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。     

铝电解废旧阴极炭块综合利用进展

铝电解废旧阴极炭块是电解铝生产排放的一种固体废弃物,对环境危害大,但同时含有大量的炭和氟化物,具有很高的回收利用价值。从废旧阴极的产生和性质出发,对废旧阴极无害化和资源化利用技术进行研究,对比分析了不同处理处置技术的优缺点和存在的问题,并对废旧阴极综合利用技术进行了展望,以期为铝电解行业绿色低碳发展提供参考。     

铝电解废阴极炭块水浸研究

对铝电解废旧阴极炭块进行XRD分析,了解物相成分后反复水浸,研究水浸次数及温度对铝电解废旧阴极炭块中不同电解质浸出情况。每次水浸实验采用1~2 mm的废旧阴极炭粒,固液质量比1:5的条件下进行实验,过滤得到水浸液和炭粒,蒸发结晶水浸液并进行物相分析。实验结果表明,铝电解废旧阴极炭浸出蒸发结晶量随温度的升高,第1次浸出蒸发结晶量最大,再次水浸蒸发结晶中氟的百分含量增大。浸出温度增加30 ℃后首次浸出氟含量是升温前第1次浸出和第2次浸出氟含量总和。130 ℃浸出F、Al、Na效果较优。      

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。     

铝电解废阴极炭块回收利用综述

生产铝过程中产生的铝电解槽废阴极属于有毒有害废弃物,废旧阴极炭块的性质及处理方法已成为近些年研究热点。依照国内外研究进展,笔者综述了不同使用时间下铝电解阴极炭块破损原因及破碎程度,针对不同的破碎原因选择合理的预防手段及修复方法。研究同一铝电解槽中的废旧阴极的不同层面破损程度,以便在后期研究过程中可分类处理阴极炭块,为更好处理废旧阴极炭块提供了可能。在了解废旧阴极炭块的基础上简述了国内外目前处理铝电解废旧阴极炭块的主要方法,归纳为浮选法、化学法、高温法,简述其中具有代表性的处理工艺及优缺点,并作出了总结与展望。      

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％.     

铝电解槽阴极炭块热应力分布计算

由于阳极是消耗性的,就电解槽寿命而言,阳极部分的问题很少,一般所谈到的影响电解槽寿命的问题都是发生在阴极部分,除材料的影响外,阴极结构的设计是影响槽寿命的一个重要因素。其中,阴极炭块的质量和焙烧操作是最为重要的。由于阴极结构破坏的最终原因是应力造成的,在焙烧起动初期,热应力是造成裂纹扩展的主要原因,因此对电解槽阴极炭块热应力分布进行计算是很有意义的。本文用有限单元法计算了阴极炭块的热应力分布情况,指出了热应力集中在炭块燕尾槽角部。     

铝电解大修渣废旧阴极炭的处理技术研究现状及展望

铝电解槽大修渣废旧阴极炭的无害化处理和资源化利用是电解铝行业实现绿色可持续发展的瓶颈所在。介绍了铝电解废阴极炭中的有毒组分及有毒元素的迁移规律,重点总结了高温火法、液相浸出法和协同处理法的原理、研究现状及优缺点,并对未来发展趋势进行了展望。     

电解质对石墨质阴极炭块的润湿性研究

阴极炭块中石墨含量不同，电解质对其润湿性也不相同。本文研究了电解质对20％、30％、75％和100％石墨质阴极炭块的润湿性，通过对润湿角的观察和测量，比较电解质对不同石墨含量阴极炭块的润湿性，分析润湿与渗透的关系。     

响应曲面法优化铝电解废阴极碱熔提纯工艺

通过响应曲面法优化铝电解废阴极碱熔提纯工艺过程。基于Box-Behnken Design（BBD）设计,研究了温度、时间、初始碱料比对废阴极碱熔除杂效果的影响,获得了影响因素与碱熔渣碳含量之间的二次数学模型,确定了碱熔脱杂最优工艺参数：碱熔温度550 ℃、碱熔时间180 min、初始碱料比2,此条件下碱熔渣碳含量95.47%,与预测值相差0.61个百分点。试验值与模型预测值相近,表明该模型可用于优化废阴极碱熔提纯过程。     

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。     

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。     

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。     

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。     

孔隙结构对铝用碳阴极材料电阻率的影响

研究了半石墨质(HC35)、全石墨质(HC100)和石墨化(SMH)三种工业阴极碳块的孔隙结构对电阻率的影响。结果表明,HC35的孔隙形状因子较大,而SMH的平均孔径较大,但二者孔隙尺寸分布情况相似;HC100具有较小平均孔径和孔隙形状因子及最窄孔径尺寸分布范围。三种阴极碳块孔隙结构特征的差异导致三者表现出不同的阻—温稳定性。SMH电阻率最小,阻—温稳定性最好;HC100电阻率介于HC35和SMH之间,但阻—温稳定性最低。此外,三种典型工业阴极产品的室温电阻率(ρ)与孔隙率(ε)的关系可量化表达为:ρ=ρ0(1-ε)-4.63。     

铝电解工业碳排放核算方法

铝电解工业作为能源型产业,生产过程中会排放二氧化碳,大量火电消耗亦会导致大量二氧化碳排放,但其碳排放核算边界、核算方法等尚存在诸多不明晰之处。分析了铝电解工业碳排放核算现状,确立了铝电解不同生产阶段中碳排放分别核算、加和求总的核算原则,分别列出了焙烧启动过程碳排放、正常电解过程中预焙阳极消耗碳排放和能源消耗间接碳排放、阳极效应过程碳排放以及铝电解碳排放总量核算公式,并选取相关数据进行了实际核算。     

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。     

废旧锂离子电池正极材料中钴铝同浸过程研究

通过基础热力学数据计算以及绘制反应体系的E-pH图,对废旧锂离子电池正极材料回收中钴铝同浸过程进行研究,考察了硫酸浓度、浸出时间、浸出温度、双氧水用量及液固比对钴、铝浸出率的影响。结果表明,在273K,-0.277相似文献