响应曲面法优化铝电解废阴极碱熔提纯工艺.pdf

1 2 0 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 0 年第9 期 d o i 1 0 ．3 9 6 9 ，j ．i s s n ．1 0 0 7 7 5 4 5 ．2 0 2 0 ．0 9 ．0 2 2 响应曲面法优化铝电解废阴极碱熔提纯工艺 袁杰1 ，李松1 ，肖劲 1 ．六盘水师范学院，贵州六盘水5 5 3 0 0 4 ； 2 ．中南大学冶金与环境学院，长沙4 1 0 0 8 3 摘要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B o x - B e h n k e nD e s i g n B B D 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5 5 0 ℃、碱熔时间1 8 0m i n 、初始碱料比2 ，此条件 下碱熔渣碳含量9 5 ．4 7 ％，与预测值相差o ．6 1 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。 关键词铝电解废阴极；碱熔；提纯；响应曲面法 中图分类号X 7 5 8文献标志码A文章编号1 0 0 7 7 5 4 5 2 0 2 0 0 9 一0 1 2 0 0 7 O p t i m i z a t i o no fA l k a l iF u s i o nP u r i f i c a t i o no fS p e n tC a t h o d eC a r b o nf r o m A l u m i n u mE l e c t r o l y s i sb yR e s p o n s eS u r f a c eM e t h o d o l o g y Y U A NJ i e l ，I ，lS o n 9 1 ，X I A OJ i n 2 1 ．L i u p a n s h u iN o r m a lU n i v e r s i t y ．L i u p a n s h u i5 5 3 0 0 4 ，G u i z h o u ，C h i n a ； 2 ．S c h o o lo fM e t a l l u r g ya n dE n v i r o n m e n t ，C e n t r a lS o u t hU n i v e r s i t y ，C h a n g s h a4 1 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t A l k a l i f u s i o np u r i f i c a t i o np r o c e s so fs p e n tc a t h o d ec a r b o nf r o ma l u m i n u me l e c t r 0 1 y s i sw a s o p t i m i z e db yr e s p o n s es u r f a c em e t h o d R S M ．B a s e do nB o x B e h n k e nD e s i g n B B D ， e f f e c t so ft e m p e r a t u r e ， t i m e ， a n di n i t i a lm a s sr a t i oo fa l k a “ t om a t e r i a lo np u r i f i c a t i o ne f f e c t b y a l k a l i m e l t i n g w e r e s t u d i e d ．S e c o n d a r ym a t h e m a t i c a lm o d e lb e t w e e nf a c t o r sa n dc a r b o nc o n t e n tw a so b t a i n e d ．R e s i d u ec a r b o n c o n t e n ti s9 5 ．4 7 ％，w i t hO ．