一种铝电解槽固体废料资源化处理系统及方法技术方案

本发明专利技术属于电解铝固废资源处理技术领域，具体公开了一种铝电解槽固体废料资源化处理系统及方法，该系统包括破碎单元、湿式磨粉装置、碱浸池、浮选池、过滤器1、酸浸池、过滤器2、中和池、缓冲池、废气处理系统。本发明专利技术还提供一种利用该处理系统处理铝电解槽固体废料的方法，包括破碎、湿磨、碱浸、浮选、酸浸、中和、提纯等主要步骤。本发明专利技术能高效处理铝电解槽废槽衬、废阴极炭块、阳极炭渣等固体废料，最终得到纯度高的炭粉、冰晶石、再生硅砂和硫酸钠产品，处理过程中对氰化物和废气无害处理，且无废水排放，真正实现了铝电解槽固体废物的无害化资源再利用。

A Solid Waste Resource Processing System and Method for Aluminum Electrolysis Cell

The invention belongs to the technical field of solid waste resource treatment of electrolytic aluminium, and specifically discloses a solid waste resource treatment system and method for an aluminium electrolytic cell, which includes crushing unit, wet grinding device, alkali leaching tank, flotation tank, filter 1, acid leaching tank, filter 2, neutralization tank, buffer tank and waste gas treatment system. The invention also provides a method for treating solid waste of an aluminium electrolytic cell by using the treatment system, including the main steps of crushing, wet grinding, alkali leaching, flotation, acid leaching, neutralization and purification. The invention can efficiently treat solid waste such as waste cell lining, waste cathode carbon block, anode carbon slag and so on, and finally obtain high purity carbon powder, cryolite, reclaimed silica sand and sodium sulfate products. In the process of treatment, cyanide and waste gas are treated harmlessly, and no waste water is discharged, thus truly realizing the harmless reuse of solid waste resources of aluminium electrolysis cell.

