一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法技术

本发明专利技术涉及电解铝行业电解槽固废综合处理的环保技术领域，具体涉及到一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法，包括如下步骤S1，将阴极炭块进行破碎细磨处理，得到阴极炭粉；将水和阴极炭粉配置成第一浆液；S2，向第一浆液中通入氧化剂，除去氰化物；S3，向第一浆液中加入硫酸，搅拌，产生含氟气体；S4，将步骤S3产生的含氟气体通入气体吸收装置，余下固液混合物；S5，将步骤S3中的固液混合物进行固液分离，得到第一滤液和初级碳粉；S6‑S8重复S3‑S5，得到第二滤液和高纯碳粉。第二滤液用于步骤S1中与所述阴极炭粉混合得到浆液。实现了阴极炭块的综合利用，无废水排放，实现了完全的再生资源循环利用。

【技术实现步骤摘要】
一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法
本专利技术涉及电解铝行业电解槽固废综合处理的环保
，具体涉及到一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法。
技术介绍
铝电解槽内衬主要包括碳素材料、耐火材料两大类。在铝电解生产过程中，由于高温电解质对槽内衬的渗透、腐蚀，导致铝电解槽内衬结构发生变形、破裂等，高温铝液和电解质从这些变形和破裂的裂缝渗入槽内衬，严重时导致电解槽无法正常生产。于是，这些无法正常生产的铝电解槽就需要停产进行大修，一般新铝电解槽使用3～6年后就需要停槽大修。因此，废旧槽内衬是铝电解生产过程中不可避免的固体废弃物。根据多年统计分析，每吨生产电解铝大约产生15～20kg废阴极炭块。2018年全国电解铝生产量3000～3500万吨，大约产生50～70万吨废阴极炭块。根据《国家危险废物名录》之规定，电解铝过程中电解槽阴极内衬维修、更换产生的废渣（大修渣）属于危险废物（HW321-023-48)。必须进行无害化综合回收处理。目前采用的方法主要有填埋法、做燃料用燃烧法、纯无害化的高温处置法、选矿法（浮选法）等技术处理。但是上述处理方法投资大、经济效益差、处理不彻底。高温处理法，主要以无害化为目的，但是电解铝阴极炭块中的有用元素无法充分回收利用，经济效益差。湿法处理中，炭块中的杂质混合在回收产物中，回收产物纯度低，经济价值低。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术存在的电解铝阴极炭块中元素回收不充分、回收产物纯度低的问题，提供一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法。该方法能够充分回收氟和炭粉，变废为宝，经济效益明显；且获得炭粉和氟化物盐杂质含量少，经济价值高。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法，包括如下步骤：S1，将阴极炭块进行破碎磨细处理，得到阴极炭粉；将水和阴极炭粉配置成第一浆液；通常采用的方式是先采用常用的颚式破碎机等破碎设备将阴极炭块细碎到10mm以下；再将破碎后的碎块用球磨机等设备进行细磨。阴极炭粉粒度要求为颗粒中200-800目的重量占总重量的90%以上。S2，向第一浆液中通入氧化剂，除去氰化物；所述氧化剂为臭氧或双氧水中的一种或两种。利用氧化剂的强氧化性将第一浆液中的含氰物质氧化成无害的二氧化碳和氮气，达到保护作业人员健康的目的。在加入臭氧时，选用曝气设备，使料浆中氰化物被氧化更为快速和充分。除氰后液相中氰化物含量≤0.005mg/l，远低于国标0.5mg/l标准要求。S3，向第一浆液中加入硫酸，搅拌速度100~400r/min，产生含氟气体；所述含氟气体包括HF和SiF4；S4，将步骤S3产生的含氟气体通入气体吸收装置，余下固液混合物；S5，将步骤S3中的固液混合物进行固液分离，得到第一滤液和初级碳粉；经过步骤S3-S5的第一次酸解脱氟处理后，大部分的氟离子从第一浆液中分离，由于一些物料中能够被酸解的物质嵌布粒度很细，仍有少量的氟离子在浆液中。S6，将步骤S5中获得的初级碳粉中加入硫酸和水，配置成第二浆液，搅拌，产生含氟气体；S7，将步骤S6产生的含氟气体通入气体吸收装置，余下固液混合物；S8，将步骤S6中的固液混合物进行固液分离，得到第二滤液和高纯碳粉；第二滤液用于步骤S1中与所述阴极炭粉混合得到浆液。步骤S6-S8为重复S3-S5的步骤，进行第二次酸解。步骤序号不代表工艺的先后顺序。在对电解铝阴极炭块预处理并除氰以后，用硫酸进行两次酸解，将氟、硅、碳与其他杂质离子分离。绝大部分的氟和硅元素以气态的方式从体系中分离，碳元素以固态的方式从体系中分离，其他杂质离子和少量的氟和硅离子存在于浆液中。上述步骤，在实现了氟、硅、碳元素分离的同时，也利用各元素以不同状态存在的性质，保证了各元素的回收率。且第二滤液作为步骤S1中与所述阴极炭粉混合用的溶液，实现滤液的循环利用，无废水排出。作为本专利技术的优选方案，还包括如下步骤：S9，向第一滤液中加入石灰乳液，沉淀，固液分离，得到第三滤液和固相废渣；第三滤液用于步骤S1中与所述阴极炭粉混合得到浆液；当第三滤液中钠盐含量达到结晶浓度时，将所述第三滤液降温，固液分离，得到第五滤液和钠盐结晶。通过在第三滤液中加入石灰乳液；将第三滤液中的铝、铁、钙、镁等元素以沉淀的方式从溶液中分离。此部分沉淀作为一般废弃物处理。钠元素留存在第三滤液中。第三滤液返回至步骤S1中循环利用，至钠含量达到结晶浓度时，通过降温，实现钠盐结晶从体系中分离，实现对钠元素的回收利用。作为本专利技术的优选方案，还包括如下步骤：S10，将步骤S4和/或步骤S7中的含氟气体用气体吸收装置中的被吸收溶液进行吸收，得到混合酸溶液；S11，向步骤S10中的混合酸溶液中加入氨水，沉淀，固液分离，得到硅胶和含氟溶液。通过两次酸解将氟离子充分的以气态的方式从体系中分离出来，其中有一部分为SiF4气体。上述步骤S10和S11实现了硅元素和氟元素的分离，硅元素得到回收利用。作为本专利技术的优选方案，还包括如下步骤：S12，向步骤S11中的含氟溶液中，加入碳酸盐，得到氟化物盐和氨气；碳酸盐为碳酸钙和碳酸钠中的一种，加入碳酸钙则得氟化钙（萤石），加入碳酸钠则得氟化钠。S13，将步骤S12反应产生的氨气吸收至水中，得到氨水溶液；氨水溶液用于步骤S11中与所述混合酸混合。通过加入碳酸盐实现了氟元素转化为氟化物盐，也实现了铵离子的回收利用。作为本专利技术的优选方案，还包括如下步骤：S14，将步骤S12中的固液混合物进行固液分离，得到第四滤液和固相产品；所述第四滤液用于步骤S4和/或步骤S7中的含氟气体吸收装置的吸收溶液；将所述固相产品烘干，即为氟化物盐产品。固液分离得到氟化物盐产品，第四滤液循环至氟气体吸收装置，用于吸收含氟气体。实现滤液的循环利用，无废水产生。通过对阴极炭块的破碎、细磨，常压水解除氰、两次常压硫酸酸解脱氟、含氟气体吸收净化、氟硅酸氨化、氟盐合成、氟盐固液分离与烘干、氨气回收等多个组合工序，实现了电解铝阴极炭块中氟和炭粉的综合回收利用。作为本专利技术的优选方案，步骤S3的第一浆液和/或S6的第二浆液的液固比为3:1～6:1，优选液固比为3:1～4:1。单位为L/kg。作为本专利技术的优选方案，步骤S3的第一浆液中硫酸的浓度为150～200g/L，优选160～190g/L。上述硫酸的浓度能够将物料中绝大部分氟离子从化合态解离出来，以气体的形式逸出。作为本专利技术的优选方案，步骤S6中的第二浆液中硫酸的浓度为80～140g/L，优选100～130g/L。作为本专利技术的优选方案，步骤S3和步骤S6中的反应温度为60～98℃，优选温度为80～98℃。在反应过程中维持在上述温度范围内使得含氟气体更易逸出。作为本专利技术的优选方案，步骤S4和/或S7中的含氟气体吸收装置为负压吸收装置，所述负压吸收装置的负压为-0.5～-1.0kPa。使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种综合回收电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1，将阴极炭块进行破碎细磨处理，得到阴极炭粉；将水和阴极炭粉配置成第一浆液；/nS2，向第一浆液中通入氧化剂，除去氰化物；/nS3，向第一浆液中加入硫酸，搅拌，产生含氟气体；/nS4，将步骤S3产生的含氟气体通入含氟气体吸收装置，余下固液混合物；/nS5，将步骤S3中的固液混合物进行固液分离，得到第一滤液和初级碳粉；/nS6，将步骤S5中获得的初级碳粉中加入硫酸和水，配置成第二浆液，搅拌，产生含氟气体；/nS7，将步骤S6产生的含氟气体通入含氟气体吸收装置，余下固液混合物；/nS8，将步骤S6中的固液混合物进行固液分离，得到第二滤液和高纯碳粉；第二滤液用于步骤S1中与所述阴极炭粉混合得到浆液。/n