61p e r c e n tp o i n td i f f e r e n tf r o mp r e d i c t e dv a l u e ，u n d e rt h eo p t i m u mc o n d i t i o n s i n c l u d i n gt e m p e r a t u r eo f5 5 0 ℃， t i m eo f1 8 0m i n ，a n dm a s sr a t i oo fa l k a l it om a t e r i a lo f2 ．E x p e r i m e n t a l r e s u l t sa r es i m i l a rt ot h o s ep r e d i c t e db yt h em o d e l ， i n d i c a t i n gt h em o d e lc a nb eu s e dt oo p t i m i z e p u r i f i c a t i o np r o c e s so fs p e n tc a t h o d ec a r b o n ． K e yw o r d s s p e n tc a t h o d ec a r b o nf r o ma l u m i n u me l e c t r o l y s i s ； a l k a l if u s i o n ； p u r i f i c a t i o n ；r e s p o n s e s u r f a c em e t h o d o l o g y 铝工业是国民经济不可或缺的重要支柱之一。 铝电解槽运行过程中槽内衬受高温熔盐、铝液、金属 钠等物质的持续侵蚀，在运行3 ～l o 年‘1 1 后需要停 槽大修，排放出大量废阴极‘2 1 。资料表明，每生产1t 原铝会产生7 ～1 5k g 废阴极。废阴极是铝电解工 业排放量持续增长且不可避免的固体废弃物睁4 I 。 收稿日期2 0 2 0 0 3 ～2 9 基金项目国家自然科学基金资助项目 5 1 9 0 4 1 5 0 ；贵州省科技计划项目 黔科合基础[ 2 0 2 0 ] 1 Y 2 2 5 ；贵州省普通高等学校科 技拔尖人才项目 黔教合K Y 字[ 2 0 1 9 ] 0 5 6 ；六盘水市科技计划项目 5 2 0 2 0 一2 0 1 9 一0 5 一0 9 作者简介袁杰 19 8 5 一 ，男，山东潍坊人，博士，副教授 万方数据 2 0 2 0 年第9 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 2 1 铝电解废阴极中炭含量为5 0 ％～8 0 ％、石墨化度高 于8 5 ％；废阴极中富含高品质石墨资源，具有极高 的回收价值。受高温熔体、复杂碱性化合物的持续 侵蚀，废阴极中组分复杂，除主要成分炭质材料外， 还包含约三分之一的氟化物、o ．2 ％～1 ％的氰化物 以及少量A l N 、A 1 。C 。、铝硅酸盐等杂质，严重威胁 环境生态安全[ 5 ] ，2 0 1 6 年颁布实施的国家废弃物 名录中将铝电解废旧阴极列为危险废物，禁止未经 处理露天堆存或无保护填埋。 当前铝电解废阴极处理工艺主要集中在综合利 用方面。赵洪亮等[ 6 3 采用废阴极炭块替代工业煤作 还原剂实现对含钴转炉渣的还原熔炼，铜和钴回收 率分别达到9 7 ．3 ％和9 9 ．3 ％。陈喜平[ 7 ] 将废阴极、 石灰石及粉煤灰按一定比例混合后加入回转窑， 通过9 0 0 ～11 0 0 ℃高温煅烧，实现可溶氟化物的 固定与氰化物的无害化分解。X I E 等∞1 提出了一 种处理废阴极炭块的联合温度真空控制工艺，综 合考察了温度、真空度、停留时间等因素对废阴极 脱毒效果的影响，结果表明可溶性氟含量可降低 到3 ．5m g ／L ，氰化物完全分解，在最佳控制条件下 处理后炭粉固定碳含量为9 7 ．8 9 ％。C H A O U K I 等[ 9 ] 采用基于气体和离散相模型 D P M 和概率密 度函数／混合组分湍流非预混燃烧模型的计算流体 动力学分析方法，测试了废阴极燃烧性能和污染 物排放，结果表明处理后的废阴极可作为水泥工 业的替代燃料，能够有效减少水泥工业燃烧室的污 染物排放。