一种废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法

1.本发明属于铝电解固体废弃物综合利用领域，具体涉及废旧阴极的综合利用和铝电解用预焙阳极的制备技术。


背景技术：

2.铝电解使用炭素材料做阴阳极，它是电解铝生产的第二大消耗性原材料，生产一吨铝要消耗约500kg的预焙阳极和30-50kg炭阴极。
3.废旧阴极主要组成为碳素、氟化盐和氧化铝，碳素含量(以固定碳表示)约为50％～70％，而且石墨化程度高达80％～90％；氟化盐约为l0％～20％，主要成份为氟化铝、氟化钠、冰晶石等，其中还有0.1％～0.2％的氰化物，属于危险固体废弃物。
4.目前废旧阴极处理主要有浮选法、硫酸酸解法，以及直接用于生产阳极保护环，或处理后用于钢铁冶炼、生产耐火材料、生产水泥等。
5.1.浮选法。废旧阴极破碎、磨细、分级，分级料与水和浮选剂、添加剂的溶液混合均匀一起加入到浮选槽，反复浮选，使碳质材料和电解质实现最大程度的分离，然后过滤得到滤液和固相，固相进一步分离得到了以碳质材料为主和以电解质为主的两种产品。
6.2.硫酸酸解法。废旧阴极破碎、磨细处理后，加入到一定浓度硫酸溶液的反应釜中进行酸解，过程产生的气体经过蒸馏水反复淋洗回收氢氟酸；产生的滤渣用来生产石墨粉和工业a1(oh)3、氧化铝。
7.3.生产阳极保护环。废旧阴极破碎、磨细作为干料，粘结剂为淀粉，二者混合均匀后通过模具直接捣固安装在阳极钢爪上，利用自燃烧形成保护环。
8.4.钢铁冶金、建材及其他方面应用。废旧阴极破碎、磨细、水浸，利用水浸渣中的炭质材料作为热源用于钢铁冶金，或通过高温燃烧脱除氰化物，烧渣用来铺路、制造水泥或者直接填埋。
9.综上所述，选矿法和硫酸酸解法存在工艺流程长且复杂，废水量大且难处理，处理过程对设备腐蚀严重，产生的废气会造成二次污染等缺点。其他方面应用实质都是对其中危害大的氟化物和氰化物没有完全去除的固化处理或直接利用，没有充分利用其中的电解质和炭质材料，没有彻底解决废旧阴极的无害化处置及其资源化利用问题。