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解槽固体废料资源化处理系统及方法
本专利技术属于电解铝固废资源处理
，具体涉及一种铝电解槽固体废料资源化处理系统及方法。
技术介绍
铝电解槽在工作4～7后需要大修，拆除下来大量的废阴极炭块、废耐火材料、废保温材料等，还有在电解过程中产生一定量的废阳极炭渣。目前，电解铝厂大多采用露天堆放或填埋的方法处理电解铝固体废弃物，其中含有的可溶性氟化物、氰化物不仅污染大气还会随雨水流入江河，渗入地下污染土壤和地下水、地表水，对周围的生态环境和人类健康造成极大的危害。铝电解槽废炭素材料的污染问题已经成为影响我国铝工业全面协调可持续发展的重要问题之一。近年来，国内外铝电解企业和相关科研人员针对铝电解槽固体废料处理开展了大量的研究。专利CA2418507-A1提出在常温下采用含次氯酸盐或双氧水等氧化剂和氯化镁等添加剂处理废阴极炭块，破坏其中的氰化物,专利EP542404-A还提出将石灰石和废炭块混合后在650℃～960℃下进行焙烧，以破坏氰化物和固定氟化物的方法。这些无害化处理方法解决了废炭块污染问题，但处理成本高同时也造成氟资源浪费的问题，因此为了同时达到能够废碳和氟化物的回收利用目的，专利US6187275-B1提出了采用酸浸得到氢氟酸、再用氢氧化铝和氢氟酸反应制备氟化铝的方法：专利AU917539-A1提出将炭块焙烧除去后，浸渍提出氟化物和回收做陶瓷添加料的方法：专利CA2497064-A1提出在高温下焙烧废炭块、氧化钙和二氧化硅，除去氟化物和氰化物和制备混凝土添加剂、玻璃粉的方法；专利CN101480658.B提出浮选分离、铝盐溶液浸渍对废炭块综合处理方法。以上这些方法可回收部分炭素材料和氟化盐，但在酸浸过程氢氟酸逃逸造成二次污染、焙烧过程造成烟气污染、添加剂使用量受限制、氟化物回收率偏低和电解质纯度较低，且不同类别的固体废料需要不同的生产线和工艺进行处理，这些问题制约了这它们的推广应用。
技术实现思路
本专利技术就是针对铝电解槽固体废料的资源化处理，提供了一种可以处理废阴极炭块、阳极炭渣和废槽衬的系统，无需分开设立生产线，节省了生产投资；本专利技术还提供了利用该系统处理铝电解槽固体废料的方法。采用的技术方案为：一种铝电解槽固体废料资源化处理系统，包括依次连接的破碎单元、湿式磨粉装置、碱浸池、浮选池、过滤器1、酸浸池、过滤器2，所述碱浸池还与过滤器1相连，所述过滤器1和过滤器2还与中和池连接，所述中和池还与缓冲池连接。进一步的，该系统还包括酸性洗涤塔和碱性洗涤塔，酸性洗涤塔分别与湿式磨粉装置和碱浸池相连，碱性洗涤塔与酸浸池相连。进一步的，所述的缓冲池通过回流管道与碱浸池相连。进一步的，破碎单元包括粗碎装置、粗磨装置，粗碎装置为重锤厢式破碎机，粗磨装置为雷蒙磨。进一步的，碱浸池、酸浸池中设有超声装置。本专利技术还提供了一种利用上述系统处理铝电解槽固体废料的方法，按照以下步骤进行：(1)铝电解槽固体废料经过破碎单元粉碎至80-100目，与碱液混合后进入湿式磨粉装置研磨至粒度≤200目后送至碱浸池，湿磨产生的气体送入酸性洗涤塔洗涤达标后排放；(2)调节碱浸池固液比为1:3～5，加入氧化剂，保持浆液的pH值为11～13，温度为50-80℃，超声处理1-3小时后，浆液转移至浮选池，产生的气体进入酸性洗涤塔洗涤达标后排放；(3)调节浮选池固液比为1:3～5，按照每吨碳粉添加50-300克量加入浮选剂，进行浮选分离，过滤，分别获得碳粉，电解质溶液，碳粉送入酸浸池，电解质溶液排入中和池；(4)浮选获得的碳粉加入酸浸池，调节固液比为1:3～5，加入浓硫酸保持浆液的pH值<2.5，50-80℃恒温状态下超声浸出1-3小时，过滤，得到炭粉，水洗后干燥即为炭粉产品，滤液排入中和池，产生的气体进入碱性洗涤塔洗涤达标后排放；(5)将步骤(3)、(4)中排入中和池的溶液搅拌混匀，调节pH值为7～8，静置30分钟，过滤，滤液排入缓冲池，滤得的沉淀溶于氢氧化钠溶液中，过滤，调节滤液pH值为7～8，静置过滤，得到冰晶石产品；(6)检测缓冲池中液体中硫酸钠的浓度，硫酸钠浓度<70g/L,液体回流至碱浸池，硫酸钠浓度≥70g/L，将液体蒸发结晶，获得硫酸钠产品。进一步的，步骤(1)中混料的强碱液为为NaOH、KOH、Na2CO3、K2CO3、Ca(OH)2、CaO的一种或多种水溶液，质量百分浓度为10-15％。进一步的，步骤(2)中的加入的氧化剂为次氯酸钠或双氧水，加入量为碱浸池液体总体积的0.5％～2％进一步的，步骤(5)中氢氧化钠的溶液质量百分浓度为15-20％，加入量与沉淀1的质量比为：0.8～1：1。本专利技术还提供了另一种利用上述系统处理铝电解槽固体废料的方法，按照以下步骤进行：(1)铝电解槽固体废料经过破碎单元粉碎至80-100目，与碱液混合后进入湿式磨粉装置研磨至粒度≤200目后送至碱浸池，湿磨产生的气体送入酸性洗涤塔洗涤达标后排放；(2)调节碱浸池固液比为1:3～5，加入氧化剂，保持浆液的pH值为11～13，温度为50-80℃，超声处理0.5-1小时后，过滤，得到固体部分和滤液，滤液排入中和池，产生的气体进入酸性洗涤塔洗涤达标后排放；(3)将碱浸得到的固体部分加入酸浸池，调节固液比为1:3～5，加入浓硫酸保持浆液的pH值<2.5，50-80℃恒温状态下超声浸出0.5-1小时，过滤，得到再生硅砂产品，滤液排入中和池，产生的气体进入碱性洗涤塔洗涤达标后排放；(4)将步骤(2)、(3)中排入中和池的溶液搅拌混匀，调节pH值为7～8后排入缓冲池；(5)检测缓冲池中液体中硫酸钠的浓度，硫酸钠浓度<70g/L,液体回流至碱浸池，硫酸钠浓度≥70g/L，将液体蒸发结晶，获得硫酸钠产品。本专利技术的有益效果为：本专利技术所提供的系统对铝电解槽固体废物处理效率高，产能好，一套系统可以处理三种电解槽固体废物，降低了生产投资，利用该系统处理铝电解槽固体废物，首先通过破碎-干磨-湿磨，在湿磨时加入碱液，可以快速的获得均匀细腻的粉末，为后续浸出提供了必要条件，缩短了浸出时间，浸出过程采用恒温超声常压，浸出效率高，反应快。本专利技术方法可以获得纯度较高的炭粉、冰晶石、再生硅砂和硫酸钠产品，且在浸出过程中加入氧化剂对氰化物进行了无害化处理，对产生的飞起进行处理达标后排放，对过程中产生的污水回收电解质后循环利用，真正实现了对铝电解槽固体废物无害化及资源化处理。附图说明图1为铝电解槽固体废料资源化处理系统的流程图。具体实施方式实施例1某厂铝电解槽固体废弃物，人工筛选将废槽衬和阳极炭渣、废阴极炭块初步分离，按照图1所示的处理系统的流程进行处理：1、阳极炭渣与废阴极炭块处理(1)阳极炭渣与废阴极炭块经过破碎单元中的重锤厢式破碎机初步破碎成粒径小于500mm的颗粒，再用雷蒙磨粉碎至80-100目，与质量百分浓度为10％的NaOH水溶液(或Ca(OH)2、CaO、KOH、Na2CO3、K2CO3任意一种或多种的水溶液)混合，进入湿式球磨机研磨至粒度≤200目后送至碱浸池，湿磨产生的气体送入酸性洗涤塔洗涤达标后排放；(2)调节碱浸池固液比为1:3，加入池中液体总体积的0.5％的次氯酸钠，保持浆液的pH值为11，温度为80℃，超声处理3小时后，浆液转移至浮选池，产本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解槽固体废料资源化处理系统，其特征在于：该系统包括依次连接的破碎单元、湿式磨粉装置、碱浸池、浮选池、过滤器1、酸浸池、过滤器2，所述碱浸池还与过滤器1相连，所述过滤器1和过滤器2还与中和池连接，所述中和池还与缓冲池连接。

