一种电解铝废旧阴极碳块综合回收方法技术

本发明专利技术涉及废弃物回收领域，具体涉及一种电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，包括，S1，将破碎后的电解铝废旧阴极碳块与硫酸铵混合焙烧，浸出得到第一滤液和第一滤渣，其中，焙烧温度为280

【技术实现步骤摘要】
一种电解铝废旧阴极碳块综合回收方法


[0001]本专利技术涉及废弃物回收领域，具体涉及一种电解铝废旧阴极碳块综合回收方法。

技术介绍

[0002]电解铝采用冰晶石
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氧化铝熔盐电解法，以碳素材料分别为阴阳两极，经过长时间的运行，阴阳两极的碳素受到电解质液的侵蚀遭到严重破坏，成为固体废弃物，阴极碳块富含了大量包括C、Na3AlF6、NaF、CaF2、Al2O3、MgF2以及LiF等有价元素，对其进行安全处置和资源化回收利用已成为现阶段电解铝行业亟待解决的问题之一。
[0003]现有技术的方案，主要采用浮选和煅烧方法将阴极碳块中的碳元素进行回收，煅烧的方式虽然能够得到一定量的碳粉和电解质，但步骤繁杂，且需额外添加大量的辅助剂，导致回收不充分，同时存在需要对固液废弃物进行后续处理的问题，浮选方法进行回收的碳粉附着有氟化物等其他元素，因此无法将碳粉与其他有价元素进行分离，既影响碳粉的纯度，也造成有价元素的浪费，尤其未能够对锂元素充分回收。

