近年来,电解铝槽大修过程中产生的废旧阴极中含有大量氟化物等有害组份,对环境的污染问题也日益严重。废旧阴极主要由炭、冰晶石、氟化钠和氟化钙等成分组成,具有很高的回收利用价值,因此,开展电解铝废旧阴极的无害化处理及资源化利用技术研究具有重要现实意义。浸出法是去除废旧阴极中的氟化物的一种常用方法,采用浸出法处理废旧阴极,存在处理成本较高、二次污染严重、后续利用困难等问题。本文采用破碎-水浸-碱浸-冶金烧结的工艺技术路线,研究了合适的浸出工艺条件和浸出废水处理方法;在实验室测试分析了浸出渣添加到烧结混合料中的适宜工艺及其对烧结矿性能的影响。采用X射线衍射分析、元素分析、浸出毒性分析等手段对废旧阴极的组成、浸出毒性、燃烧特性等进行了较系统的研究。结果表明,废旧阴极主要组成为炭、冰晶石、氟化钠和氟化钙等,其中炭含量达60%以上;F-浸出毒性浓度达1931.23mg/L,严重超过国标限值;废旧阴极中固定碳含量较高、灰分较低,发热量接近焦粉,可作为燃料进行利用。实验研究了不同粒径、固液比,浸出温度、时间和浸出溶液浓度对氟浸出分离的影响,对并对浸出渣的成分及浸出毒性进行检测和分析,提出了最佳的水浸和碱浸实验条件:水浸,粒径≤0.250mm,固液比1:35,浸出温度25℃,浸出时间12h;碱浸,Na OH浓度2.5mol/L,固液比1:10,浸出时间180min;水浸-碱浸后,浸出渣中炭含量达80%以上,F-浸出毒性浓度为66.17mg/L,低于国家标准限值。研究了化学沉淀法处理浸出废水的工艺条件和效果,CaCl2可以将浸出废水中的F-浓度降至20mg/L以下,满足国标三级排放标准。开展了添加不同配比废旧阴极浸出渣代替部分烧结燃料的烧结实验研究,分析了添加废旧阴极浸出渣对烧结过程和烧结矿性能的影响。实验结果表明,配加适量的废旧阴极对烧结矿的成品率、利用系数、转鼓强度以及抗磨强度等都有所提高,烧结矿中S元素和P元素的含量也都有所减少,烧结矿质量得到改善。对添加烧废旧阴极浸出渣烧结矿的F-浸出毒性测试表明,烧结矿的F-浸出毒性完全满足国家标准限值要求。