2019年,中国的电解铝产量为3504万吨,会产生约140万吨的废阴极炭块。目前国内外处理废旧阴极炭块的方法主要可分三大类:无害化处理、无害化利用和综合利用,但这些方法均未充分利用有价物质且在高温下有HF等有害气体生成。针对上述问题,本文通过真空蒸馏法探索出一种无害化综合利用废阴极炭块有价组分的方法,为铝电解槽废旧阴极材料的处理提供一种新的思路。本文以云南铝业股份有限公司某铝电解生产企业的废旧阴极炭块为原料,经X-射线衍射分析和元素分析发现其中含有碳、氟化钠、冰晶石、氟化钙、氧化铝和二氧化硅等物质。根据其性质及饱和蒸气压的计算,确定采用真空蒸馏法对其中的炭质材料和电解质材料进行分离,分别进行利用。（1）真空蒸馏实验研究表明:真空蒸馏后,残留物中只剩下碳和氟化钙;冷凝物质含有冰晶石、氟化钠、铝和硅的单质及其氧化物。钠和氟的脱除是由于氟化钠和冰晶石的挥发,在1350℃蒸馏2h时,钠的脱除率就已达到99%以上,氟的脱除率就以达到97%以上,再提高温度和延长时间钠和氟的脱除率增加缓慢,但钙的脱除率一直在0.5%以下。残留物含大量的碳,可以作为原料添加到阴极炭块的制作过程中;挥发冷凝物中主要以Na F、Na₃Al F₆、Al和Al₂O₃为主,可以作为电解质添加回电解槽。（2）铝的脱除在1350℃以下是由于冰晶石的挥发;在1350℃和1400℃,氧化铝和碳或者铝的碳化物和二氧化硅发生反应生成Al₂O气体,从而使铝脱除。在1350℃蒸馏5h时,铝的脱除率能达到74.9%,提高蒸馏温度脱除率增加不明显。硅的脱除是由于SiO₂与C反应生成SiO气体,从而使硅脱除。SiO₂与C反应生成SiO气体的起始温度仅为1183℃,在1200℃以下,所以在整个实验的所有温度下,硅的脱除率都在99%以上。（3）为达到回用要求,需要将废阴极中的铝降低到0.6%以下,只进行真空蒸馏无法达到,加入添加剂来除铝。当采用二氧化硅作为添加剂时,添加量为6wt%时,在1350℃蒸馏5h铝的脱除率提高到94.5%,此时残留物中铝含量为0.4%。当采用碳酸氢铵和葡萄糖作为造孔剂时,添加量为6wt%时,在1350℃蒸馏5h铝脱除率分别提高到96%和91.39%,残留物中铝含量分别为0.3%和0.55%。残留物中碳含量分别提高到89.68%和89.43%。通过对比得到:添加碳酸氢铵的造孔效果和脱铝效果都比添加葡萄糖好。通过研究得出最佳的实验条件是:添加6wt%的碳酸氢铵,蒸馏温度为1350℃,蒸馏时间为5h,体系压强为10～30Pa,此时钠、氟、硅的脱除率在99.9%以上,残留物中钠、氟、硅的含量在0.1%以下;铝的脱除率达到96%,残留物中铝含量为0.3%;钙的脱除率在0.5%以下,能够得到89.68%的碳。本研究成功使废旧阴极炭块中的碳和电解质有效分离并能够分别进行利用,达到了综合回收利用的目的。