【技术特征摘要】
1.一种铝电解槽固体废料资源化处理系统，其特征在于：该系统包括依次连接的破碎单元、湿式磨粉装置、碱浸池、浮选池、过滤器1、酸浸池、过滤器2，所述碱浸池还与过滤器1相连，所述过滤器1和过滤器2还与中和池连接，所述中和池还与缓冲池连接。2.根据权利要求1所述的一种铝+电解槽固体废料资源化处理系统，其特征在于：该系统还包括酸性洗涤塔和碱性洗涤塔，酸性洗涤塔分别与湿式磨粉装置和碱浸池相连，碱性洗涤塔与酸浸池相连。3.根据权利要求1或2所述的一种铝电解槽固体废料资源化处理系统，其特征在于：所述的缓冲池通过回流管道与碱浸池相连。4.根据权利要求1所述的一种铝电解槽固体废料资源化处理系统，其特征在于：破碎单元包括粗碎装置、粗磨装置，粗碎装置为重锤厢式破碎机，粗磨装置为雷蒙磨。5.根据权利要求1所述的一种铝电解槽固体废料资源化处理系统，其特征在于：碱浸池、酸浸池中设有超声装置。6.利用权利要求1所述系统处理铝电解槽固体废料的方法，其特征在于，按以下步骤进行：(1)铝电解槽固体废料经过破碎单元粉碎至80-100目，与碱液混合后进入湿式磨粉装置研磨至粒度≤200目后送至碱浸池，湿磨产生的气体送入酸性洗涤塔洗涤达标后排放；(2)调节碱浸池固液比为1:3～5，加入氧化剂，保持浆液的pH值为11～13，温度为50-80℃，超声处理1-3小时后，浆液转移至浮选池，产生的气体进入酸性洗涤塔洗涤达标后排放；(3)调节浮选池固液比为1:3～5，按照每吨碳粉添加50-300克量加入浮选剂，进行浮选分离，过滤，分别获得碳粉，电解质溶液，碳粉送入酸浸池，电解质溶液排入中和池；(4)浮选获得的碳粉加入酸浸池，调节固液比为1:3～5，加入浓硫酸保持浆液的pH值<2.5，50-80℃恒温状态下超声浸出1-3小时，过滤，得到炭粉，水洗后干燥即为炭粉产品，滤液排入中和池，产生的气体进入碱性洗涤塔洗涤达标后排放；(5)将步骤(3)、(4)中排入中和池的溶液搅拌混匀，调节pH值为7～8，静置30分...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏仁江，杨川，曾子平，雷朝快，李乔丽，黄照昊，周俊宇，叶智青，徐广标，
申请(专利权)人：亚太环保股份有限公司，
类型：发明
国别省市：云南,53