一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统及方法，它属于电解铝行业危险废物的资源综合利用技术领域。电解铝废炭电极湿法资源化利用系统是由废阴极预处理单元、废阴极制浆单元、废阳极预处理单元、废阳极一级分离单元、二级分离单元、压滤单元和过滤烘干单元连接而成。该系统能够实现常温常压下氟化物的深度分离，不需要外加化学药剂。通过将废炭电极中废阴极和废阳极分开处理实现高效资源回收，又通过后端技术耦合达到降低设备和运行成本的效果。成本的效果。成本的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统及方法


[0001]本专利技术属于电解铝行业危险废物的资源综合利用
，具体涉及一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统及方法。

技术介绍

[0002]电解铝工业中废弃的电极含有氟化物、氰化物等有毒物质，属于危险废物。废电极分为阴极和阳极，均为石墨电极。废阳极炭中含有冰晶石，具有回收价值。中国技术专利《浮选法回收铝电解炭渣中炭与氟化盐机组》（公开号：CN205295499U）中，采用浮选工艺分离废阳极中的炭和冰晶石，由于浮选后的炭F离子浸出浓度依然超标，因此需要增加碱浸处理和水处理设施。废阴极中也含有大量氟化物，氟浓度可达7%以上，由于锂对可溶性氟化物的保护作用，常规湿法浸出难以分离彻底，需要采用高温加压、超声波、火法煅烧等活化手段。
[0003]废炭电极可以作为替代燃料或者生产石墨实现资源化，但是目前缺少经济可行的氟化物分离技术，现有技术存在分离效果差、二次污染量大、投资运行成本高等问题。开发废炭电极的高效资源化利用工艺系统对于电解铝行业实现绿色循环发展具有重要意义。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统及方法。该系统及方法能够实现常温常压下氟化物的高效分离并回收，设备精简，具有成本低的优点。
[0005]为了实现上述的专利技术目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统，包括废阴极预处理单元、废阴极制浆单元、废阳极预处理单元和废阳极一级分离单元，所述废阴极预处理单元的出料口和废阴极制浆单元的进料口连接，所述废阳极预处理单元的出料口和废阳极一级分离单元的进料口连接，所述废阳极一级分离单元设置有上层液出料口和下层液出料口，所述系统还包括二级分离单元，所述二级分离单元设置有阴极室、阳极室和阴离子交换膜，所述阳极室和阴极室由阴离子交换膜分隔开，内部分别设置有阳极板和阴极板，并通过导线与控制电源连接；所述阴极室进料口和废阴极制浆单元的出料口以及废阳极一级分离单元的上层液出口连接。
[0006]作为优选，所述废阴极预处理单元是由依次连接的粗破碎机、细破碎机、球磨机和除铁机组成。
[0007]作为优选，所述废阳极预处理单元由依次连接的破碎机、球磨机和除铁机组成。
[0008]作为优选，所述废阴极制浆单元是带有搅拌装置的密封反应罐。
[0009]作为优选，所述废阳极一级分离单元是浮选机。
[0010]作为优选，所述二级分离单元是双隔室电解槽。
[0011]作为优选，所述二级分离单元阳极室设置有阳极室气体出口；所述二级分离单元
阴极室内为炭渣浆液，所述阴极板和炭渣浆液接触。
[0012]作为优选，所述系统还包括压滤单元，所述压滤单元的进料口和二级分离单元的出料口连接，所述压滤单元的液体出口和废阴极制浆单元的液体进口连接。
[0013]作为优选，所述系统还包括过滤烘干单元，所述过滤烘干单元和废阳极一级分离单元的下层液出料口连接。
[0014]进一步，本申请提供了一种电解铝废炭电极湿法资源化利用方法，使用所述的系统，包括以下步骤：1）电解铝废炭电极中的废阴极炭和废阳极炭分别通过废阴极预处理单元和废阳极预处理单元得到碳粉；2）废阴极炭预处理得到的碳粉在废阴极制浆单元内加水搅拌制浆，同时浸出部分氟化物，再进入到二级分离单元的阴极室中处理；废阳极炭预处理得到的碳粉通过废阳极一级分离单元分离炭和电解质冰晶石；3）炭在浮选液上层，进入到二级分离单元的阴极室中处理；冰晶石在浮选液下层，进入过滤烘干单元过滤烘干；4）二级分离单元中氟离子在电场下迁移到阳极室侧，遇阳极室侧电解产生的酸性溶液产生氢氟酸气体，气体通过阳极室气体出口挥发吸收，实现氟的去除；阴极室炭泥电解除氟后通过压滤单元进行压滤，所得滤液可以实现循环利用。
[0015]采用本专利技术的有益技术效果：本项目在一级分离单元之后采用双隔室电解槽作为二级分离单元深度分离炭中的氟化物，不需要高温加压，降低系统能耗。通过电解反应阴极产生碱，阳极收集得到氟化氢气体，不需要外加化学药剂。通过将废炭电极中废阴极和废阳极分开处理实现高效的资源回收，又通过后端技术耦合达到降低设备和运行成本的效果。
附图说明