【技术特征摘要】
1.一种综合回收电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1，将阴极炭块进行破碎细磨处理，得到阴极炭粉；将水和阴极炭粉配置成第一浆液；
S2，向第一浆液中通入氧化剂，除去氰化物；
S3，向第一浆液中加入硫酸，搅拌，产生含氟气体；
S4，将步骤S3产生的含氟气体通入含氟气体吸收装置，余下固液混合物；
S5，将步骤S3中的固液混合物进行固液分离，得到第一滤液和初级碳粉；
S6，将步骤S5中获得的初级碳粉中加入硫酸和水，配置成第二浆液，搅拌，产生含氟气体；
S7，将步骤S6产生的含氟气体通入含氟气体吸收装置，余下固液混合物；
S8，将步骤S6中的固液混合物进行固液分离，得到第二滤液和高纯碳粉；第二滤液用于步骤S1中与所述阴极炭粉混合得到浆液。


2.根据权利要求1所述的一种综合回收电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S9，向第一滤液中加入石灰乳液，沉淀，固液分离，得到第三滤液和固相废渣；第三滤液用于步骤S1中与所述阴极炭粉混合得到浆液；第三滤液中钠盐含量达到结晶浓度时，将所述第三滤液降温，固液分离，得到第五滤液和钠盐结晶。


3.根据权利要求1所述的一种综合回收电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，还包括如下步骤：
S10，将步骤S4和/或步骤S7中的含氟气体用气体吸收装置中的吸收溶液进行吸收，得到混合酸溶液；
S11，向步骤S10中的混合酸溶液中加入氨水，沉淀，固液分离，得到硅胶和含氟溶液。


4.根据权利要求3所述的一种综合回收电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，步骤S11...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲德文，赵林，金长浩，龙泽斌，代志鹏，
申请(专利权)人：眉山顺应循环再生资源有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51