利用电解槽废料生产氟化镁的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用电解槽废料生产氟化镁的方法。该方法将电解槽废料进行破碎处理，然后加热、氧化分解，所得固体废料加水充分溶解，取滤液加可溶性无氯镁盐充分反应，反应后取固体沉淀脱水干燥，即得到氟化镁。本发明专利技术所述的利用电解槽废料生产氟化镁的方法，首先通过加热氧化将氰化物、氮化物、碳化物氧化为无毒无害的氧化铝、氧化钠、CO2、N2等，而且处理过程中不需要其他试剂的加入，进一步减少了处理废物的产生及能源、资源的消耗。在除去氰化物、氮化物、碳化物之后，再进行氟化物的回收；通过无氯试剂回收氟化物，流程中没有盐碱物质氯化物的存在，制备的氟化镁纯度高、能够直接使用，使得电解铝固体废渣得到了较好的回收再利用。

Production of Magnesium Fluoride from Waste Electrolytic Cell

【技术实现步骤摘要】
利用电解槽废料生产氟化镁的方法
本专利技术涉及固体废弃物资源化利用
具体涉及一种利用电解槽废料生产氟化镁的方法。尤其是利用电解铝电解槽废料生产氟化镁的方法。
技术介绍
在电解铝生产过程中，阴极内衬及其他筑炉材料长期受电解质和铝液的侵蚀而吸收大量氟化物电解质，同时侵蚀过程中由于受到热作用、化学作用、机械冲蚀作用、电作用、应力作用会使电解槽变形和内衬破损，电解槽在运行到一定寿命(一般6～8年)时必须进行大修，大修时需要更换旧的电解槽内衬，包括底阴极炭块、废耐火砖、废保温砖、废防渗材料、废侧部炭块和废糊料。因此在原铝生产和电解槽大修过程中，会产生大量的固体废弃物。据统计，每生产一吨铝，大约产生20～30kg电解槽废料。电解槽废料包括废阴极炭块和废耐火材料，一般含有C、NaF、Na3AlF6、AlF3、CaF2、Al2O3等成分，其中含C约30％～40％，氟化物电解质约30％，耐火材料约30％，氰化物约为0.2％。电解槽废料含有大量的可溶氟化物、氰化物，属于危险废物。由于氟化物和氰化物毒性物质具有可溶性、挥发性等特点，露天放置，不仅浪费资源，还严重污染环境，在很大程度上会给周边的地下水、土壤和大气带来严重危害，威胁动植物生存环境、危害人类的身心健康。经过对多家电解厂产生的电解槽废料进行取样分析，可溶氟化物典型范围2000～8000mg/L，氰化物含量15～30mg/L，远远超过国家排放标准《危险废物鉴别标准-浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)规定的限值，属于危险固体废渣。而同时电解铝废渣中含有氟、铝、钠、碳、钙、硅等多种有价元素，均具有较高的回收利用价值，从中可以提取氟化物和石墨，可以回收利用氧化铝和二氧化硅等。不仅避免了其中有害物质对环境造成的污染，同时也使资源得到了很好的回收再利用，实现更好的社会经济价值。申请号为2008102315621的申请文件中，记载了“固体废渣中氰化物和氟化物的无害化处理及回收工艺”，该工艺在处理过程中首先采用氯化物除去废渣中的氟化物，使得处理后的滤渣和滤液中含有较大量的氯化物而难以除去，滤渣和滤液中含有的氯化物对土壤和水体等具有危害，容易造成土壤盐碱化、水体盐分高，影响动植物生长和人类健康。因此采用该方法得到的滤渣因含有较大量的氯化物而无法作为水泥原料、耐火原料、制砖原料不能得到较好的回收利用；另外，该工艺在去除氰化物时，采用次氯酸盐与氰化物进行反应，进一步增加了氯化钠的生成，进一步增加了最后滤渣中氯盐的量。因此，该工艺虽然解决了氟化物的危害问题，却带来了氯化物问题。申请号为2015109249334的申请文件中公开了“基于化学沉淀和氧化还原反应的铝电解槽废槽衬处理方法”，该方法将废槽衬破碎、磨细后加入次氯酸钠溶液，调节pH值为7.0～8.5，以使氰化物和次氯酸钠溶液发生氧化还原反应而被除去，过滤氧化反应后的残渣，加石灰水浸泡残渣使之与氟化物反应生成难溶的CaF2。该处理方法最终固体渣中含有氟化钙、氧化铝、二氧化硅等，氟化钙含量低，不能产品化。
技术实现思路
本专利技术针对的技术问题是：电解铝废渣在现有技术中进行处理时，所得到的滤渣和滤液中含有相对较大量的氯化物(氯化钠)难以去除；得到的最终固体渣中含有氟化钙、氧化铝、二氧化硅等，氟化钙含量低，不能产品化，不能得到较好的回收再利用。针对上述问题，本专利技术提供了一种利用电解槽废料生产氟化镁的方法。该方法操作简单，通过该方法能够直接去除氰化物、氮化物和碳化物，不会在后期与水接触过程中产生有害气体；且工艺流程中不含有氯化物，制备的氟化物纯净度高、能够直接使用，较好的实现了回收利用价值。本专利技术是通过以下技术方案实现的利用电解槽废料生产氟化镁的方法，该方法包括以下步骤：(1)取电解槽废料进行破碎处理；破碎至50mm以下的颗粒，使得后续的加热氧化过程能够充分进行；(2)将破碎后的废料进行加热、氧化分解(氧化分解氰化物、氮化物和碳化物)，得到固体废料A；(3)将固体废料A研磨，研磨后在水中充分溶解，过滤；得到固体废料B和滤液C；(4)收集滤液C，在其中加入可溶性无氯镁盐进行充分反应，反应后过滤，得到固体沉淀E和滤液D；对固体沉淀E进行脱水干燥，干燥完成得到氟化镁。