技术实现思路

[0004]因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的电解铝废旧阴极碳块回收步骤繁杂，且有价元素回收不全面、纯度低的缺陷，从而提供一种电解铝废旧阴极碳块综合回收方法。
[0005]本专利技术提供一种电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，包括如下步骤：S1，将破碎后的电解铝废旧阴极碳块与硫酸铵混合焙烧，浸出，过滤得到第一滤液和第一滤渣，其中，焙烧温度为280
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400℃，硫酸铵与电解铝废旧阴极碳块的质量比为(0.3
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0.5):1；S2，将第一滤液除镁除钙，得到第二滤液和第二滤渣；S3，将第二滤液除氟除铝，得到第三滤液和第三滤渣；S4，将第三滤液沉锂，得到第四滤渣和沉锂母液；S5，将沉锂母液中和，浓缩。
[0006]可选的，步骤S1中，焙烧时间0.5
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3h。所述浸出的处理步骤包括，将焙烧后混合物破碎，与水混合，搅拌，过滤，其中，破碎后的焙烧混合物与水的液固比为1
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5mL/g，浸出温度50
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90℃，浸出时间10
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60min，搅拌速率150
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450r/min。
[0007]步骤S2中，除镁除钙的方法包括，将第一滤液与氟化物混合，并控制反应液的pH为3.5
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4.5，其中，第一滤液与氟化物混合时的搅拌速率150
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300r/min，混合温度20
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40℃，其中，所述第一滤液中的钙离子与镁离子的总摩尔数与氟化物中氟离子的摩尔比为1:(2.2
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2.4)。
[0008]步骤S3中，除氟除铝的方法包括，向第二滤液注入铝盐，搅拌，控制反应液的pH为4.5
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6，温度为20
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80℃，其中，搅拌速率为100
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300r/min，搅拌时间为0.5
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3h，其中，铝离子与氟离子的摩尔比为1:(3
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6)。
[0009]可选的，所述铝盐为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝中的至少一种。
[0010]可选的，所述氟化物为氟化钠、氟化钾、氟化锂中的至少一种。
[0011]可选的，碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的至少一种。
[0012]步骤S4中，沉锂的方法包括，将沉锂母液与碳酸钠混合反应，其中，沉锂母液中的锂离子与碳酸钠的摩尔比为2：(1.1
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1.28)，反应温度80
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100℃，混合反应的搅拌速率为100
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300r/min，反应时间0.5
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2h。
[0013]本专利技术技术方案，具有如下优点：
[0014]1.本专利技术提供的电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，将破碎后的电解铝废旧阴极碳块与硫酸铵混合焙烧，浸出，过滤得到第一滤液和第一滤渣，其中，焙烧温度为280
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400℃，硫酸铵与电解铝废旧阴极碳块的质量比为(0.3
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0.5):1；将第一滤液除镁除钙，得到第二滤液和第二滤渣；将第二滤液除氟除铝，得到第三滤液和第三滤渣；将第三滤液沉锂，得到第四滤渣和沉锂母液；将沉锂母液中和，浓缩。本专利技术利用硫酸铵活性较为稳定的特点，选用硫酸铵与阴极碳块焙烧，确保其分解后不与硫酸根发生反应，在焙烧中，硫酸铵与阴极碳块的氟化物反应生成氨气、氟化氢和可溶性硫酸盐，硫酸铵在焙烧中用以固定氟元素，为避免高温焙烧导致硫酸铵自身分解，影响硫酸铵与阴极碳块的反应，将焙烧温度设定在400℃以下，同时，未发生高温焙烧反应的硫酸铵在浸出过程中生成硫酸氢铵，硫酸氢铵分解出的硫酸根离子与水离子电离的氢离子反应生成硫酸，硫酸与除镁除钙反应中的加入的氟化物反应，生成可溶性的硫酸盐，确保有价元素的回收，降低后续回收的难度。
[0015]2.本专利技术提供的电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，由于作为电解铝阴极的阴极碳块在长期使用过程中，电解液持续侵入，导致阴极碳块各个部位的成分不均匀，因此，使用过量的硫酸铵参与回收反应，在阴极碳块与硫酸铵焙烧过程中，硫酸铵与阴极碳块的氟化物反应生成氨气、氟化氢和可溶性硫酸盐，过量的硫酸铵未发生焙烧反应，而在浸出反应中分解生成了硫酸氢铵，在焙烧后的水浸过程中，硫酸氢铵分解出铵根离子和氢离子和硫酸根离子，硫酸根离子与水离子电离的氢离子反应生成硫酸，硫酸与氟化物反应，生成可溶性硫酸盐，回收过程中生成的氟化氢和氨气等气体物质经氢氧化钠等碱溶液吸收生成氟化物和铵盐，实现了氟化物的回收。
[0016]3.本专利技术提供的电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，首先选用硫酸铵与阴极碳块焙烧，实现了固氟作用，同时得到纯度较高的碳粉，其次，先对第一滤液进行除钙除镁，避免钙镁元素的存留在回收锂的步骤中，进而导致在回收锂时，钙镁元素优先与碳酸钠发生反应，造成碳酸锂回收纯度降低的问题，同时，本专利技术选用氟化物以回收钙镁元素，既未添加其他元素，增加回收难度，也有助于后续铝元素的回收，故在钙镁元素回收完成后，向滤液中注入铝盐，促进铝元素与氟化物反应，生成冰晶石，实现了氟元素与铝元素的同时回收利用，同时降低了冰晶石中锂元素的夹带量，提高了沉锂反应后碳酸锂的纯度和回收率，因此，本专利技术的回收方法简化了回收步骤外，实现了有价元素的全面回收，无需排放废水。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0018]图1是本专利技术实施例1中电解铝废旧阴极碳块综合回收方法流程图。
具体实施方式
[0019]提供下述实施例是为了更好地进一步理解本专利技术，并不局限于所述最佳实施方式，不对本专利技术的内容和保护范围构成限制，任本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，其特征在于，包括如下步骤：S1，将破碎后的电解铝废旧阴极碳块与硫酸铵混合焙烧，浸出，过滤得到第一滤液和第一滤渣，其中，焙烧温度为280
‑
400℃，硫酸铵与电解铝废旧阴极碳块的质量比为(0.3
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0.5):1；S2，将第一滤液除镁除钙，得到第二滤液和第二滤渣；S3，将第二滤液除氟除铝，得到第三滤液和第三滤渣；S4，将第三滤液沉锂，得到第四滤渣和沉锂母液；S5，将沉锂母液中和，浓缩。2.根据权利要求1所述的电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，其特征在于，步骤S1中，焙烧时间0.5
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3h。3.根据权利要求2所述的电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，其特征在于，所述步骤S1中浸出的处理步骤包括，将焙烧后混合物破碎，与水混合，搅拌，过滤，其中，破碎后的焙烧混合物与水的液固比为1
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5mL/g，浸出温度50
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90℃，浸出时间10
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60min，搅拌速率150
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450r/min。4.根据权利要求3所述的电解铝废旧阴极碳块综合回收方法，其特征在于，步骤S2中，除镁除钙的方法包括，将第一滤液与氟化物混合，并控制反应液的pH为3.5
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4.5，其中，第一滤液与氟化物混合时的搅拌速率150
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300r/min，混合温度20
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40℃。5.根据权利要求4所述的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪金良，李德伟，王厚庆，徐木财，
申请(专利权)人：江西鑫时代锂业有限公司，
类型：发明
国别省市：