一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法技术

本发明专利技术公开了一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法，涉及铝电解固废处理技术。该方法包括如下步骤：(1)大修渣水浸、酸浸；(2)铝灰水浸；(3)铝灰水浸渣碱浸：将步骤(1)中得到的盐碱混合液与水浸渣反应得到铝酸钠和盐的混合溶液；(4)检测步骤(3)中混合溶液的铝含量和盐含量，对铝酸钠和盐的混合溶液进行复配，得到混合复配液备用；(5)将步骤(4)得到的混合复配液和步骤(1)得到的氢氟酸混合进行冰晶石合成反应。本发明专利技术通过对大修渣与铝灰分别进行无害化处理，将大修渣中的氟和铝灰中的铝进行回收，并合成冰晶石返回铝电解槽，既实现了有害废渣的资源化回收，又降低了电解铝的生产成本，适合推广应用。

【技术实现步骤摘要】
一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法
本专利技术涉及铝电解固废物处理
，尤其涉及一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法。
技术介绍
随着我国铝产量的提高，大修渣的外排量也在逐年增加，每生产1吨铝约排放15-25kg大修渣。大修渣是铝电解生产中不可避免的固体危险废弃物，其中主要的有毒物质是可溶氟化物和氰化物，它们对环境包括土壤、水域和大气危害极大。大修渣的处理主要有火法和湿法两种。火法在一定程度上可实现氟化物的脱除与回收，但由于其投资大，系统运行不稳定等原因，限制了其进一步的工业化应用与发展。湿法是通过水浸或碱浸或酸浸等方法，将大修渣中的有害物质如F和CN浸出，然后再进行分步处理，但往往其中的电解质如氟化钠等没有得到有效的回收利用，从而不具备较好的经济性。铝灰是铝电解过程中产生的一种漂浮于电解槽铝液上的浮渣。铝灰主要分为一次铝灰(白灰)和二次铝灰(黑灰)。一次铝灰是原生铝生产铝过程中所产生的铝渣，其主要成分为金属铝和铝氧化物，其中金属铝含量可达30-70％。二次铝灰是一次铝灰或其它废杂铝利用物理方法或化学方法提取金属铝后的残渣，金属铝含量低，成分相对复杂，主要包含少量的铝(含量10wt％以下)，盐熔剂(10％以上)，氧化物和氮化铝(含量在15-30wt％)。铝灰是一种很好的资源，但一直没得到足够重视，污染环境，变成危废，二次铝灰中含有大量的氧化铝，氮化铝和盐，利用价值很高，因此寻找一种二次铝灰资源综合利用的好方法意义重大。目前，大修渣和铝灰均分开进行处理，并分别得到相应的最终产物，产品出路比较困难，从而无法获得经济利益。如能将二者中有价值的成分回收后进行结合得到新的产物，将得到的产品重新利用于电解铝中，将有效地实现有害废渣的资源化回收，且降低电解铝的生产成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法。根据本专利技术的铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法，通过对大修渣与铝灰分别进行无害化处理，将大修渣中的氟和铝灰中的铝进行回收，并合成冰晶石返回铝电解槽，既实现了有害废渣的资源化回收，又降低了电解铝的生产成本，本专利技术采用的技术方案如下：根据本专利技术的一个方面，提供了一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法，包括以下步骤：(1)大修渣无害化处理：a)破碎和磨粉：将大修渣进行破碎、磨粉；b)水浸：将a)中磨细的粉料投至水浸反应槽中，在水浸反应槽中加入水进行搅拌反应，将水浸反应槽中的反应物进行固液分离得到水浸渣和水浸液；c)水浸液破氰、沉氟：在b)中的水浸液中加入破氰剂进行反应，再加入除氟剂进行沉氟，经过固液分离得到氟化物固体产品和盐碱混合液备用；d)水浸渣酸浸：在b)中的水浸渣中加入浓酸进行酸浸反应，将酸浸反应物进行固液分离后得到无害化渣和废酸液，产生的HF气体经水吸收得到氢氟酸备用，废酸液循环使用；(2)铝灰水浸：将铝灰投至水浸反应槽中，在水浸反应槽中加入水进行搅拌反应，再进行固液分离得到水浸渣和含盐废液，产生的氨气经吸收得到氨水产品，含盐废液循环使用；(3)铝灰水浸渣碱浸：将步骤(1)中得到的盐碱混合液与步骤(2)中的水浸渣混合进行搅拌反应，经固液分离得到铝酸钠和盐的混合溶液以及废渣；(4)检测步骤(3)中混合溶液的铝的含量和盐的含量，对混合溶液进行复配，得到混合复配液备用；(5)冰晶石合成：将步骤(4)得到的混合复配液和步骤(1)得到的氢氟酸混合进行冰晶石合成反应，得到冰晶石料浆；(6)将步骤(5)得到的冰晶石料浆过滤、干燥，即得冰晶石产品。