所述利用电解槽废料生产氟化镁的方法，步骤(2)所述加热、氧化分解具体为：在大于500℃条件下对破碎后的废料进行加热氧化分解，氧化分解时间大于50min。优先的，对破碎后的废料氧化分解温度为500～700℃，氧化分解时间50～150min；加热处理过程在氧化分解温度不宜过高，氧化分解时间也不宜过长，减少不必要的能源消耗。所述利用电解槽废料生产氟化镁的方法，按照离子反应方程式Mg2++2F-＝MgF2计算，步骤(4)滤液C中加入可溶性无氯镁盐后，所得混合液中镁离子的摩尔浓度为氟离子摩尔浓度的0.5～1.0倍(氟离子为滤液C中含有的氟离子)。优先的，所得混合液中镁离子的摩尔浓度较好范围为氟离子摩尔浓度的0.6～0.75倍(氟离子为滤液C中含有的氟离子)；反应过程中可溶性无氯镁盐不宜过量太多，减少可溶性无氯镁盐的消耗。所述利用电解槽废料生产氟化镁的方法，步骤(4)所述的可溶性无氯镁盐为硫酸镁、碳酸氢镁、乙酸镁、草酸镁和水杨酸镁中的至少一种，或其他类似的可溶性无氯镁盐。所述利用电解槽废料生产氟化镁的方法，步骤(4)所述脱水干燥时的温度为大于100℃，干燥至固体沉淀E中水分小于0.5％。优选的，步骤(4)所述脱水干燥时的温度为150～350℃。上述的电解槽废料主要包括废耐火材料(俗名大修渣)和废阴极炭块。与现有技术相比，本专利技术具有以下积极有益效果本专利技术所述的利用电解槽废料生产氟化镁的方法，首先通过加热氧化将氰化物、氮化物、碳化物氧化为无毒无害的氧化铝、氧化钠、CO2、N2等气体，而且处理过程中不需要其他试剂的加入，进一步减少了处理废物的产生及对能源、资源的消耗。除去氰化物、氮化物、碳化物之后，再进行氟化物的回收，通过无氯试剂回收氟化物，制备得到的氟化镁中没有盐碱物质氯化物的存在，能够直接使用，纯度高，使得电解铝固体废渣得到了较好的回收再利用。因此，本专利技术采用操作简单易行的方法对电解铝废料(大修渣或废阴极炭块)进行回收处理，处理过程中避免了产生次生危害的化学试剂的加入，从而避免了对环境造成的二次污染、也减少了资源的消耗，且得到的氟化物纯净度高，可以直接回收利用。具有很好的社会经济效益。具体实施方式为了便于对本专利技术技术方案的理解，下面通过具体实施方式对本专利技术进行更加详细的说明，但是并不用于对本专利技术保护范围的限制。本专利技术提供了一种利用电解槽废料生产氟化镁的方法，该方法包括以下步骤：(1)取电解槽废料进行破碎处理；破碎至50mm以下的颗粒，使得后续的加热氧化过程能够充分进行；(2)将破碎后的废料在大于500℃条件下进行加热、氧化分解50min以上(氧化分解氰化物、氮化物和碳化物)，得到固体废料A；优选的，破碎后的废料加热、氧化分解温度为500～700℃、时间为50～150min。在加热氧化过程中，其中的氰化物、氮化物、碳化物与氧气反应生成的气体为无毒无害气体，加热氧化分解过程中具体反应如下：4NaCN+5O2＝2Na2O+4CO2+2N24AlN+3O2＝2Al2O3+2N2Al4C3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.利用电解槽废料生产氟化镁的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)取电解槽废料进行破碎处理；(2)将破碎后的废料进行加热、氧化分解，得到固体废料A；(3)将固体废料A研磨，研磨后在水中充分溶解、过滤，得到固体废料B和滤液C；(4)收集滤液C，在其中加入可溶性无氯镁盐，进行充分反应，反应后过滤，得到固体沉淀E和滤液D；对固体沉淀E脱水干燥，干燥完成得到氟化镁。

【技术特征摘要】
1.利用电解槽废料生产氟化镁的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)取电解槽废料进行破碎处理；(2)将破碎后的废料进行加热、氧化分解，得到固体废料A；(3)将固体废料A研磨，研磨后在水中充分溶解、过滤，得到固体废料B和滤液C；(4)收集滤液C，在其中加入可溶性无氯镁盐，进行充分反应，反应后过滤，得到固体沉淀E和滤液D；对固体沉淀E脱水干燥，干燥完成得到氟化镁。2.根据权利要求1所述利用电解槽废料生产氟化镁的方法，其特征在于，步骤(2)所述加热、氧化分解具体为：在大于500℃条件下对破碎后的废料进行加热氧化分解，氧化分解时间大于50min。3.根据权利要求2所述利用电解槽废料生产氟化镁的方法，其特征在于，在500～700℃条件下对破碎后的废料进行加热氧化分解，氧化分解时间为50～150min。4.根据权利要求1所述利...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈喜平，余卓琪，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：发明
国别省市：河南,41