铝电解行业每年都要产生大量的废旧阴极炭块且其数量日益增长,如果可以将废旧阴极炭块中的有价成分和有害物质分别进行有效回收和合理处理,能够极大的保护环境,节省原料和资源。针对废旧阴极炭块中的物相组成和亚熔盐的特点,本文提出用NaOH亚熔盐处理铝电解废旧阴极的新方法。在相关热力学计算的指导下,考察NaOH亚熔盐浸出条件对浸出固体产物碳含量和铝含量的影响,并且对该浸出过程进行动力学研究,分析浸出过程中的速率限制性环节。最后,通过Raman光谱测试技术表征浸出固体产物中碳材料的石墨化度。首先,对某电解铝厂的废旧阴极炭块进行物相组成含量分析,认为其含有的主要物相为 C、Na3AlF6、NaF、CaF2、Al2O3、NaAl11O17 和 NaAlSiO4,其组成含量分别为 67.4%、4.01%、19.45%、1.91%、1.69%、2.83%和 1.29%。在上述分析基础上,对NaOH亚熔盐浸出废旧阴极过程中的一系列反应进行了热力学计算,给出了浸出过程中可能发生的反应,废旧阴极里的Na3AlF6、Al2O3的铝元素会在浸出过程中转化为NaAl(OH)4。NaOH与CaF2反应生成NaF和Ca(OH)2。其次,设计单因素实验,研究不同实验条件对浸出固体产物碳含量和铝含量的影响规律,并进行动力学分析。实验结果表明,提高亚熔盐中NaOH的质量分数对浸出固体产物中碳含量和铝含量的影响最大;提高浸出温度、浸出时间和搅拌速率也能够改善浸出效果,但效果不如提高亚熔盐的NaOH质量分数;而提高氧分压对浸出效果的影响最小。上述浸出过程为界面化学反应和扩散混合控制,反应的活化能为17.05kJ/mol。废旧阴极在浸出时间为6小时、浸出温度为240℃、搅拌速率为1500r·min-1的NaOH亚熔盐浸出条件下,得到的固体产物中碳含量最高可达到92.37%。得到的固体产物通过用1mol/L的HCl浸出,最终产物中碳含量可高达95.69%。最后,利用Raman光谱测试技术表征浸出固体产物中碳材料的石墨化度。实验结果表明,亚熔盐的NaOH质量分数、浸出温度和浸出压力对浸出固体产物中碳材料的石墨化度没有影响。而增大浸出过程中的搅拌速率可以提高浸出固体产物中碳材料的石墨化度,且浸出固体产物中碳材料的石墨缺陷密度随着搅拌速率的增大而降低,呈一定的线性关系。延长浸出过程中搅拌时间也有利于提高浸出固体产物中碳材料的石墨化度,石墨缺陷密度随搅拌时间的增加而降低。