一种从炭渣中提纯冰晶石的方法技术

本发明专利技术属于固体废弃物综合利用技术领域，特别涉及一种从炭渣中提纯冰晶石的方法，包括如下步骤：对原料炭渣进行分拣、破碎、球磨，得到一定粒度的炭渣；称取一定量炭渣，调浆，置于1.5L单槽浮选机，加入浮选剂通气浮选，分离碳和冰晶石；通过多次浮选，得到较纯的冰晶石，其中含碳量约3％左右；称取20g冰晶石，通过理论计算称取一定质量的烧碱，置于三径烧瓶中进行碱洗，得到偏铝酸钠和氟化钠的混合溶液；将得到的偏铝酸钠和氟化钠混合溶液加热至一定的温度，再通入二氧化碳气体，调节pH值达到一定值，得到白色沉淀，抽滤烘干，得到白色粉末即为冰晶石产品。本发明专利技术有效地回收了炭渣中的氟离子，减少了炭渣对环境以及人畜的危害。减少了炭渣对环境以及人畜的危害。减少了炭渣对环境以及人畜的危害。

【技术实现步骤摘要】
一种从炭渣中提纯冰晶石的方法


[0001]本专利技术属于固体废弃物综合利用
，特别涉及一种从炭渣中提纯冰晶石的方法。

技术介绍

[0002]目前，铝电解工业主要是霍尔
‑
埃鲁炼铝法，其主要原理是以氧化铝为原料，以熔融冰晶石为溶剂，以炭素体为阳极，在电解槽内进行电解得到金属铝液。在铝电解生产过程中，炭渣的形成主要是由于受到炭素阳极的不均匀燃烧、选择性氧化、铝液和电解质的侵蚀、冲刷等原因的影响，使部分碳颗粒从阳极脱落进入熔盐电解质中。因此会产生大量的炭渣，这会导致电解质的电阻增大，如果不及时清除掉，会直接影响电解槽的导电状况，从而会增加吨铝电耗，降低设备的使用寿命，影响企业的经济效益。为保证铝电解生产过程正常进行，铝电解槽电解质中的炭渣必须定期打捞。在捞炭渣过程当中，电解质因粘附在炭渣表面被带走，炭渣中通常含有60％左右的电解质。据统计，每生产1吨原铝，约产生炭渣10kg，并且炭渣由于含氟等有毒化学物质，属于国家危险废弃物。
[0003]当前，国内铝行业产生的炭渣主要采取露天堆存的方式进行处理，其中的可溶氟随雨水渗入地下，会对土壤及地下水造成污染。电解铝碳渣中除了含有有害的元素外，还含有大量高附加值的物质，主要有碳和冰晶石，再生的冰晶石可作为电解生产熔融体原料，补充电解槽进行生产使用，碳粉可以多次利用。我们将危险固体废物进行处理，变废为宝，能够产生巨大的社会效益和经济效益，以达到绿色环保的目的，实现铝电解行业的健康持续的发展。
[0004]冰晶石又名氟铝酸钠或氟化铝钠，分子式为Na3AlF6，白色细小的结晶体，无气味，溶解度比天然冰晶石大，比重为3，硬度2～3，熔点1009℃，易吸水受潮。按其物理性质可分为砂状冰晶石、粒状冰晶石及粉状冰晶石。冰晶石是炼铝工业常用的助熔剂，此外它还可以作为陶瓷乳白剂，玻璃生产用的遮光剂，农作物的杀虫剂、树脂橡胶的耐磨填充剂以及用于铁合金和沸腾钢的生产。冰晶石的名称由来是因其浸于水中时与冰浸于水中的折射率相同，即如冰之石之意。天然冰晶石的结构为Na3AlF6，而合成的冰晶石中钠与铝之比不足3.0。由于天然冰晶石仅个别国家蕴藏，目前工业用的冰晶石主要为人工合成的。
[0005]由于炭渣中含有大量的冰晶石，因此炭渣中提纯冰晶石可以达到固体废弃物的高值化利用。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种从炭渣中提纯冰晶石的方法，以解决铝电解过程中炭渣对环境、人畜的危害以及氟离子严重浪费等问题。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]一种从炭渣中提纯冰晶石的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0009]步骤一、对原料炭渣进行分拣、破碎、球磨，得到一定粒度的炭渣；
[0010]步骤二、称取一定量步骤一得到的炭渣，调浆，置于1.5L单槽浮选机，加入浮选剂通气浮选，分离碳和冰晶石(电解质)；
[0011]步骤三、对步骤二分离出的冰晶石(电解质)通过多次浮选，得到较纯的冰晶石，其中含碳量约3％左右；
[0012]步骤四、称取20g步骤三得到的冰晶石(电解质)，通过理论计算称取一定质量的烧碱，置于三径烧瓶中进行碱洗，得到偏铝酸钠和氟化钠的混合溶液；
[0013]步骤五、将步骤四得到的偏铝酸钠和氟化钠混合溶液加热至一定的温度，再通入二氧化碳气体，调节pH值达到一定值，得到白色沉淀，抽滤烘干，得到白色粉末即为冰晶石(电解质)产品。
[0014]优选的，在步骤一中，所述的球磨时间为1
‑
3h，过筛得到不同目数的炭渣。
[0015]优选的，在步骤二中，所述的炭渣200目占60％
‑
90％，矿浆浓度为20
‑
50％。
[0016]优选的，在步骤二中，所述的浮选剂为捕收剂、起泡剂、抑制剂以及调整剂。
[0017]优选的，在步骤二中，浮选机转速为1600
‑
2000r/min，充气量为0.2
‑