[0016]图1为本专利技术系统的结构示意图（图中，1、废阴极预处理单元，2、废阴极制浆单元，3、二级分离单元，4、压滤单元，5、废阳极预处理单元，6、废阳极一级分离单元，7、过滤烘干单元）；图2为二级分离单元的结构示意图（图中，31、阴极室，32、阳极室，33、阴极板，34、炭渣浆液，35、阳极板，36、阴离子交换膜，37、阳极室气体出口）。
具体实施方式
[0017]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清查、完整的描述，进而进一步解释专利技术。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部实施例。给予本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
实施例
[0018]电解铝废炭电极湿法资源化利用系统包括废阴极预处理单元1、废阴极制浆单元2、废阳极预处理单元5、废阳极一级分离单元6、二级分离单元3、压滤单元4和过滤烘干单元5。
[0019]如图1所示，本专利技术的详细结构如下：废阴极预处理单元1是由依次连接的粗破碎机、细破碎机、球磨机和除铁机组成。
[0020]废阳极预处理单元5是由依次连接的破碎机、球磨机和除铁机组成。
[0021]废阴极制浆单元2是带有搅拌装置的密封反应罐，进料口和废阴极预处理单元1的出料口相连接。
[0022]废阳极一级分离单元6是浮选机。废阳极一级分离单元6的出料口有两个，分别是浮选上层液出料口和下层液出料口。
[0023]二级分离单元3是双隔室电解槽，分为阳极室32和阴极室31，中间用阴离子交换膜36隔开。阳极室32和阴极室31内分别有阳极板35和阴极板33，通过导线与控制电源连接。阳极室32设有阳极室气体出口37。
[0024]废阴极预处理单元1的出料口和废阴极制浆单元2的进料口相连接。废阳极预处理单元5的出料口和废阳极一级分离单元6的进料口相连接。废阳极一级分离单元6的下层液出料口和过滤烘干单元7相连。
[0025]二级分离单元3的阴极室31进料口与废阴极制浆单元2的出料口，以及废阳极一级分离单元6的上层液出口相连。阴极室31内为炭渣浆液34，阴极板33和炭渣浆液34接触。
[0026]二级分离单元3的出料口和压滤单元4的进料口连接。同时压滤单元4的液体出口和废阴极制浆单元2的液体进口连接。
[0027]本专利技术的工作原理及方法如下：电解铝废炭电极中的废阴极炭和废阳极炭分别通过废阴极预处理单元1和废阳极预处理单元5进行破碎、球磨、除铁预处理得到碳粉。废阴极炭在废阴极制浆单元2反应罐内加水搅拌制浆，同时浸出部分氟化物，再进入到二级分离单元3的阴极室31中处理。废阳极炭通过废阳极一级分离单本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统，包括废阴极预处理单元（1）、废阴极制浆单元（2）、废阳极预处理单元（5）和废阳极一级分离单元（6），所述废阴极预处理单元（1）的出料口和废阴极制浆单元（2）的进料口连接，所述废阳极预处理单元（5）的出料口和废阳极一级分离单元（6）的进料口连接，所述废阳极一级分离单元（6）设置有上层液出料口和下层液出料口，其特征在于，所述系统还包括二级分离单元（3），所述二级分离单元（3）设置有阴极室（31）、阳极室（32）和阴离子交换膜（36），所述阳极室（32）和阴极室（31）由阴离子交换膜（36）分隔开，内部分别设置有阳极板（35）和阴极板（33），并通过导线与控制电源连接；所述阴极室（31）进料口和废阴极制浆单元（2）的出料口以及废阳极一级分离单元（6）的上层液出口连接。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废阴极预处理单元（1）是由依次连接的粗破碎机、细破碎机、球磨机和除铁机组成。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废阳极预处理单元（5）由依次连接的破碎机、球磨机和除铁机组成。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废阴极制浆单元（2）是带有搅拌装置的密封反应罐。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述废阳极一级分离单元（6）是浮选机。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二级分离单元（3）是双隔室电解槽。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述二级分离单元（3）阳极室（32）设置有阳极室气体出口...

【专利技术属性】
技术研发人员：许伟，江东，胡小鹏，
申请(专利权)人：浙江天象环境服务有限公司，
类型：发明
国别省市：