铝电解废阴极酸浸提纯工艺研究

研究了盐酸浸出提纯铝电解废阴极实验过程,对比了超声波辅助浸出和机械搅拌浸出对纯化效果的影响.相同条件下,超声波辅助浸出效果更优.废阴极酸浸提纯最佳条件为超声波场中温度65℃、时间60min、初始酸浓度1.5mol/L,所得炭粉纯度为94.67％.     

铝电解废炭素阴极利用现状及发展趋势

铝电解槽废阴极是目前铝电解生产最大宗的固体废弃物。分析了废阴极中的有用成分,综合论述了废阴极的处理现状。提出采用浮选和碱浸工艺可有效回收利用其中的炭和冰晶石。     

响应曲面法优化废电路板浸金工艺参数试验研究

研究了采用控制电位氯化浸出法从废电路板中浸出金,考察了氯化钠质量浓度、硫酸质量浓度、浸出时间和温度对金浸出率的影响,并通过响应曲面法对浸出工艺参数进行优化。结果表明：各因素对金浸出的影响顺序为氯化钠质量浓度>浸出温度>浸出时间;响应曲面法优化工艺参数为浸出时间80 min、浸出温度50℃、NaCl质量浓度17 g/L,在该条件下,金浸出率可达94.55%,试验值与预测值相差0.05%。方法可靠实用。     

高温法处理铝电解废阴极的机理

高温法是目前国内处理铝电解废阴极的主要研究方向。系统研究了焙烧温度、焙烧时间、样品粒度等对氰化物、氟化物及其它元素脱除效率的作用规律,研究了石墨碎石墨化度、真密度、粉末电阻率与焙烧温度的关系。研究表明,在600℃焙烧时氰化物可以完全分解,在1 000℃以上可以脱除氟及其其它成分(不含碳),氟及其它成分的脱除率主要和焙烧温度有关,焙烧温度越高,氟及其它成分的脱除率越高;石墨碎的石墨化度和真密度随焙烧温度的升高而提高,焙烧温度达到2 600℃时石墨碎的石墨化度达到98.4%、真密度达到2.270 3 g/cm³;石墨碎的粉末电阻率随焙烧温度的升高而降低;焙烧所得石墨碎具有较高的应用价值。     

铝电解废阴极燃烧氟析出及固氟试验研究

考察了废阴极燃烧过程中气态氟的排放特性,研究了不同添加剂对燃烧固氟效果的影响。结果表明：废阴极氟析出率随燃烧温度的升高而逐渐升高,在1 200℃、停留30min的条件下,氟析出率达到98.26%;添加单一碳酸钙的固氟率为27.02%,复合固氟剂的固氟效果较单一碳酸钙均有改善,其中加入Al2O3的固氟率为37.07%,加入NaCl的固氟率达到41.79%。     

基于响应曲面法的含锆废盐中ZrO2的回收工艺

含锆废盐是粗四氯化锆提纯工艺产生的主要固废,含有大量氧化锆和可溶性氯化物,通过水浸-焙烧处理可回收其中的氧化锆。采用响应曲面法优化水浸工艺,当液固比为8∶1 mL/g,搅拌时间为60 min,浸出次数为3次时,浸出渣中氧化锆含量的预测值为95.2%。同时对浸出渣进行焙烧处理,当焙烧温度为600 ℃,时间为60 min时,焙烧产物中氧化锆含量为96.23%。采用SEM、XRD、XRF对浸出渣和焙烧产物的微观形貌和成分进行表征分析,研究结果表明,浸出渣和焙烧产物的主要成分为氧化锆,焙烧产物中氧化锆的含量相比浸出渣提高约1%,且晶粒相比浸出渣表现更优。      