技术实现要素：

10.结合国内外研究现状和课题组的研究基础，本发明提出解决上述瓶颈的思路，通过对废旧阴极的球磨活化和煅烧活化处理，在预焙阳极制备过程中将废旧阴极作为掺料，替代部分细残阳极，实现废旧阴极的无害化处理。
11.本发明要解决的技术问题是提供一种废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，是一种全元素资源化利用废旧阴极中炭质材料和和电解质的方法。通过以废旧阴极作为制备预焙阳极掺杂的添加剂，不仅充分利用了其中的炭质材料，同时其中的氟化铝、氟化钠、冰晶石等随预焙阳极返回电解槽，在铝电解过程伴随阳极反应作为二次资源进入电解
质。
12.本发明由“废旧阴极球磨活化-废旧阴极煅烧活化-废旧阴极掺杂制备预焙阳极”构成，经干燥、破碎的废旧阴极在球磨机中干法球磨活化；球磨料在箱式电阻炉中煅烧活化；活化料与石油焦、沥青、残阳极等经配料、混捏、成型、干燥、煅烧制备预焙阳极。
13.本发明用于解决危险废弃物-废旧阴极对环境危害和有价组分资源化再利用的问题，对其中碳、钠、氟、铝、锂等电解质组分综合利用，实现废旧阴极的“减量化、资源化、无害化”，不但有效地解决废旧阴极带来的环境污染，而且可降低预焙阳极的制造成本，实现企业的可持续发展。对铝电解行业的节能减排、资源综合利用和环境保护均有重要意义。
14.本发明是一种废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其步骤为：
15.(1)将废旧阴极在100℃下干燥至含水《5％，破碎至《10mm。
16.(2)破碎料用行星式高能球磨机干法球磨活化。硬脂酸为球磨助剂，硬脂酸加入量为废旧阴极质量的5-15％。磨球与废旧阴极质量比为5-15:1，选取5mm、10mm、20mm的不锈钢球作为磨球，控制球磨转速为100-200r/min，球磨时间为1-3h的条件球磨活化，球磨活化后粉料粒度要求《300目。
17.(3)球磨活化料采用箱式电阻炉在温度为500-800℃，时间为1-4h的条件下煅烧活化。
18.(4)配料
①
：按粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极1-7％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
19.(5)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
20.(6)料b混合均匀后在160℃下搅拌混捏35min成均匀的糊料。
21.(7)糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的阳极试样，试样自然冷却至室温。
22.(8)阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。
23.(9)煅后阳极试样自然冷却至室温，分析测试。
24.本发明优势在于：1、废旧阴极的球磨活化。废旧阴极在磨球介质的反复冲撞下，经碰撞、冲击、剪切、挤压的作用，使得物料充分均匀和细化，同时将电解质包裹的碳完全释放，有助于掺杂预焙阳极中的碳在铝电解过程发挥有效作用。2、废旧阴极的煅烧活化。采用热力学手段破坏废旧阴极的组分和微观结构，增加其与预焙阳极原料间接触面和接触机会，有助于提高互渗性和均匀性。3、用经球磨活化和煅烧活化处理后的废旧阴极替代细残阳极，提高了预焙阳极中的碳含量，有助于灰分的降低。球磨活化和和煅烧活化废旧阴极的优势见对比实施例。
25.一个年产20万吨原铝的铝电解企业，年产废旧阴极约6000-10000吨，消耗预焙阳极约10万吨。可见，通过预焙阳极制备过程掺杂6-10％的废旧阴极，即可实现危废的自我消纳。
附图说明
26.图1为本发明研究过程采用的工艺流程图。
具体实施方式
27.本发明具体的方法是：
28.(1)经干燥、破碎的废旧阴极加入5-15％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为5-15:1，用5mm、10mm、20mm的不锈钢球，在转速为100-200r/min，球磨时间为1-3h的条件下球磨活化。
29.(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为500-800℃，时间为1-4h的条件下煅烧活化。
30.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极1-7％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
31.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
32.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
33.所述阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.42-0.58％，真密度为1.98-2.13g/cm3，体积密度为1.51-1.58g/cm3，电阻率为56.71-62.88μω
·
m，耐压强度31.1-35.8mpa，空气反应性(残余)89.78-94.63％。
34.采用掺杂废旧阴极制备预焙阳极，首先对废旧阴极进行球磨活化和煅烧活化；活化料再与石油焦、沥青、残阳极等经配料、混捏、成型、干燥、煅烧制成预焙阳极试样。以下结合附图，对本发明“一种废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法”做进一步的详细说明。废旧阴极为铝电解生产系统产生的废旧阴极，主要成分为(wt％)：c 87.06、al 1.23、f 4.38、na 4.57、ca 1.02、si 1.21、其他0.53。原始料由石油焦、残阳极组成，其中粗焦料为6％、中焦料为25％、细焦料为17％、煅后石油焦粉料为36％、粗残极为9.5％、细残极为6.5％；沥青量为原始料总质量的15％。所涉及废旧阴极掺杂量的计算均按原始料的总质量为基准计算。
35.实施例1：
36.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入5％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为5:1，用5mm的不锈钢球，在转速为100r/min，球磨时间为1h的条件下球磨活化。
37.(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为500℃，时间为1h的条件下煅烧活化。
38.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极1％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
39.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
40.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
41.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.5％，真密度为1.98g/cm3，体积密度为1.51g/cm3，电阻率为56.71μω
·
m，耐压强度33.45mpa，空气反应性(残余)90.87％。
42.实施例2：
43.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入10％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为5:1，用15mm的不锈钢球，在转速为150r/min，球磨时间为2h的条件下球磨活化。(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为600℃，时间为4h的条件下煅烧活化。
44.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极2％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
45.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
46.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
47.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.49％，真密度为2.06g/cm3，体积密度为1.54g/cm3，电阻率为61.36μω
·
m，耐压强度31.3mpa，空气反应性(残余)94.63％。
48.实施例3：
49.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入15％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为10:1，用5mm的不锈钢球，在转速为200r/min，球磨时间为3h的条件下球磨活化。
50.(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为700℃，时间为2h的条件下煅烧活化。
51.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极3％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
52.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
53.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
54.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.53％，真密度为2.11g/cm3，体积密度为1.53g/cm3，电阻率为60.4μω