优选的，所述步骤(1)中水与磨细的粉料的质量比为(3-10):1，水浸反应的时间为0.5h-6h。优选的，所述步骤(1)中的除氟剂为生石灰、熟石灰、氯化钙和硫酸钙中的一种或几种，除氟剂的用量为步骤(1)中的水浸液中氟化物含量的2-5倍，除氟反应时间为10-60min。优选的，步骤(1)中的浓酸为硫酸、盐酸和磷酸中的一种或几种，浓酸的浓度为1.5mol/L-3.5mol/L，浓酸与步骤(1)中的水浸渣的质量比为(3-6):1，并在加热条件下反应0.5h-3h。优选的，步骤(2)中铝灰水浸反应前加入铝灰质量为0.1％-5％的表面活性剂，表面活性剂为聚乙二醇和十二烷基苯磺酸钠中的一种或两种，水浸反应时间为2h-12h。优选的，步骤(4)中采用工业氯化钠对铝酸钠和盐的混合溶液进行复配。优选的，步骤(4)中所述铝酸钠和氯化钠的配比为Al:Na＝1:(2.5-3.5)。优选的，步骤(5)中所述铝酸钠、氯化钠和氢氟酸的配比为Al:Na:F＝1:(2.5-3.5):6。本专利技术采用的上述技术方案，具有如下显著效果：(1)本专利技术对大修渣和铝灰分别进行无害化处理，大修渣中可溶性氟可通过沉淀得到氟化钙产品，难溶性氟可通过酸浸得到氢氟酸作为合成冰晶石的原料；铝灰中的有害物质氮化铝处理后可作为铝源进行冰晶石的合成，通过将大修渣和铝灰进行联合处理，分别回收大修渣中的氟和铝灰中的铝用来合成冰晶石，冰晶石的回收率高达90.9％,冰晶石可返回电解槽进行利用，不仅实现了废渣的无害化和较大价值的资源化回收，还降低了电解铝的生产成本；(2)本专利技术采用氯化钙对大修渣水浸液进行沉氟，得到氟化钙的同时，生成了氯化钠，氯化钠作为冰晶石合成的原料，可有效调节冰晶石的分子比，生成的盐碱混合液(氯化钠和氢氧化钠混合溶液)与铝灰中的铝反应得到铝酸钠和氯化钠混合溶液，无需或只需外加少量氯化钠，即可实现冰晶石分子比的调控，节约了原料成本。(3)本专利技术大修渣水浸处理时形成强碱性溶液，强碱性溶液可与铝灰中铝成分如铝、氧化铝以及氮化铝发生反应，在回收铝的同时也去除了铝灰中的主要有害成分氮化铝，避免了单独处理铝灰时大量碱液的消耗，大大降低了铝灰的处理成本，同时实现了铝成分的充分回收利用。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本专利技术进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本专利技术的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本专利技术的这些方面。实施例1：一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法，包括如下处理步骤：(1)大修渣无害化处理a)破碎和磨粉：将大修渣进行破碎、磨粉，得到磨细粉料的粒径为18目；b)水浸：将磨细的粉料投至水浸反应槽中，在水浸反应槽中加入水进行搅拌反应，其中水与磨细的粉料的质量比为6:1，水浸反应时间为3h。反应完成后再进行固液分离得到水浸渣和水浸液；c)水浸液破氰、沉氟：水浸液中加入破氰剂进行破氰反应，破氰结束后再加入水浸液氟化物含量倍的氯化钙进行沉氟，除氟反应时间为60min。沉氟反应完成后，经固液分离得到氟化钙、氯化钠氢和氧化钠混合溶液备用；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)大修渣无害化处理：/na)破碎和磨粉：将大修渣进行破碎、磨粉；/nb)水浸：将a)中磨细的粉料投至水浸反应槽中，在水浸反应槽中加入水进行搅拌反应，将水浸反应槽中的反应物进行固液分离得到水浸渣和水浸液；/nc)水浸液破氰、沉氟：在b)中的水浸液中加入破氰剂进行反应，再加入除氟剂进行沉氟，经过固液分离得到氟化物固体产品和盐碱混合液备用；/nd)水浸渣酸浸：在b)中的水浸渣中加入浓酸进行酸浸反应，将酸浸反应物进行固液分离后得到无害化渣和废酸液，产生的HF气体经水吸收得到氢氟酸备用，废酸液循环使用；/n(2)铝灰水浸：将铝灰投至水浸反应槽中，在水浸反应槽中加入水进行搅拌反应，再进行固液分离得到水浸渣和含盐废液，产生的氨气经吸收得到氨水产品，含盐废液循环使用；/n(3)铝灰水浸渣碱浸：将步骤(1)中得到的盐碱混合液与步骤(2)中的水浸渣混合进行搅拌反应，经固液分离得到铝酸钠和盐的混合溶液以及废渣；/n(4)检测步骤(3)中混合溶液的铝的含量和盐的含量，对混合溶液进行复配，得到混合复配液备用；/n(5)冰晶石合成：将步骤(4)得到的混合复配液和步骤(1)得到的氢氟酸混合进行冰晶石合成反应，得到冰晶石料浆；/n(6)将步骤(5)得到的冰晶石料浆过滤、干燥，即得冰晶石产品。/n...