力拓加拿大铝业公司 R T A [ 1o ] 研发了名 为L o wC a u s t i cL e a c h i n ga n dL i m i n g L C L L 铝电 解废阴极综合处理工艺，其主要产品炭粉可用于替 代燃料、返回制备铝电解阴极／阳极、或用于钢铁冶 炼的增碳剂／还原剂。 L I S B O N A 等[ 1 1 3 通过多种溶液浸出提纯铝电解 废阴极以回收有价组分，纯化后炭粉杂质含量高于 5 ％。w A N G 等[ 1 2 3 采用真空蒸馏法 V D P 分离回 收铝电解废阴极炭块，结果表明真空蒸馏法能有效 地分离出N a 。A l F 。、N a F 和金属钠，在12 0 0 ℃的蒸 馏温度下，分离率可达8 0 ％以上，炭粉含碳量在 9 1 ％以上，杂质主要为C a F 和A 1 2O 。。任吴晔口胡 通过浮选法对铝电解废阴极进行分离提纯，在充气 量o ．2 5m 3 ／h 、矿浆浓度1 5 ％、刮板速度2 0r ／m i n 、 粒径o ．1 0 5 ～o ．1 2 5m m 、主轴转速22 0 0r ／m i n 浮选 条件下实现碳回收率7 8 ．1 8 ％。L I 等4 ] 采用三步 分离法分离废阴极中冰晶石以获得有价值的炭。该 工艺包括用水从嵌入电解液中浸出N a F ，酸性阳极 氧化废水浸出N a 。A 1 F 。、C a F 2 和N a A l l lO ⋯混合滤 液中沉淀电解液组分；在最佳试验条件下炭纯度达 到9 5 ．5 ％、冰晶石回收率和硫酸钠晶体纯度分别为 9 8 ．4 ％和9 2 ．O ％。 既有工艺可以实现废阴极的资源化综合处理， 但所得炭粉纯度不尽如人意，难以高值化利用。本 文选择国内某电解铝厂排放的废阴极为原料，参考 前人碱熔[ 15 。、盐熔[ 16 3 分离提纯研究，拟采用氢氧化 钠低温碱熔工艺脱除废阴极中复杂多相固体废弃 物，借助响应曲面法对碱熔过程主要参数进行优化， 着重考查碱熔参数对石墨品位的影响规律，以期获 得最佳纯化条件。 1试验 1 ．1 原料表征 试验原料为国内某电解铝厂排放的废阴极，元 素分析结果 ％ C6 4 ．9 3 、F1 2 ．9 4 、N a7 ．8 5 、A 1 6 ．3 8 、O4 ．9 3 、S iO ．4 7 、C a1 ．2 2 、K0 ．6 1 、F eo ．3 9 、其 他o ．2 8 。X R D 谱见图1 。废阴极除主要成分碳外， 还包含大量的N a F 以及冰晶石、氧化铝、铝硅酸盐 等杂质。将原料破碎球磨，过o ．0 7 4m m 筛得到粉 料，在干燥箱中 1 0 5 1 ℃下烘干4h 备用。废阴 极的T G A D S C 测试结果见图2 ，可知，原料在空气 中加热到5 0 0 ～8 0 0 ℃时发生燃烧反应。碱熔试验 所用碱为分析纯氢氧化钠，水为自制去离子水。 ★ 一N a F V N 8 3 A l F 6 ◆一C a F 2 V A 1 2 0 3 ◇一N a A l s i q ●一N a A l l l 0 1 7 o N a A l C O ， O H 2 0 J也y 7l 蜘篙 寥L l U叫j U 4 U ，U 6 ‘J，u 基U 2 洲 。 图1原料X R D 谱 F i g ．1 X R Dp a t t e r no fs a m p l e 1 ．2 试验步骤 浸渍将废阴极粉料与氢氧化钠按一定比例混 合均匀后，加去离子水和表面改性剂酒精搅拌均匀， 静置3h ；浸渍过程中去离子水与废阴极液固比为 3 m L k ，酒精添加量与废阴极液固比为o ．1 叫g 。 蒸干静置后矿浆在电炉上加热蒸干水分。 万方数据 1 2 2 有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 2 0 2 0 年第9 期 图2原料T G A - D S C 曲线 F i g ．2 T G D S Cc u r V eo fs a m p l e o 昌 ● 护 i 兽 2 盘 占 2 三 曼 邕 E 0 碱熔蒸干后混合料在刚玉坩埚中放人气氛炉， 炉温升到预定值后保温一定时间，在惰性气氛中加 热进行碱熔试验。 水洗碱熔物料冷却后进行水洗，水洗过程在超 声波场中保温6 0 ℃进行，重复水洗一过滤，直至水洗 液中性后固液分离。 