王日昕,谌 昀,伍永福,陈 阳

(1.江西省科学院应用物理研究所,江西 南昌 330029;2.内蒙古科技大学, 内蒙古 包头 014010)

1 研究背景

当前工业铝电解槽所用电极都是由炭素材料制作的,由于炭素材料的不均质性,在电解生产金属铝过程中碳渣的产生是不可避免的,碳渣产生的原因有:① 炭阳极的不均匀燃烧和选择性氧化导致炭粒脱落;② 炭阴极在铝液和电解质的侵蚀和冲刷下产生炭粒剥落;③ 电解过程中的二次反应生成游离的固态炭;④ 操作不当带来的机械损失[1]。碳渣所引起的炭耗一般占总炭耗的1wt.%～ 10 wt.%[2]。通常来说碳渣中主要包括炭和铝电解质[3]。碳渣主要成分是氟化钠、冰晶石、亚冰晶石、少量的氟化钙、氟化镁、氧化铝,每排出 1 t 碳渣,相当于丢弃氟化盐 600～700 kg,炭粉 300～370 kg、氧化铝 30 kg。回收这些有价物,不但有相当高的经济价值,而且环保意义重大[4]。碳渣焙烧法的基本原理是采用高温焙烧碳渣的方法使其中的碳被氧化产生二氧化碳,从而达到去除碳的效果,得到纯净的电解质残渣。碳渣焙烧法的优点:焙烧法相对于其它的碳渣处理法操作简便工艺流程简单。并且回收的电解质具有很高的纯度,可以直接返回到电解槽进行循环生产。

碳渣焙烧工艺中,焙烧温度和碳渣的粒度都会对碳渣处理的结果产生影响。首先过高的温度不仅会使电解质挥发增大[5],也会导致电解质变性影响使用,而过低的温度会造成碳渣中的碳不能完全燃烧干净;其次从燃烧的角度讲,碳渣的粒度同样会对燃烧产生影响。……