本发明属于电解铝废弃物处理技术领域，具体涉及一种对铝电解槽大修渣进行脱毒的处理系统及处理方法。该处理系统包括混合槽、预热装置、高温加热段、自蒸发装置和固液分离装置；混合槽出料口连接预热装置入口，预热装置包括多级预热段；预热装置的末端连接有高温加热装置；高温加热装置的末端连接有自蒸发装置，自蒸发装置包括多级自蒸发器，自蒸发装置的末端连接有固液分离装置。本发明在高温高压的条件下将铝电解槽大修渣中的氟化物浸出，同时将氰化物分解，即一步就实现了除氰和脱氟的目标，且不需要其它药剂，仅需要消耗热能，自蒸发产生的二次蒸汽还可用于预热料浆；除氰脱氟后的滤饼不含氯盐，便于进一步综合利用。