0.4m3/h，刮板速度为8
‑
15r/min。
[0018]优选的，在步骤三中，所述的浮选即对冰晶石进行多次扫选，得到较高纯度的冰晶石(电解质)。
[0019]优选的，在步骤四中，所述的碱洗温度为50～100℃，碱洗时间为45～120min，液固比为8:1
‑
15:1。
[0020]优选的，在步骤五中，所述的温度为50～80℃，pH为8
‑
10。
[0021]本专利技术具有以下有益效果：
[0022]1、本专利技术有效地回收了炭渣中的氟离子，减少了炭渣对环境以及人畜的危害；
[0023]2、本专利技术对炭渣进行多次精选和扫选，分离出碳和电解质，其中碳可以用作增碳剂，电解质进一步提纯冰晶石，两种资源都无浪费；
[0024]3、本专利技术从炭渣中分离提纯出冰晶石，且纯度较高；
[0025]4、本专利技术在整个过程中未产生新的有毒有害物质，并且得到的副产物碳酸钠也可以返回到电解铝厂使用，无浪费；
[0026]5、本专利技术生产过程中使用的试剂少，成本低廉，工艺简单。
附图说明
[0027]图1为本专利技术的工艺流程图。
[0028]图2为本专利技术实施案例3中从炭渣中分离提纯得到的冰晶石XRD图。
具体实施方式
[0029]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0030]专利技术所述实施例中所采用炭渣均来自中国铝业兰州分公司，炭渣的主要成分为F
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31.95％、C
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23.68％、Al
‑
20.75％、Na
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18.31％、Ca
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2.529％、以及其他杂质约2.79％
[0031]本专利技术所述实施例中所采用烧碱纯度≥99％。
[0032]本专利技术所述实施例中所采用原料为炭渣，本专利技术所述方法不局限于该类物质。
[0033]如图1所示，为本专利技术的工艺流程图。
[0034]实施例1
[0035]对原料炭渣进行分拣、破碎、球磨、过筛，得到不同粒度的炭渣。再称取一定质量的炭渣，其中200目可占70％，配置矿浆浓度为25％，置于浮选机内，加入一定量的捕收剂、起泡剂、抑制剂以及调整剂充气浮选8min；经过多次扫选，烘干过滤得到高纯电解质(冰晶石)；
[0036]对浮选分离得到的冰晶石进行碱洗，取20g冰晶石，在碱洗温度55℃，碱洗时间为55min，液固比8:1的条件下碱洗，抽滤得到偏铝酸钠和氟化钠的混合溶液；将此溶液加热到50
‑
80℃时通入二氧化碳气体，不断搅拌，调节pH到8
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10，有白色沉淀析出，抽滤烘干即可得到白色粉末状冰晶石产品，其纯度为95％。
[0037本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从炭渣中提纯冰晶石的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对原料炭渣进行分拣、破碎、球磨，得到一定粒度的炭渣；步骤二、称取一定质量步骤一得到的炭渣，调浆，置于1.5L单槽浮选机，加入浮选剂通气浮选，分离碳和冰晶石；步骤三、对步骤二分离出的冰晶石通过多次浮选，得到较纯的冰晶石，其中含碳量约3％左右；步骤四、称取20g步骤三得到的冰晶石，通过理论计算称取一定质量的烧碱，置于三径烧瓶中进行碱洗，得到偏铝酸钠和氟化钠的混合溶液；步骤五、将步骤四得到的偏铝酸钠和氟化钠混合溶液加热至一定的温度，再通入二氧化碳气体，调节pH值达到一定值，得到白色沉淀，抽滤烘干，得到白色粉末即为冰晶石产品。2.根据权利要求1所述的一种从炭渣中提纯冰晶石的方法，其特征在于：在步骤一中，所述的球磨时间为1
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3h，过筛得到不同目数的炭渣。3.根据权利要求1所述的一种从炭渣中提纯冰晶石的方法，其特征在于：在步骤二中，所述的炭渣200目占60％
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90％，矿浆浓度为20

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智睿，陈雨星，周贤章，
申请(专利权)人：九江职业大学，
类型：发明
国别省市：