其中的氧化铝含量提高。
最后将氧化后的矿石粉末经过饱和溶解、澄清过滤等步骤制备成氧化铝。
其次，电解槽的构建。
电解槽是铝电解生产的关键设备，它是由一个长方形的钢壳和一系列的导电材料组成。
在电解槽内部，首先铺设一层碳块或铝块作为阴极，然后在阴极上再铺设一层导电剂。
在电解槽的上部分放置一层阳极，阳极通常由高纯度的碳块制成。
电解槽的底部装有导电氧化铝，用来提供电解质，并保持电解槽内的电导率。
然后是电解过程。
电解过程是铝电解生产的核心步骤。
首先，将制备好的氧化铝放入电解槽中，与导电氧化铝接触形成电解质。
然后将电解槽接通电源，使电解槽内形成直流电场。
通过正极的氧化反应和负极的还原反应，将铝离子从电解质中还原出铝金属，并在阴极上沉积。
同事，氧气在阳极上析出。
接下来是铝的提取。
在电解过程中，铝金属会在阴极上沉积形成铝块。
定期将铝块从电解槽中取出，经过处理和冷却后，得到商业纯度的铝金属。
最后是后续的处理和加工。
取出的铝块会进行进一步的处理和加工，如脱硫、切割、磨削、精加工等。
最终得到符合要求的铝合金材料。
总结起来，铝电解生产工艺流程包括氧化铝的制备、电解槽的构建、电解过程、铝的提取以及后续的处理和加工。
这个过程不仅能够高效地生产出优质的铝金属，而且还可以实现对废料的回收利用，具有很高的经济和环境效益。
电解铝是怎样制造的工艺
电解铝是怎样制造的工艺
电解铝制造的工艺主要分为三个步骤：冶炼氧化铝、电解还原、熔炼铝。
1. 冶炼氧化铝：首先，将铝矿石经过磨矿、脱硅、煅烧等处理步骤，转化为氧化铝。
矿石经过粉碎和研磨后，与氢氧化钠等碱性物质反应生成含铝的氢氧化物。
随后，经过溶液的过滤、浓缩、酸化等处理，得到氢氧化铝。
最后，氢氧化铝通过高温煅烧，将其转化为氧化铝。
2. 电解还原：将氧化铝作为电解质，置于熔融状态的电解槽中。
电解槽由碳质的阴极（铝阴极）和石墨质的阳极（一般为石墨槽壁）构成。
通过向电解槽中通入电流，同时加热使氧化铝熔融，铝离子（Al3+）被还原成金属铝，在阴极上析出。
此过程中，阳极中的碳质慢慢被氧化为二氧化碳，并释放出氧气。
3. 熔炼铝：电解得到的铝通过各种方式进行处理和精炼，如除去杂质、去氢氧化物等。
最终得到的铝液可以用于铝制品的生产。
铝液可能被铸造成各种形状的铝型材，或者通过进一步的压延和轧制工艺制成铝板、铝箔等产品。
需要注意的是，电解铝的制造工艺涉及高温、高压、高电流等条件，同时也需要耗费大量的能源。
因此，铝产业在实施工艺技术改进、节能减排等方面也持续进行研究和探索，以提高生产效率和环境友好性。
电解铝厂大修渣污染分析与防治对策
电解铝厂大修渣污染分析与防治对策摘要：电解铝行业电解槽的使用寿命约为一千八百天，每五年大修一次。
大修时产生的废渣，主要包括废阴极炭块、耐火材料、保温砖和吸附附着的电解质。
大修渣中氟化物含量较高。
关键词：电解铝；大修渣；污染防治；前言：电解铝行业电解槽大修过程中产生的废渣，氟化物浸出浓度可达4000mg/L左右，属于危险废物。
通过水泥窑的协同处理方法，可以实现废渣的彻底无害化处理。
一、电解槽内衬对氟的吸附机理氟进入电解槽的吸收和吸附机理主要有以下几种:（1）阴极碳块含有16%到20%的孔隙度，电解槽通电后，氧化铝带入的钠离子析出，迅速渗透到碳衬砌中。
钠的渗入提高了电解质熔体对碳阴极的润湿性。
然后电解液熔体随孔隙渗入衬砌，将氟化物、金属、碳化铝等熔融，形成碳阴极与耐火砖之间的灰白色层。
（2）在长期使用碳衬的过程中，不可避免地会产生损伤和裂纹，导致电解液从外向内渗透渗漏，在碳衬中形成块状电解质。
（3）当碳正极材料吸附电解质饱和时，在化学和电化学力的作用下，电解质通过碳正极渗透，逐渐渗透到耐火砖层，并与耐火砖反应形成霞石。
电解质渗透到砖中，并逐渐渗透到保温层中。
（4）虽然电解槽大修时要排出金属铝液和电解液，但由于腔体不规则，腔体与腔体顶部与碳衬紧密结合，电解液的全部提取极为困难。
附着在碳衬上的电解质也极难剥离，使大修过程中附着的电解质与碳衬一起被清除。
二、铝电解槽废渣检修污染特性分析铝电解槽在使用3-5年后将进行大修，更换槽衬。
罐体内衬材料主要有耐火砖、保温砖、碳砖等。
所更换的阴极内衬材料为电解槽大修渣，约0.04t/ 台。
电解铝生产过程中，由于电解氟化盐和冰晶石的加入，每吨铝消耗约27kg的氟化盐和5kg的冰晶石。