检测滤渣置于鼓风烘箱中1 0 5 ℃烘干4h ，检 测含碳量。为提高试验效率、降低试验复杂度，含碳 量可采用空气气氛中8 0 0 ℃保温4h 烧灰烧损率表 示，计算公式为 优一 1 一堕 1 0 0 ％ 1 。 优。 式中，耽为碳含量 ％ ；研。为8 0 0 ℃保温4h 后 灰分质量 g ；m 。为烧灰前浸出渣质量 g 。 1 ．3 试验设计 在探索性单因素试验基础上选择响应曲面法优 化碱熔提纯工艺。选取影响较显著的三个因素进行 3 因素3 水平响应曲面优化试验设计。选取温度 X 。 、时间 X 。 、初始碱料比 X 。 为考查变量，碱 熔浸出渣中碳含量y 为响应值，采用B B D 试验设计 方案优化铝电解废阴极碱熔过程工艺参数，R S M 试 验方案和数据通过软件D e s i g n E x p e r t 进行设计和 处理，并预测了试验响应值；共设计试验点1 7 组，因 素与水平见表1 ，试验设计与结果见表2 。 表1因素与水平 T a b I e1F a c t O r sa n dl e v e l s 响应曲面法中有一阶、二因子交互效应、二阶、 三阶等模型，考虑所有的一次项、二次项和两两交互 项，响应曲面方程可表示为 卜】 y 一岛 ∑p ，志， ∑风点 ∑∑风x 。x ， e i If Ji J ，；抖j 2 式中，y 为目标函数或响应；X 为i 因素；屈、 、 B i 分别为一次项、二次项、交互作用项回归系数；志 为影响因数的数量；e 为误差，包括试验误差和拟合 不足误差。 2 结果与讨论 2 ．1 模型建立与方差分析 根据B B D 试验设计，响应试验结果见表2 。通 过软件D e s i g n E x p e r t 进行模型间比较与分析，由 表3 模型汇总结果可以确定选择响应曲面二阶模型 描述废阴极碱熔过程，回归拟合得到了响应值碳含 量y 与各变量之间的二次回归方程为 y 一9 3 ．2 6 1 ．8 9 X l 1 ．1 X 2 1 ．2 1 X 3 o ．3 X lX 2 1 ．2 3 X lX 3 o ．5 X 2X 3 1 ．0 4 X } 一 O ．4 2 X ；一1 ．3 4 X ； 3 表2B B D 试验设计及结果 T a b l e2B B Dd e s i g na n de x p e r i m e n t a lr e s u l t s 温度／℃时间／m i n碱料比碳含量／％ 4 5 0 4 5 0 4 5 0 4 5 0 5 5 0 5 5 0 表3 模型汇总结果 T a b l e3M o d e ls u m m a r vs t a t i s t i c sr e s u l t s 项目标准D e v ．R 2校正R 2 预测R 2备注 线性1 ．3 0O ．6 9 560 ．6 2 53O ．4 8 24 交互项1 ．2 0O ．7 9 810 ．6 7 70O ．4 6 01 二次式 o ．2 4O ．9 9 450 ．9 8 74O ．9 5 47 建议项 三次式 O ．2 3O ．9 9 700 ．9 8 82 9 3 4 3 5 6 8 6 8 9 2鹊％虬粕∞∞嬲％蚰∞眈 万方数据 2 0 2 0 年第9 期 有色金属 冶炼部分 h t t I ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 2 3 A N V A 方差分析是一种统计方法，能够从一 系列数集中细分l 叶』模型中各个自变量对模型假设检 验变异的主要影响，F i s h e r 统计检验能够反映各自 变量对模型的影响。对模型进行方差分析，结果列 于表4 。 表4 铝电解废阴极碱熔模型方差分析 T a b l e4A N o V Ao fa l k a l i f u s i o nm o d e l 项目平方和 d f 均方值F 值P 值 显著 不显著 表4 中P 值是对应F 值下的概率值，P 的大小 表明拟合得到模型的显著性，也表明影响因素对响 应值的显著性。一般地，P ≤o ．0 5 说明显著。当某 因素的P o ．0 5 时，意味着该因素的影响程度小于 9 5 ％置信区间，因素的标准偏差远大于回归系数，会 导致P 接近于1 ，从而表明该因素对目标函数影响 不显著‘1 7 1 。 