一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法与系统技术方案

本发明专利技术涉及一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法与系统。本发明专利技术的转化方法包括利用转化剂、通过在转化磨中的机械化学转化反应将铝电解槽废阴极炭块中的含钠化合物转变成不含氟的可溶性钠化合物、含氟化合物转变成不溶性和无害的矿物质氟化合物、含氰化合物被氧化转变成无害的N2或NH3和CO2，从而彻底解除铝电解废阴极炭块中氟化物和氰化物的危害。转化系统包括依次连接的废阴极炭块破碎设备、磨粉设备、转化磨、搅拌反应器和固液分离设备，固液分离设备再与浓缩或结晶设备、干燥或热处理设备均直接连接，干燥或热处理设备连接粉碎设备。本发明专利技术工艺简单、易于大规模生产、生产成本低、无三废污染、对环境友好。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法与系统
本专利技术涉及一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法与系统，属于电解铝工业固体废物无害化与资源化利用

技术介绍
至2017年中国已建成铝电解产能约4500万吨、实际产量超过3600万吨、占全球电解铝产能的50％以上。在铝电解生产过程中，炭阴极由于含氟盐的渗透而膨胀、进一步引起电解槽的破损报废。铝电解槽一般使用4～6年左右就需要停槽大修，取出所有的废槽衬材料(简称为大修渣)，废阴极炭块约占大修渣的50％。大修渣是电解铝生产过程中不可避免的固体废弃物，每生产1吨电解铝大约产生10～30kg的大修渣。电解铝大修渣在《国家危险废物名录》中规定为危险固体废弃物(类别为：HW48)，废槽衬已被列入《国家危险废物名录》HW32无机氟化物废物、HW33无机氰化物废物。铝电解废旧阴极炭块中、碳素材料占30％～70％，其余为电解质、主要是Na3[AlF6]、NaF、CaF2、MgF2、LiF、AlF3、NaCN、Na4[Fe(CN)6]等，还有少量的Al、Al4C3、AlN、Na等，这些物质与水具有可溶性以及反应活性、会产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法，其特征在于，包括如下部分或者全部步骤：(1)将铝电解槽废阴极炭块破碎、磨粉、筛分以及均化，得到颗粒≤200μm的废阴极炭粉；分析确定单位质量废阴极炭粉中钠与氟的摩尔数或者质量；分析确定单位质量废阴极炭粉中CN‑离子的摩尔数或者质量；将研磨体加入到转化磨中，再对转化磨进行空气排空或者N2置换，将计量的废阴极炭粉加入到转化磨中，控制废阴极炭粉与研磨体的质量比为1:(0.2～10)，将计量的水加入到转化磨中，控制废阴极炭粉与水的固液质量比为1:(1～10)；按废阴极炭粉中含钠、含氟化合物转化成相应产物化学反应计量比的1～3倍的量、或者按废阴极炭...

【技术特征摘要】
1.一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法，其特征在于，包括如下部分或者全部步骤：(1)将铝电解槽废阴极炭块破碎、磨粉、筛分以及均化，得到颗粒≤200μm的废阴极炭粉；分析确定单位质量废阴极炭粉中钠与氟的摩尔数或者质量；分析确定单位质量废阴极炭粉中CN-离子的摩尔数或者质量；将研磨体加入到转化磨中，再对转化磨进行空气排空或者N2置换，将计量的废阴极炭粉加入到转化磨中，控制废阴极炭粉与研磨体的质量比为1:(0.2～10)，将计量的水加入到转化磨中，控制废阴极炭粉与水的固液质量比为1:(1～10)；按废阴极炭粉中含钠、含氟化合物转化成相应产物化学反应计量比的1～3倍的量、或者按废阴极炭粉质量5～80％的量将转化剂加入到转化磨中；按废阴极炭粉质量0～1％的量将助磨剂加入到转化磨中；(2)完成步骤(1)后开启转化磨，控制转化磨的转速为10～1000rpm，转化温度为10～110℃；在转化过程中，分批次定时对料浆取样分析检验，直至料浆固相物中Na+离子含量符合企业标准、可溶性F-离子含量符合国家排放标准时停止转化磨；(3)完成步骤(2)后，将料浆转入搅拌反应器进行破胶与陈化处理，控制温度60～150℃、处理时间为0.5～5h；(4)将步骤(3)得到的料浆采用过滤或离心分离方式进行固液分离、并将含水固相物在转化磨或搅拌反应器中、以水为洗涤剂按1:(1～10)的固液质量比重复若干次分散洗涤并固液分离、洗涤至固相物中可溶性离子的含量符合企业标准为止，合并分离液，分别得到湿的含氟矿物质与碳素的混合物即含水固相物以及可溶性混合物的稀溶液；(5)将步骤(4)得到的含水固相物在80～300℃温度下进行干燥或者热处理1～10h、再进行粉碎得到含氟矿物质与碳素的混合粉体材料；将含氟矿物质与碳素的混合粉体材料置于空气气氛及700～1200℃温度下的高温炉中煅烧0.5～5h，其中的碳素组分完全氧化燃烧、其残留物为含氟矿物质的混合物；(6)将步骤(4)得到的混合物稀溶液进行浓缩或者结晶处理得到混合物浓溶液或者固相混合物；(7)按废阴极炭粉中CN-离子转化成N2或NH3和CO2的化学反应计量比的1～5倍的量、或者按废阴极炭粉质量0.1～10％的量，将氰化物转化剂加入到或者步骤(2)、或者步骤(3)、或者步骤(6)中将含氰化合物氧化转化成无害的N2或NH3和CO2，分批次定时对转化体系进行分析检查，直至体系中的CN-离子含量符合国家排放标准时停止转化反应；(8)将步骤(2)或步骤(3)或步骤(6)中所产生的NH3、CO2、H2O气体进行吸收转化及干燥，所产生的还原性气体进行收集或者直接氧化燃烧。2.根据权利要求1所述的铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法，其特征在于，所有的步骤中，pH控制为不低于6，且不使用质子酸物质，所使用的含钠与含氟化合物的转化剂、氰化物转化剂、助磨剂物质中不含氯元素。3.根据权利要求1所述的铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘恩辉，邵旭，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43