中國(guó)鋁工業(yè)在世界上已占據(jù)舉足輕重的地位，令全世界矚目和關(guān)注,。盡管電解鋁具有很多優(yōu)越的性能和用途,，但在其生產(chǎn)過(guò)程中除排放出大量的溫室氣體外，還排放出對(duì)環(huán)境有害的固體廢棄物——廢槽襯,。鋁電解廢內(nèi)襯包括碳素材料和耐火材料兩大類,，碳素材料主要是邊部炭塊與陰極炭塊。耐火材料主要以耐火磚,、防滲料,、保溫材料為主。為了鋁工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,，對(duì)其固體廢棄物進(jìn)行無(wú)害化處理和綜合利用已成為世界各國(guó)環(huán)保部門和各大鋁業(yè)公司普遍關(guān)注的科學(xué)問(wèn)題,，尤其是廢陰極炭塊的處理回收。廢陰極炭塊中含有可溶的氟化物和氰化物,，可以污染地表水和地下水,，并且釋放出有害的氣體，污染大氣,，對(duì)動(dòng)植物生長(zhǎng)有較大危害,，使動(dòng)物骨骼／植物組織 變黑、壞死,，影響農(nóng)業(yè)生態(tài)平衡,，使農(nóng)作物減產(chǎn)。我國(guó)《危險(xiǎn)廢棄物的鑒別標(biāo)準(zhǔn)——浸出毒性 鑒別》（GB5085–2007）規(guī)定浸出液含氟濃度在50mg/L以上即為危險(xiǎn)廢棄物,。按此標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行評(píng)價(jià)電解槽廢舊槽內(nèi)襯屬于危險(xiǎn)廢棄物必須進(jìn)行無(wú)害化處理,。
廢陰極炭塊中，電解質(zhì)組分的潛在價(jià)值超過(guò)碳組分的潛在價(jià)值,。在回收成本相近 的前提下,，應(yīng)該優(yōu)先回收電解質(zhì)組分。廢陰極炭塊的碳組分的潛在價(jià)值很難被以“碳素”利用的形式回收,，若以燃料的形式體現(xiàn)碳組分的潛在價(jià)值,，而不回收其中的氟鹽，那么就沒(méi)有 抓住其主要經(jīng)濟(jì)價(jià)值,。每外排1噸廢陰極炭塊,，相當(dāng)于丟棄電解質(zhì)約300公斤，丟棄陰極碳約 630公斤,，同時(shí)有約l50公斤有害氟化物和2公斤氰化物,，威脅著生態(tài)環(huán)境,。鋁電解廢陰極炭 塊是鋁電解生產(chǎn)過(guò)程中不可避免的固體廢物，年產(chǎn)10萬(wàn)噸鋁,，就要產(chǎn)出約1300噸廢陰極炭 （包括側(cè)部炭）,。可以考慮一同處理,。
關(guān)于廢槽襯炭塊無(wú)害化和資源化的研究,，國(guó)內(nèi)外已有較多報(bào)道。概括起來(lái),，對(duì)廢槽 襯炭塊處理的主要方法有兩類：一類是濕法,，即在水溶液中脫氟，并回收氟化鹽,。采用酸浸,、 堿浸或鹽浸等水溶液對(duì)廢槽襯炭塊進(jìn)行處理的方法，先把氟化鹽從廢槽襯炭塊中浸出到水 溶液中,，再進(jìn)一步從水溶液中回收氟化鹽或進(jìn)行無(wú)害化處理,。另一類是火法，即用氧化焙 燒,、還原焙燒和真空焙燒等高溫作業(yè)進(jìn)行處理,，使得廢陰極炭塊中的氟化鹽以揮發(fā)，再吸收 來(lái)回收,，實(shí)現(xiàn)廢陰極炭塊與氟鹽的回收利用,。
濕式處理方法已有很多報(bào)道：例如美國(guó)鋁業(yè)公司(Alcoa)開(kāi)發(fā)了回收廢槽襯的方 法。其專利US 4889695詳細(xì)公開(kāi)了該方法,，具體操作是將廢槽襯破碎至100目以下,，用堿液 浸出生成富含氟化物的堿液和含碳的固體殘?jiān)贿^(guò)濾,，回收濾餅細(xì)磨,、加入酸解槽進(jìn)行浸 出，使耐火材料成分溶解進(jìn)入溶液,，分離出不溶的碳,。專利CN201210511681 .9一種電解槽大 修槽渣廢陰極炭塊的回收利用方法，包括下述步驟：a,、對(duì)電解槽大修槽渣進(jìn)行分選,，選出其 中的廢陰極炭塊；b,、對(duì)廢陰極炭塊進(jìn)行水浸,，得到浸泡散開(kāi)的粉料和塊料，將其中的塊料選 出,，選出的塊料通過(guò)破碎,，再次水浸,，再次選出其中的塊料干燥后作為制作陰極炭塊的骨料 ，剩余的 粉料進(jìn)行磨粉處理 ,，再浮選 ，得到碳粉,。這類濕式處理方法中,，不產(chǎn)生粉塵，廢槽襯炭塊處理后能滿足生產(chǎn)基本要求,，但流程較復(fù) 雜,，處理成本相對(duì)較高，最主要是沒(méi)有結(jié)合鋁電解廠的實(shí)際,。
干式處理方法,，就是在較高溫度下處理，即火法,。專利US 6498282中描述：美國(guó)能 源部(US . DOE)開(kāi)發(fā)了在石墨電弧爐中處理廢槽襯的方法,。該法將廢槽襯破碎、加入鐵氧化 物制成團(tuán)塊料,；將團(tuán)塊料在電弧爐中熔煉,，氧化分解廢槽襯、還原鐵氧化物,，得到金屬鐵和 不含氟,、氰的殘?jiān)缓�,、CO和CO2的氣體先進(jìn)入后燃燒器除去CO,，再通過(guò)凈化器回收氟 化鈉、H F后排空,。干式處理方法要產(chǎn)生一定量的粉塵,， 廢槽襯炭塊處理后炭塊石墨化程度提高，不僅能滿足生產(chǎn)基本要求,，還進(jìn)一步提升產(chǎn)品的 質(zhì)量,。具有直接能耗低、效率高,、流程短等優(yōu)點(diǎn),，處理成本與其它方法相比較低�,；鸱ㄌ幚戆� 廢槽襯炭塊中的氟化鹽含量降至0 .01%以下,，且不產(chǎn)生氰化氫氣體的二次污染和安全問(wèn)題。
所有這些方法都與鋁電解廠的實(shí)際相差甚遠(yuǎn),。鋁電解廠屬于火法,，其廠區(qū)沒(méi)有工 業(yè)污水（含有害水溶離子的水）產(chǎn)出,，也沒(méi)有工業(yè)污水處理工序（除去有害水溶離子）。干式 處理方法,，有一些結(jié)合炭素生產(chǎn)的發(fā)明,，但要對(duì)廢陰極炭處理，需要增加很多設(shè)備與額外的 能量消耗,，沒(méi)有利用鋁電解產(chǎn)出煙氣攜帶的熱,。廢陰極炭屬于危險(xiǎn)廢棄物，國(guó)家規(guī)定要有運(yùn) 輸與處理資質(zhì)的企業(yè)才能從鋁電解廠取出廢陰極炭,，否則只能在原廠區(qū)無(wú)害化,。