模型F 值一1 4 0 ．7 8 和“P r o F ”值小于o ．0 5 说明模型是显著的，本试验中“P r o F ”值 X { X K2 X ，X 。 X ． X K X 2 X 。X 。。从交互作用项的符号来看，X ．X 。之 间、X ，X 。之间、X X 。之间均呈正相关。“I 。a c ko f F i t ”失拟对应的F 值1 ．1 5 ，P O ．4 3 1 7 o ．0 5 表示 失拟项不显著，说明在整个研究范围内回归方程的 拟合情况较好。失拟平方和o ．1 8 较小，说明数据中 没有异常点，不需要引入更高次项，模型选择恰当。 较大的F 值 1 4 0 ．7 8 、高的信噪比 3 4 ．1 8 9 、失拟 项 P o ．0 5 不显著，这些均表明，在该响应过程 中，过程变量可以很好地南回归方程描述，可以用于 对实际结果的预测。 2 ．2 模型可信度分析 通过模型方程 3 得出的预测值和试验实际值 列于图3 ，进一步验证二次多项式回归模型与废阴 极碱熔除杂工艺过程的拟合状态。由图3 可知，试 验实测值和预测值近似为直线，均落在拟合曲线 上或分布在拟合线两侧，这说明预测值和试验实 测值数据相近，模型预测值和试验值的契合度较 好，该模型可以有效优化废阴极碱熔纯化工艺，同 时也进一步表明了方差分析的可信度和回归模型 的有效性。 图3 中碱熔纯化渣中含碳量的回归方程相关性 调整值R 五，一o ．9 8 8 ，非常接近1 ，说明模型具有较高 的准确性及良好的吻合性。同时南模型可信度分析 结果 平均值9 1 ．9 4 ％、C ．V ．％一O ．2 6 、R 2 一O ．9 9 45 、 R ‰一0 ．9 8 74 、P r e 一尺2 一O ．9 5 47 可知，所列数据预 测值相关性平方值P r e R2 与R2 仅相差0 ．0 3 98 ，表 明试验数据和模型吻合得较好，两者间的相对误差 较小，该模型能够解释响应值随因素变化导致的总 变异，再次验证了响应曲面法优化铝电解废阴极碱 熔纯化工艺的可行性。变异系数C ．V ．％表示二次 多项式模型预测值得到试验点的散射情况。若 C ．V ．％值较高，说明在平均值水平上存在着极端变 化，不能有效证明该模型的充分性。本次试验中， C ．V ．％值为o ．2 6 ，很低的数值表明了试验获得的 模型具有很高的可靠性和精确度。 图3 碱熔渣碳含量的模型预测值与试验值对比 F i g ．3C o m p a r i s o no fp r e d i c t e da n da c t u a l a l k a l i f u s i t ，nr e s i d u ec a r b H lc o n t e n t 2 ．3 交互作用影响 因素间交互作用对浸出渣碳含量的影响结果如 图4 ～6 所示。由图4 可知，温度与时间曲面呈双曲 面形，等高线呈椭圆形，交互作用显著。当初始碱料 比1 ．5 时，增大温度和时间均对废阴极炭粉碱熔脱 杂过程有促进作用。当碱熔时间1 8 0m i n 时，随着 温度从3 5 0 ℃升高到5 5 0 ℃，碱熔水洗渣中碳含量 O 0 0 O 4 O 0 O 6 0 7 m Ⅺm 加坶m H 加培m KH● “ 0 0 0 0 耙一帅一怂舡舱Ⅳ群口赃～一 万方数据 1 2 4 有色金属 冶炼部分 h t t I ／／y s y l ．b g r i n l n l ．c n 2 2 0 年第9 期 从9 0 ．8 ％增大到9 4 ．9 ％，说明温度的升高可以有效 提高废阴极中杂质与熔融氢氧化钠发生反应生成可 溶性新相。这是因为，温度升高，熔融碱液中粒子活 动性增强，内扩散阻力降低，同液相问反应条件改善． 复杂无机盐与熔融碱反应概率升高。而且，根据热力 学计算结果可知，废阴极巾部分无机盐如伊A l 。 九等 在常温氢氧化钠溶液中不易发生反应，但可与熔融 碱反应生成可溶性偏铝酸钠。温度升高有利于铝电 解废阴极中难处理无机盐与熔融氢氧化钠发生反 应。同样，当反应温度5 5 0 ℃时，随着碱熔时间从 6 0m i n 延长到1 8 0m i n ，碱熔水洗渣中碳含量从 9 2 ．2 ％增大到9 4 ．9 ％，碱熔时间的延长有利于杂质 脱除率的提高。 