一种处理电解铝阴极炭块的方法技术

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，具体涉及到一种处理电解铝阴极炭块的方法，包括如下步骤：S1.将废阴极炭块破碎、超细磨、分级，得到阴极炭粉；阴极炭粉的粒度为200～600目；炭粉颗粒中200～600目的颗粒重量占炭粉总重量的95%以上；S2.将步骤S1中的阴极炭粉加水混合得到浆料，搅拌水浸；向浆料中通入臭氧气体，搅拌，至氰化物浓度合格，得到浆料；S3.将步骤S2中的浆料固液分离得到第一滤液和第一滤渣。该方法使得炭粉中的氟化钠能够溶解到水中，实现了氟化钠和冰晶石的分离，并且彻底破坏了氰化物实现了无毒化处理。

A method of treating cathode carbon block of electrolytic aluminum

【技术实现步骤摘要】
一种处理电解铝阴极炭块的方法
本专利技术涉及电解铝行业电解槽固废综合处理的环保
，具体涉及到一种处理电解铝阴极炭块的方法。
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。电解铝阴极炭块的成分主要包括碳、Na3AlF6（冰晶石）、NaF、少量的CaF2、微量的氰化物等，是一种含氟较高的固体废弃物。将电解铝阴极炭块中的有用元素回收利用可有效减少危险废弃物，变废为宝。用电解铝阴极炭块制备冰晶石是一种综合回收利用的手段。目前湿法处理的方法主要有酸浸和碱浸两种处理方法。中国专利CN106077036A，一种超声波辅助酸浸处理铝电解废旧阴极炭块的方法，其采用将粉料加入酸液中超声浸出，调整浸出液的pH值蒸发结晶得到冰晶石和氢氧化铝的混合物。该方法得到的产物为冰晶石和氢氧化铝的混合物，需进一步处理才能得到纯度较高的冰晶石，且使用酸浸对设备腐蚀较为严重。中国专利CN106745137A，一种用铝电解槽阴极炭块碱性浸出液制取冰晶石的方法，其采用将粉料与碱液混合得到碱性浸出液，并进一步用氟化钠调节溶液中铝、钠、氟的比例，然后通入二氧化碳气体制备冰晶石。其对粉料中氟离子的浸取不充分，还需要加入氟化钠调节各元素的比例，操作繁琐。且未对电解铝阴极炭块中氰化物进行处理，存在安全隐患。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术中用电解铝阴极炭块制备冰晶石时，氟元素对设备要求高、操作复杂的问题，提供一种处理电解铝阴极炭块的方法。该方法仅使用水即可实现氟化钠的浸取，对设备要求低，得到的滤渣中氟和铝的比例适宜用于冰晶石的制备。得到的产品中不含氰化物，使危险废物变为宝贵资源。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种处理电解铝废阴极炭块的方法，包括如下步骤：S1.将阴极炭块破碎、超细磨、分级，得到阴极炭粉；阴极炭粉的粒度为200～600目；炭粉颗粒中200～600目的颗粒重量占炭粉总重量的95%以上；S2.将步骤S1中的阴极炭粉和和水混合得到浆料，搅拌水浸；向浆料中通入含臭氧气体，搅拌，至氰化物浓度符合要求值，得到浆料。其中氰化物的浓度符合要求值是指符合国标；考虑到后续再进行处理，优选的控制氰化物浓度≤0.005mg/L。S3.将步骤S2中的浆料固液分离得到第一滤液和第一滤渣，所述第一滤渣为制备冰晶石的原料。本专利技术通过将阴极炭块破碎、超细磨、分级至200～600目，其中炭粉颗粒中200～600目的颗粒重量占炭粉总重量的95%以上，专利技术人发现该粒度范围的炭粉能够通过水浸即可将炭粉中的氟化钠浸出，进而实现了氟化钠与炭粉中的冰晶石的分离。得到的第一滤渣中氟和铝元素的比例接近冰晶石的理论配比，在对第一滤渣的后续处理制备冰晶石时，无需调整氟和铝的比例，工艺更为简便。反应过程中未用酸直接浸出，不产生氟化氢气体，对设备要求低。氰化物通过水浸溶解至水中，通过的臭氧气体将氰化物氧化为无毒的N2和CO2等，实现了粉料的无毒化处理。作为本专利技术的优选方案，步骤S1中破碎、超细磨、分级是将废阴极炭块破碎至直径小于5mm的颗粒，然后再用超细磨粉分级机进行超细磨和分级。作为本专利技术的优选方案，步骤S1中阴极炭粉的粒度为400～600目；炭粉颗粒中400～600目的颗粒重量占炭粉总重量的95%以上。在400～600目时，水浸效果更佳。氟化钠和氰化物的浸出更充分。作为本专利技术的优选方案，步骤S2中，以质量计，水和阴极炭粉的液固比为4～8:1。在上述固液比条件下，阴极炭粉中的氟化钠能够充分浸出。作为本专利技术的优选方案，步骤S2中，水浸反应时，搅拌速度150～200r/h，反应温度20～90℃，反应时间1.5～3h；通入含臭氧气体时，搅拌速度150～200r/h，反应时间5～30min。上述条件下，能够保证阴极炭粉中的氟化钠充分浸出。搅拌速度增加和温度的升高均有利于浸出反应。优选的，搅拌速度180～200r/h，反应温度70～85℃，反应时间2～2.5h；通入臭氧气体时，搅拌速度180～200r/h，反应时间15～20min。作为本专利技术的优选方案，步骤S2中，通入臭氧和水浸反应同时进行。通入的臭氧能够消耗水中的氰化物，降低了氰化物的浓度，有利于氰化物的浸出；通入臭氧可以在水浸反应结束前进行，此时大部分的氰化物已经浸出，可缩短整体的反应时间。作为本专利技术的优选方案，步骤S2中，含臭氧气体中臭氧的的体积分数为5～30%，其余气体为空气或氮气。优选的，臭氧的体积分数为10～20%。通入的含臭氧气体在上述含量范围内能够使氰化物充分氧化。浓度过高，臭氧用量浪费。作为本专利技术的优选方案，该方法还包括以下步骤：S4.向步骤S3的第一滤液中加入氯化钙，搅拌，沉淀，固液分离，得到第二滤液和第二滤渣，将第二滤渣烘干得到氟化钙产品；将第二滤液用于步骤S2中与阴极炭粉混合得到浆料；当多次循环使用第二滤液后，第二滤液中盐浓度达到结晶浓度时，将第二滤液蒸发制备氯化钠，蒸发得到的蒸馏水回收利用。作为本专利技术的优选方案，该方法还包括以下步骤：S5.将步骤S3的第一滤渣和碱液混合，超声搅拌浸出，固液分离，得到第三滤液和第三滤渣；其中，以质量计，碱液和第一滤渣的液固比为4～8:1；碱液质量分数为5～10%；反应温度为70～100℃；超声波频率20～60Hz；搅拌速度为160～200r/min；浸出时间为2～4h；将第二滤渣烘干，得到炭粉产品；得到的碳粉纯净度高，产品不含氰化物，使危险废物变为宝贵资源。优选的，步骤S5的反应条件为：以质量计，碱液和第一滤渣的液固比为5～7:1；碱液质量分数为6～8%；反应温度为85～90℃；超声波频率30～40Hz；搅拌速度为180～200r/min；浸出时间为2～3h；所述碱液为NaOH、KOH、Na2CO3水溶液中的一种或几种。S6.向第三滤液中加入酸，调节pH=4.0～5.0，生成沉淀，固液分离得到第四滤液和第四滤渣；将第四滤渣烘干，得到冰晶石产品。作为本专利技术的优选方案，该方法还包括以下步骤：S7.步骤S6中的第四滤液浓缩结晶制备钠盐产品，蒸发得到的蒸馏水循环利用。上述步骤S6中的酸选用盐酸或硫酸，在步骤S7中对应得到氯化钠或者硫酸钠。综上所述，由于采用了上述技术方案，本专利技术的有益效果是：1、本专利技术的一种处理电解铝废阴极炭块的方法，通过将阴极炭块的破碎超细磨分级至200本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种处理电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1.将废阴极炭块依次经过破碎、超细磨、分级，得到阴极炭粉；阴极炭粉的粒度为200～600目；炭粉颗粒中200～600目的颗粒重量占炭粉总重量的95%以上；/nS2.将步骤S1中的阴极炭粉加水混合得到浆料，搅拌水浸；向浆料中通入含臭氧气体，搅拌，至氰化物浓度符合要求值，得到浆料；/nS3.将步骤S2中的浆料固液分离得到第一滤液和第一滤渣。/n