铝电解阴极新技术

在振动成型生产阴极炭块过程中 ,直接把TiB2复合材料和炭块基体振动压制成为一体化复合阴极 ,经过焙烧 ,按常规方法在 75kA预焙电解槽上进行砌筑和工业试验 ,两年来试验槽生产稳定 ,炉底干净 ,炉膛规整 ,易于操作维护 ,TiB2 复合层不脱落 ,不起层 ,效果良好。试验槽电流效率提高0 .9% ,直流电耗吨铝降低 1 88kWh,炉底压降也有所降低 ,原铝质量毫无影响。     

响应曲面法优化锯末磁化还原高炉灰工艺研究

利用锯末为焙烧高炉灰提供还原气氛,回收高炉灰中的铁,在绿色节能的同时实现高炉灰资源化利用。通过响应曲面法设计分析了焙烧温度、焙烧时间和还原剂配比对磁选精矿中铁品位、回收率的影响,并建立自变量与响应值间的数学预测模型,确定了磁化焙烧回收高炉灰中铁的最优工艺条件：焙烧温度686.65℃、焙烧时间25.03 min、还原剂配比1:8.6,在此条件下得到预测磁性铁品位68.325%、回收率90.945%,试验验证值与模型预测值相差在0.3%以内,表明该模型优化结果可靠,可应用于锯末磁化焙烧高炉灰提铁过程。     

铝电解废阴极炭块中氟化钠浸出动力学研究

废阴极炭块是铝电解槽大修时产生的危险固体废弃物,由于长期受到电解质的侵蚀而含有大量可溶性氟化物,堆存或填埋处理将造成严重的环境污染。主要研究了废阴极炭块中氟化钠的浸出动力学,揭示了温度、粒度、液固比等因素对铝电解废阴极炭块中氟化钠浸出的影响。结果表明:在液固比25mL/g、温度85℃、粒度0.058~0.075mm的条件下浸出1h,可溶氟浸出率可达98.9%,浸出渣中可溶氟含量为83.53mg/L,低于100mg/L的安全排放标准,可实现废阴极炭块的无害化处理;浸出过程符合固体膜层内扩散控制的收缩核模型,表观活化能为8.97kJ/mol。     

高压碱浸法处理铝电解废旧阴极炭块

利用高压碱浸工艺处理废旧阴极炭块,研究了NaOH浓度、碱浸温度、液固比、反应时间对处理效果的影响,并通XRD、XRF、浸出毒性分析、SEM-EDS探索了废旧阴极炭块处理前后的物相组成、元素含量、浸出毒性、微观形貌和元素分布的变化规律。结果表明,随着NaOH浓度的增加,回收炭材料的碳纯度和F-浸出浓度分别呈现先增加后减小、先减小后增大的变化趋势,随着碱浸温度、液固比、反应时间的增加,回收炭材料的碳纯度逐渐增大,F-浸出浓度不断降低。在最佳工艺条件下,废旧阴极炭块的碳含量从60.02%提高至88.63%,氟浸出浓度含量从2 699.95 mg/L降低至22.19 mg/L,并成功利用碳酸化分解法从浸出液中提取冰晶石产品。高压碱浸工艺具备实现废旧阴极炭块无害化与资源化回收的技术可行性。     

高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块

废旧阴极炭块的无害化与资源化已成为制约铝电解行业绿色可持续发展的资源环境难题。利用高温焙烧法处理废旧阴极炭块,基于不同粒度废旧阴极炭块的工业成分和浸出毒性,探索骨料粒度和焙烧温度对高温焙烧处理效果的影响。结果表明,随着骨料粒度的增大和焙烧温度的提高,回收炭材料碳含量逐渐提高,可溶性氟化物含量大幅降低。在最佳高温焙烧参数下,回收炭材料的碳含量由65.21%提高至94.52%,F^-浸出浓度由4 018.55 mg/L降至7.63 mg/L。同时利用化学沉淀法对气态冷凝产物进行固化处理,提取高纯度的CaF₂产品,避免高浓度含氟烟气二次污染。通过高温焙烧法处理铝电解废旧阴极炭块具备技术可行性。     