其中一些氟化物被从大气中排出，另一部分仍在阴极内衬由于阴极内衬之间的电化学反应和高温时的阴极内衬很长一段时间,导致大修渣中的氟含量高。
抚顺铝厂电解槽大修渣的化学分析和X射线衍射分析结果表明，其中含有约70%的碳和30%的电解质。
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铝厂电解碳渣的实用处理工艺及技术
碳渣是铝在电解生产过程产生的物质，碳渣中含有大量的氟化盐(70％左
右，主要是冰晶石)，如果将其作为废物丢弃，既造成氟化盐的损失，增加氟化
盐消耗，又对环境造成污染。我司通过多次选矿试验并结合在客户处的使用经
验，总结出了一套科学实用的处理工艺及技术。炭渣原料照片如下：
其主要化学元素及含量见下表。
元素 F AL Na Ca Fe Si Mg C
含量（％） 32．57 12．56 16．42 1.09 O．82 1.76 O．88 19.62
炭渣回收提纯再生冰晶石工艺说明如下：
1、原料的破碎及预除铁：一般来料粒度为0-100mm,粒度分布不均，化学组成复
杂。特别是铁含量严重超标，并且铁是以聚团形式存在，如果直接磨矿选矿，
会把粗粒铁磨成大量微细粒铁，直接影响后期铁含量的降低，所以要在前期
进行预选，减少后期除铁压力。方法为：在粗碎及细碎后加装磁力滚筒，提
前选出颗粒铁。图示一如下：
图示二如下：
2、磨矿细度的控制：为了保证再生冰晶石纯度及回收率，必须使碳粉和冰晶石
达到尽量的单体解离，一般细度要控制在200目d85%以上。采用设备为球磨
机和分级机形成闭路磨矿。因为炭渣中含有部分铝渣，在磨矿过程中会被滚
磨成铝球，所以球磨机要采用格子式双仓球磨机，一仓放钢球，二仓放钢锻。
格子式球磨机可以把粗粒铝强制排出。一仓钢球主要作用是砸碎物料，二仓
钢锻作用是把物料磨细，达到选矿所需细度。图示如下：
3、炭渣中铝粒的回收：经球磨机磨矿后，炭渣中所含铝粉会在球磨机中滚磨成
球，在球磨机排料段安装磨头筛即可把铝粒收集，每年回收的铝粒也是一笔
不小的收入。图示如下：
3、浮选除碳：经分级机分级后产出矿浆需进入搅拌桶调配矿浆浓度同时加浮碳
药剂，矿浆浓度采用25-30%为宜。浮碳药剂及起泡剂的加入量要根据浮选现
象做调整。不同地区，根据当地水温，药剂加入量会不同，高寒地区药剂量
比温热带要高很多，高寒地区如果有条件可以通过加热矿浆来实现最佳选矿
效果。采用浮选法对碳渣中的氟化盐进行回收利用，是现在回收率最高冰晶
石品质最好的方法。不仅可以减少氟化盐的损失，提高资源的利用率。还避
免了对环境的污染，有显著的经济效益和社会效益。浮选除炭采用二次粗选
工艺，第二次粗选时要补加碳捕捉剂，强化碳的浮出。浮出碳粉通过泡沫槽
汇集到沉淀池，再通过浆渣泵送到脱水机脱水后堆放销售。浮选除炭工艺图
示如下：
4、浮选除铁：除炭后的矿浆进入除铁浮选浮选机，加选铁专用药剂，捕捉微细
粒铁，微粒铁严重影响产品品质及白度，我司通过上百次实验，研究出了捕
捉微粒铁的专用复合药剂，效果很好。
5、浮选脱硅：再生冰晶石要求二氧化硅含量＜0.36%，一是原料中含硅超标，
二是一些铝业公司管理不善，原料堆放时混进一些含硅物质，造成需通过浮
选使硅含量达标。通过浮选脱硅可以使再生冰晶石中含硅量降到0.36%以下。
6、磁选除铁：浮选工艺可以除去微细粒铁，磨矿中产生的机械铁及原料中粗粒
铁需通过湿式除铁机除去，我司生产的带式除铁机，可以除去粗粒铁及机械
铁。湿式除铁机使用现场图示如下：
7、浓缩脱水：通过选矿工艺提纯后的再生冰晶石，用渣浆泵送入斜管浓密箱浓
缩，使矿浆浓度提高，为后期脱水提供条件，通过浓缩矿浆浓度达到40%以
上，同时浓密箱溢流水可以返回流程使用。浓密箱图示如下：
浓缩后矿浆浓度达到40%以上后进入圆盘真空过滤机，提供真空过滤，使含
水量小于10%，达到可以干燥的条件。真空过滤机图示如下：
8、干燥：再生冰晶石要求含水量小于0.5%，建议采用微波干燥。入下图：
由于我司的碳渣浮选回收系统采用闭路循环配置，可以有效地防止原材物
料及能源浪费，防止新的二次污染，溢流碳粉和底流电解质脱水后的选矿水作
为回水再利用，节能节水，彻底改变了碳渣污染源，取得了良好的环境治理效
果。浮选回收产品可直接用于铝电解生产中，改善了生产生活环境，减少了铝
电解生产产生的有害废物对环境的污染，降低了生产成本，扩大了资源再利用，
该技术具有广阔的工业应用前景。