【技术特征摘要】
1.一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)大修渣无害化处理：
a)破碎和磨粉：将大修渣进行破碎、磨粉；
b)水浸：将a)中磨细的粉料投至水浸反应槽中，在水浸反应槽中加入水进行搅拌反应，将水浸反应槽中的反应物进行固液分离得到水浸渣和水浸液；
c)水浸液破氰、沉氟：在b)中的水浸液中加入破氰剂进行反应，再加入除氟剂进行沉氟，经过固液分离得到氟化物固体产品和盐碱混合液备用；
d)水浸渣酸浸：在b)中的水浸渣中加入浓酸进行酸浸反应，将酸浸反应物进行固液分离后得到无害化渣和废酸液，产生的HF气体经水吸收得到氢氟酸备用，废酸液循环使用；
(2)铝灰水浸：将铝灰投至水浸反应槽中，在水浸反应槽中加入水进行搅拌反应，再进行固液分离得到水浸渣和含盐废液，产生的氨气经吸收得到氨水产品，含盐废液循环使用；
(3)铝灰水浸渣碱浸：将步骤(1)中得到的盐碱混合液与步骤(2)中的水浸渣混合进行搅拌反应，经固液分离得到铝酸钠和盐的混合溶液以及废渣；
(4)检测步骤(3)中混合溶液的铝的含量和盐的含量，对混合溶液进行复配，得到混合复配液备用；
(5)冰晶石合成：将步骤(4)得到的混合复配液和步骤(1)得到的氢氟酸混合进行冰晶石合成反应，得到冰晶石料浆；
(6)将步骤(5)得到的冰晶石料浆过滤、干燥，即得冰晶石产品。


2.根据权利要求1所述的一种铝电解大修渣和铝灰联合处理回收冰晶石的方法，其特征在于：所述步骤(1)中水与磨细的粉料的质量比为(3-10):...

【专利技术属性】
技术研发人员：林宏飞，陆立海，周郁文，丘能，杜建嘉，慕俊豪，黄海师，
申请(专利权)人：广西博世科环保科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广西;45