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閃蒸焦耳熱技術(shù)在固體廢棄物(電解鋁陰極炭)處理中的應(yīng)用

更新時間:2022-09-20      點擊次數(shù):2146

固體廢棄物的資源化、減量化、無害化處置已成為這些年的研究熱點。其中,廢棄陰極碳是鋁電解產(chǎn)生的固體廢棄物, 廢棄陰極碳由氟化碳,氧化鋁,冰晶石,硅鋁酸鹽和微量qing化物(0.2 wt%-1 wt%)組成。較高的碳質(zhì)材料使得SCC具有較高的回收價質(zhì),而未經(jīng)處理的qing化物和氟化物對環(huán)境和生態(tài)的影響十分嚴(yán)重。目前,廢棄陰極碳常規(guī)的處理方法可分為水處理、真空蒸餾工藝和熱處理工藝等。水處理主要在溶液環(huán)境中從廢棄陰極碳中提取氟化物。傳統(tǒng)的熱處理處理主要是在高溫下燃燒碳化物,其間氟化物轉(zhuǎn)化為煙氣,qing化物也分解。水冶金處理過程產(chǎn)生大量有害氣體,如HF,容易造成設(shè)備嚴(yán)重腐蝕。經(jīng)過處理的廢棄陰極碳仍然含有高可溶性氟化物含量(仍被視為危險物質(zhì))。同時采用熱處理和真空蒸餾法的能耗高、周期長。因此,亟需尋找一種既高效又環(huán)保的廢棄陰極碳處理技術(shù)實現(xiàn)廢棄陰極碳的綠色和清潔回收利用,這將有助于最大限度地發(fā)揮其經(jīng)濟價值,避免危險固體廢物對環(huán)境造成的威脅。

為克服現(xiàn)有的SCC凈化工藝的高能耗、長周期、利用率低等缺陷,中國礦業(yè)大學(xué)朱榮濤團隊利用文天精策儀器科技(蘇州)有限公司創(chuàng)制的焦耳熱閃蒸系統(tǒng)報告了一種簡便和快速的廢棄陰極炭處理策略,利用該技術(shù)高效去除了廢陰極碳塊中的氟化物和其它有毒物質(zhì),并研究了閃蒸參數(shù)對廢棄陰極炭處理效果的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),廢棄陰極炭中有害雜質(zhì)元素*分解逸出,可獲得95%以上的固定碳含量。進(jìn)一步,將閃蒸處理過的陰極炭作為超級電容器的電極材料,超級電容器表現(xiàn)出較高的比電容。本工作提出的廢棄陰極碳低成本、快速修復(fù)的焦耳熱閃蒸工藝和裝置,為固體廢物的清潔回收和高價值利用提供了有效的方法和途徑。相關(guān)成果以中國礦業(yè)大學(xué)為第一單位,發(fā)表在國際期刊《Journal of Environmental Science and Health》上。(Pengfei Huang, Rongtao Zhu, Xinxi Zhang & Wenjun Zhang (2022): A milliseconds flash joule heating method for the regeneration of spent cathode carbon, Journal of Environmental Science and Health, Part A, DOI: 10.1080/10934529.2021.2022422)

圖1 焦耳熱閃蒸技術(shù)處理廢棄陰極炭示意圖

圖2 焦耳熱閃蒸工藝參數(shù)

圖3 不同閃蒸電壓和閃蒸遍數(shù)下廢棄陰極炭的X射線衍射圖

圖4 不同閃蒸電壓下焦耳熱閃蒸處理后的廢棄陰極炭的拉曼光譜

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