【技术特征摘要】
1.一种处理电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将废阴极炭块依次经过破碎、超细磨、分级，得到阴极炭粉；阴极炭粉的粒度为200～600目；炭粉颗粒中200～600目的颗粒重量占炭粉总重量的95%以上；
S2.将步骤S1中的阴极炭粉加水混合得到浆料，搅拌水浸；向浆料中通入含臭氧气体，搅拌，至氰化物浓度符合要求值，得到浆料；
S3.将步骤S2中的浆料固液分离得到第一滤液和第一滤渣。


2.根据权利要求1所述的一种处理电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，步骤S1中破碎、超细磨、分级是将已阴极炭块破碎至直径小于5mm的颗粒，然后再用超细磨粉分级机进行超细磨和分级。


3.根据权利要求1所述的一种处理电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，步骤S1中阴极炭粉的粒度为400～600目；炭粉颗粒中400～600目的颗粒重量占炭粉总重量的95%以上。


4.根据权利要求1所述的一种处理电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，步骤S2中，以质量计，水和阴极炭粉的液固比为4～8:1。


5.根据权利要求1所述的一种处理电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，步骤S2中，水浸反应时，搅拌速度150～200r/h，反应温度20～90℃，反应时间1.5～3h；通入臭氧气体时，搅拌速度150～200r/h，反应时间5～30min。


6.根据权利要求1所述的一种处理电解铝阴极炭块的方法，其特征在于，步骤S2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵林，龙泽彬，蒲德文，代志鹏，金长浩，
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