铝电解槽废旧阴极氟化物的浸出研究

在对铝电解槽废旧阴极进行物相和成分分析的基础上,对其所含的氟化物进行了氟的溶出试验,研究液固比、粒径、温度对氟化物溶出的影响。结果表明,当采用水浸出,粒径0.075~0.096mm,液固比55∶1,浸出温度85℃,浸出时间2h时,原料中可溶F-浸出率达到97.8%。溶解后的固体中剩余可溶氟离子约为45mg/L,可作为非危险废弃物予以排放。     

基于常压酸浸的铝电解浮选炭渣深度提纯工艺

炭渣作为铝电解生产过程中排放的危险固体废弃物,目前主要通过浮选工艺处理,但由于浮选炭渣碳含量较低且存在二次污染风险,限制了其资源化利用前景。采用常压酸浸对浮选炭渣进行深度提纯,依次研究了盐酸浓度、酸浸温度、液固比、搅拌速率、酸浸时间对提纯效果的影响,并通过XRD、XRF、浸出毒性分析探索浮选炭渣处理前后的物相组成、元素含量及氟离子浸出浓度的变化规律。结果表明,随着盐酸浓度、酸浸温度、液固比、搅拌速率、酸浸时间的增加,浸出渣碳含量呈现先增加后减缓的变化趋势。在盐酸浓度4 mol/L、酸浸温度60℃、搅拌速率1 200 r/min、液固比25、浸出时间4 h的最佳条件下,浮选炭渣的碳含量由82.67%提高至98.05%,氟离子浸出浓度从137.80 mg/L降低至62.49 mg/L。常压酸浸工艺具备实现浮选炭渣深度提纯的技术可行性。     

铝电解烟气净化系统运行中的维护与管理

分析了铝电解烟气净化系统运行中主要设备的常见故障及其原因、危害,并提出了有效的措施和对策,对电解铝厂烟气净化系统的运行管理、日常维护和保养工作提出了可实际应用的方法。     

电解槽中无铝液进行电解时阴极表面炭的侵蚀与脱落

研究了铝电解槽阴极碳块表面在电解过程中被电解质侵蚀而脱落的情况,探讨了其被侵蚀脱落的机理。得出电解过程中当阴极没有铝液存在时,电解槽的阴极表面被电解质严重侵蚀并脱落掉渣。电解时测定不同极距下的槽电压,研究了不同电解质高度上的电解质熔体导电性能的变化,得出:电解开始时槽内电解质熔体的导电性能是均一的;电解一段时间后电解质熔体的电阻改变很大。这是由电解过程中有金属产物从阴极表面溶解,脱落的炭渣以及阳极气体在电解质熔体中的溶解等综合因素引起的。     

碱循环浸出法分离废旧锂离子电池中铝的研究

针对锂离子电池正极材料活性物质与集流体铝箔的分离问题,提出了循环碱浸—降温结晶氢氧化铝工艺,并确定了较佳工艺参数。结果表明,优化后的工艺参数为:浸出段温度90℃、浸出时间2h,降温结晶段温度40℃,时间40h,晶种添加量1.5倍,碱浸渣中平均铝含量为0.78%,平均浸出率为90.98%;浸出液经降温结晶后得到三水铝石,其中铝含量为32.14%,锂、钴、钠分别为0.15%、0.04%和0.51%,可作为回收铝的原料;结晶后母液含铝约22.08g/L,可返回碱浸段循环利用。     

隔氧超高温热处理对废阴极炭块的脱毒机理

铝电解废阴极炭块由于含有氟化物和少量氰化物被称为危险固体废弃物,直接填埋或堆存都对环境有很大危害。提出了铝电解槽碳质固废连续隔氧超高温氟、碳高效分离回收技术。通过TGA热重试验和热力学模拟分析热处理过程中的热行为,并利用XRF、XRD和SEM-EDS等分析手段探究焙烧前后阴极炭块的赋存状态及分布规律。研究表明,经隔氧超高温热处理后,所得的石墨碎产品中氰化物充分分解、氟化物含量仅为0.074%,石墨碎中石墨含量达到98.53%。