·
m，耐压强度35.2mpa，空气反应性(残余)91.91％。
55.实施例4：
56.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入10％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为5:1，用15mm的不锈钢球，在转速为150r/min，球磨时间为2h的条件下球磨活化。(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为800℃，时间为3h的条件下煅烧活化。
57.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极4％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
58.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
59.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
60.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.51％，真密度为2.09g/cm3，体积密度为1.56g/cm3，电阻率为62.88μω
·
m，耐压强度34.61mpa，空气反应性(残余)
92.37％。
61.实施例5：
62.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入15％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为10:1，用5mm的不锈钢球，在转速为200r/min，球磨时间为3h的条件下球磨活化。
63.(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为800℃，时间为3h的条件下煅烧活化。
64.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极5％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
65.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
66.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
67.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.52％，真密度为2.13g/cm3，体积密度为1.52g/cm3，电阻率为61.07μω
·
m，耐压强度31.9mpa，空气反应性(残余)93.04％。
68.实施例6：
69.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入10％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为15:1，用10mm的不锈钢球，在转速为150r/min，球磨时间为1h的条件下球磨活化。(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为500℃，时间为4h的条件下煅烧活化。
70.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极6％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
71.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
72.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.58％，真密度为2.09g/cm3，体积密度为1.55g/cm3，电阻率为59.74μω
·
m，耐压强度33.78mpa，空气反应性(残余)89.78％。
73.实施例7：
74.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入15％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为10:1，用5mm的不锈钢球，在转速为200r/min，球磨时间为3h的条件下球磨活化。
75.(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为800℃，时间为3h的条件下煅烧活化。
76.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极7％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
77.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
78.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳
极试样自然冷却至室温后分析测试。
79.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.49％，真密度为2.04g/cm3，体积密度为1.57g/cm3，电阻率为62.41μω
·
m，耐压强度34.83mpa，空气反应性(残余)92.56％。
80.实施例8：
81.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入5％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为15:1，用10mm的不锈钢球，在转速为100r/min，球磨时间为1h的条件下球磨活化。(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为700℃，时间为3h的条件下煅烧活化。
82.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极3％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
83.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
84.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
85.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.5％，真密度为2.12g/cm3，体积密度为1.56g/cm3，电阻率为57.4μω
·
m，耐压强度34.95mpa，空气反应性(残余)93.22％。
86.实施例9：
87.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入10％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为5:1，用15mm的不锈钢球，在转速为150r/min，球磨时间为2h的条件下球磨活化。(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为600℃，时间为2h的条件下煅烧活化。
88.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极4％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
89.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
90.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
91.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.48％，真密度为2.01g/cm3，体积密度为1.54g/cm3，电阻率为61.85μω
·
m，耐压强度32.62mpa，空气反应性(残余)91.46％。
92.实施例10：
93.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入5％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为10:1，用10mm的不锈钢球，在转速为150r/min，球磨时间为2h的条件下球磨活化。(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为700℃，时间为3h的条件下煅烧活化。
94.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极5％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
95.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
96.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中
以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
97.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.49％，真密度为2.06g/cm3，体积密度为1.55g/cm3，电阻率为58.71μω
·
m，耐压强度35.7mpa，空气反应性(残余)93.72％。
98.实施例11：
99.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入15％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为15:1，用15mm的不锈钢球，在转速为200r/min，球磨时间为3h的条件下球磨活化。(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为800℃，时间为4h的条件下煅烧活化。
