综述：铝电解废阴极碳的回收利用研究进展：解毒机制、回收工艺及环境评估

本综述系统探讨了铝电解废阴极碳（SCC）的回收技术，聚焦其含有的氟化物（F-）、氰化物（CN-）等有毒组分的解毒机制，以及碳（C）、锂（Li）、氟（F）的资源化路径。文章对比了火法（pyrometallurgy）与湿法（hydrometallurgy）处理的优劣，提出熔盐焙烧（molten salt roasting）和选择性冰晶石再生（cryolite regeneration）等集成工艺的潜力，同时指出当前研究在环境评估（LCA）和高值材料转化（如石墨负极）方面的不足。

　　

铝电解废阴极碳的绿色重生之路

Main components of SCC

铝电解废阴极碳（SCC）是电解铝工业产生的典型危险固体废物，其主要成分包括碳（40–70 wt%）、氟化钠（NaF）、氟化钙（CaF₂）、冰晶石（Na₃AlF₆）以及铝硅酸盐。这些物质来源于电解槽内衬材料的腐蚀和电解质渗透，其中可溶性氟化物和氰化物（如NaCN）的长期浸出会污染土壤和地下水。值得注意的是，SCC中的碳基质因高温石墨化而具有导电性，这为其高值转化提供了可能。

Treatment of SCC

当前处理技术分为湿法和火法两大方向：

• 湿法处理：通过酸/碱浸出（如H₂SO₄或NaOH）溶解氟化物，结合超声波辅助（ultrasonic-assisted leaching）提升分离效率，但面临碳材料钝化（passivation）和废水处理的挑战。

• 火法处理：在高温（>1000°C）下通过氧化焙烧去除碳，残留氟以AlF₃形式回收，但能耗高且可能产生二噁英等二次污染物。

High-Value utilization of SCC

资源化利用是SCC处理的终极目标：

• 碳组分：可转化为锂离子电池负极材料（graphite anode）或半导体碳材料，但需解决灰分（ash content）过高的问题。

• 氟回收：通过选择性沉淀再生冰晶石（cryolite），纯度可达98%，显著降低电解铝行业的原材料成本。

• 锂提取：从含锂电解质中制备Li₂CO₃，但现有工艺回收率不足60%。

Environmental assessment

生命周期评估（LCA）显示，湿法工艺的全球变暖潜能（GWP）比火法低30–50%，但酸耗和污泥处置问题突出。集成工艺如"焙烧-浸出-电积"可平衡资源回收率（>85%）与碳排放（<2 kg CO₂/kg SCC）。

Conclusions

SCC的绿色转型面临三大瓶颈：碳材料活化、氟稳定化技术及过程能耗优化。未来需开发低温催化解毒、生物浸出（bioleaching）等创新方法，并建立基于区块链的SCC全生命周期追踪系统。中国作为全球最大电解铝生产国（占66.19%产能），亟需制定SCC资源化行业标准以推动循环经济发展。