零 删 钿 誉 图4 温度与时间交互作用对碱熔渣碳 含量的影响 初始碱料比1 ．5 F i g ．4 3 Dr e s p o n s es u r f a c ep l o to fi n t e r a c t i o n b e t w e e nt e m p e r a t u r ea n dt i m eo na I k a l i f u s i o n r e s i d u ec a r b o nc I ’n t e n t i n i t i a lm a s sr a t i o f a l k a I it om a t e r i a lo f1 ．5 1 南图5 可知，随着温度和初始碱料比的增大，碱 熔水洗渣巾碳含量变化趋势相同。温度的升高可以 促进杂质的有效提纯，当初始碱料比为2 时，碱熔水 洗渣中碳含量从3 5 0 ℃时的8 8 ．8 ％增大到5 5 0 ℃ 时的9 5 ．3 ％；当温度5 5 0 ℃，初始碱料比为1 时碱熔 水洗渣含碳量9 0 ．5 ％，初始碱料比2 时碱熔水洗渣含 碳量9 5 ．3 ％。根据方差分析表4 中数据，温度与初始 碱料比的交互作用湿著。温度的升高可以促进氢氧 化钠由固态向液态转化 氢氧化钠熔点3 1 8 ℃ 并有 利于熔融碱液的流动；另一方面，碱料比的增大使得 参与反应的氢氧化钠量增多。废阴极中复杂难处理 无机盐相与熔融碱的接触几率增高，温度的升高促 进了碱液的流动及其内部粒子的布朗运动。温度与 碱料比对废阴极碱熔脱杂结果具有显著的协同促进 作用。 零 ≥ 一， 托 醛 图5温度与初始碱料比交互作用对 碱熔渣碳含量的影响 时间1 2 0m i n F i g ．5 3Dr e s p o n s es u r f a c ep l o to fi n t e r a c t i o n b e t w e e nt e m p e r a t u r ea n di n i t i a lm a s sr a t i oo fa l k a l i t om a t e r i a lo na l k a l i f u s i o nr e s i d u ec a r b o n c o n t e n t r e a c t i n 2t i m eo fl2 0m i n 图6 中，时间与初始碱料比的交瓦作用显著，曲 面呈双曲面形。时间的延长和碱料比的增大均显著 促进了碱浸水洗渣中碳含量的增长。 冰 谢 托 疆 图6时间与初始碱料比交互作用对 碱熔渣碳含量的影响 温度4 5 0 ℃ F i g ．63 I r e s p o n s es u r f a c ep l o to fi n t e r a c t i o n b e t w e e nt i m ea n di n i t i a lm a s sr a t i of l fa l k a l i t om a t e r i a Io na l k a l i f u s i o nr e s i d u ec a r b o n c f n t e n t t e m p e r a t I l r eo f4 5 0 ℃ 由图4 ～6 可知，理沦h 初始碱料比在一个合 适的点，温度越高、时间越长，废阴极t } ，杂质的脱除 率越高，但高温和长时问是对试验设备和循环周期 的一个挑战，冈此，需要优化试验参数。得到最优浸 出条件。 2 ．4 条件优化与试验验证 选取废阴极碱熔提纯试验参数为温度3 5 0 ～ 5 5 0 ℃、时问6 0 ～1 8 0m i n 、碱料比1 ～2 ，以碱熔水 洗渣碳含量10 0 ％为目标值，通过D e s i g nE x p e r t 软 件进行预测分析，获得各因素参数最优值为温度 万方数据 2 0 2 0 年第9 期有色金属 冶炼部分 h t t p ／／y s y l ．b g r i m m ．c n 1 2 5 5 5 0 ℃、时间1 8 0m i n 、初始碱料比2 ，碱熔水洗渣含 碳量预测值9 6 ．0 8 ％。选择最优参数进行重复试 验，考查预测值与试验实测值的差异。3 次重复试 验碳含量试验值分别为9 5 ．5 9 ％、9 5 ．2 3 ％、 9 5 ．6 2 ％，平均9 5 ．