100.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极6％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
101.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
102.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
103.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.53％，真密度为2.05g/cm3，体积密度为1.56g/cm3，电阻率为61.93μω
·
m，耐压强度33.79mpa，空气反应性(残余)90.24％。
104.实施例12：
105.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入15％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为5:1，用5mm的不锈钢球，在转速为100r/min，球磨时间为1h的条件下球磨活化。
106.(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为500℃，时间为3h的条件下煅烧活化。
107.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极7％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
108.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
109.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
110.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.56％，真密度为2.09g/cm3，体积密度为1.58g/cm3，电阻率为60.44μω
·
m，耐压强度35.8mpa，空气反应性(残余)94.21％。
111.废旧阴极活化前后掺杂制备预焙阳极的对比实施方式
112.对比实施例1：
113.(1)经干燥、破碎的废旧阴极过筛，取粒度小于1mm的废旧阴极配料。
114.(2)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗
残阳极9％、活化废旧阴极5％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
115.(3)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
116.(4)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.53％，真密度为1.99g/cm3，体积密度为1.52g/cm3，电阻率为61.47μω
·
m，耐压强度33.28mpa，空气反应性(残余)92.34％。
117.对比实施例2：
118.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入5％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为10:1，用10mm的不锈钢球，在转速为150r/min，球磨时间为2h的条件下球磨活化。(2)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极5％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
119.(3)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
120.(4)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.52％，真密度为2.02g/cm3，体积密度为1.53g/cm3，电阻率为59.02μω
·
m，耐压强度33.97mpa，空气反应性(残余)92.55％。
121.对比实施例4：
122.(1)经干燥、破碎的废旧阴极中加入5％硬脂酸，磨球与废旧阴极质量比为10:1，用10mm的不锈钢球，在转速为150r/min，球磨时间为2h的条件下球磨活化。(2)球磨活化料置于箱式电阻炉，在温度为700℃，时间为3h的条件下煅烧活化。
123.(3)配料
①
：粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极5％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。
124.(4)配料
②
：料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。
125.(5)料b混合均匀后加热至160℃，搅拌混捏35min，成均匀的糊料。糊料在成型机中以成型温度为150℃，在40kn的压力下保压5min，压制成的预焙阳极试样，试样自然冷却至室温。阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，温度为1150℃，时间为32h。煅后阳极试样自然冷却至室温后分析测试。
126.所述预焙阳极试样分析测试结果为：灰分含量为0.53％，真密度为2.01g/cm3，体积密度为1.53g/cm3，电阻率为60.37μω
·
m，耐压强度34.56mpa，空气反应性(残余)92.83％。
127.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，具体步骤如下：(1)将废旧阴极干燥，破碎；(2)破碎料以硬脂酸为球磨助剂用行星式高能球磨机干法球磨活化；(3)废旧阴极球磨料用箱式电阻炉煅烧活化；(4)废旧阴极的活化料与石油焦、沥青、残阳极等经配料
①
、配料
②
进行配料；(5)配好的料混合均匀后搅拌混捏成糊料；(6)糊料在成型机中压制成阳极块；压制好的阳极块自然冷却至室温；(7)阳极块在氮气保护的管式炉中煅烧；(8)煅后阳极块自然冷却至室温，分析测试。2.如权利要求1所述的废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其特征在于所述废旧阴极为铝电解生产系统产生的废旧阴极，主要成分质量分数为：c87.06wt％、al1.23wt％、f4.38wt％、na4.57wt％、ca1.02wt％、si1.21wt％、其他0.53wt％；废旧阴极在100℃下干燥至含水<5％，破碎至<10mm。3.如权利要求1所述的废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其特征在于所述破碎料用行星式高能球磨机干法球磨活化；硬脂酸为球磨助剂，硬脂酸加入量为废旧阴极质量的5-15％；磨球与废旧阴极质量比为5-15:1，选取5mm、10mm、20mm的不锈钢球作为磨球，控制球磨转速为100-200r/min，球磨时间为1-3h，球磨活化后粉料粒度要求<300目。4.如权利要求1所述的废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其特征在于煅烧活化料用箱式电阻炉在温度为500-800℃，时间为1-4h条件下煅烧活化。5.如权利要求1所述的废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其特征在于配料
①
：按粗石油焦6％、中石油焦25％、细石油焦15％、煅后石油焦粉料35％、粗残阳极9％、活化废旧阴极1-7％、余量为细残阳极的比例进行配料，记作料a。6.如权利要求1所述的废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其特征在于配料
②
：如权利要求5所述的料a中加入沥青，加入量为料a总质量的15％，记作料b。7.如权利要求6所述的废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其特征在于，所述的料b混合均匀后在160℃下搅拌混捏35min成均匀的糊料。8.如权利要求1所述的废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其特征在于所述糊料在成型机中以成型温度为150℃，40kn的压力下保压1min，压制成φ20
×
30mm的预焙阳极块，自然冷却至室温。9.如权利要求1所述的废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，其特征在于预焙阳极试样在氮气保护的管式炉中煅烧，煅烧温度为1150℃，煅烧时间为32h；煅后预焙阳极试样自然冷却至室温，分析测试。

技术总结
本发明涉及一种废旧阴极掺杂制备铝电解用预焙阳极的方法，由“废旧阴极球磨活化-废旧阴极煅烧活化-废旧阴极掺杂制备预焙阳极”构成。废旧阴极经干燥、破碎后在球磨机中干法球磨活化；球磨料在箱式电阻炉中煅烧活化；活化料与石油焦、沥青、残阳极等经配料、混捏、成型、干燥、煅烧制备预焙阳极。以废旧阴极作为掺杂剂制备预焙阳极，不仅充分利用了其中的炭质材料，同时其中的氟化铝、氟化钠、冰晶石等电解质成分随预焙阳极返回电解槽，实现危废的自我消纳。本发明不改变预焙阳极制备工艺，工艺间衔接性好；且有效地解决了废旧阴极带来的环境危害，降低了预焙阳极的制造成本，对铝电解行业的节能减排、资源综合利用和环境保护均有重要意义。意义。意义。


技术研发人员：王胜 段中波 杨成亮 刘海峰 卜旭东 吴祥梓 魏振鹏 程久元
受保护的技术使用者：兰州理工大学
技术研发日：2023.06.27
技术公布日：2023/9/7