4 7 ％，重复试验结果与软件预测 值之间相差o ．6 1 个百分点，表明该拟合模型很好地 实现了废阴极碱熔脱杂过程的数据拟合。 3结论 1 废阴极碱熔水洗渣中碳含量与碱熔温度、时 间、初始碱料比之间的关系可通过二次方程进行 表述 y 一9 3 ．2 6 1 ．8 9 X 1 1 ．1 X 2 1 ．2 1 X 。 0 ．3 X 1X 2 1 ．2 3 X lX 3 O ．5 X 2X 3 1 ．0 4 X l2 一 O ．4 2 X 22 1 ．3 4 X 3 2 2 废阴极碱熔除杂模型方差分析结果表明，过 程参数如碱熔温度、时间、初始碱料比对模型拟合方 程的一次项与二次项影响显著，影响因子中初始碱 料比对碱熔除杂效果影响最大，时间影响最小。 3 软件优化并试验验证得到了废阴极碱熔提纯 最优工艺参数为温度5 5 0 ℃、1 8 0m i n 、碱料比2 ，重 复试验得到了碱熔纯化后炭粉中含碳量9 5 ．4 7 ％。 [ 1 ] [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] 参考文献 刘庆生，曾少军，张丹城，等．基于细观结构铝电解阴极 炭块的力学行为研究[ J ] ．有色金属工程，2 0 1 7 ，7 4 卜6 ． L I UQS ，Z E N GSJ ，Z H A N GDC ，e ta 1 ．R e s e a r c ho n t h em e c h a n i c a lb e h a v i o rb a s e do nt h em i c r o s t r u c t u r eo f t h ea l u m i n u me l e c t r o l y t i cc a r b o nb l o c kc a t h o d e [ J ] ． N o n f e r r o u sM e t a l sE n g i n e e r i n g ，2 0 1 7 ，7 4 卜6 ． 李楠．浮选法综合回收利用低碳品位废阴极工艺研 究[ D ] ．昆明昆明理工大学，2 0 1 5 ． L IN ．S t u d yo nc 。m p r e h e n s i v er e c o v e r ya n du t i l i z a t i o n o fl o wc a r b o ng r a d es p e n tc a t h o d ec a r b o nb yf l o t a t i o n [ D ] ． K u n m i n g K u n m i n gU n i v e r s i t y o fS c i e n c ea n d T e c h n o l o g y ，2 0 1 5 ． o S P I N AG ，H A S S A NMI ． S p e n tp 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2 4 ． C H A U K IG ，A B R A Rl ，A B D A L L A HS ，e ta 1 ． C o m b u s t i o na n de m i s s i o n sa n a l y s i so fs p e n tp o tl i n i n g S P L a sa l t e r n a t i v ef u e li nc e m e n t i n d u s t r y [ J ] ．S c i e n c e o ft h eT o t a 】E n v i r o n m e n t ．2 0 19 ，6 8 4 5 1 9 5 2 6 ． r 1 0 ] H A M E LG ，B R E A U L TR ，C H A R E S TG ，e ta 1 ．F r o m t h e“1 0 wc a u s t i c l e a c h i n ga n d1 l m i n g ”p r o c e s s d e v e l o p m e n tt ot h eJ o n q u i e r es p e n tp o t l i n i n gt r e a t m e n t p i l o tp l a n ts t a r