【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于冶金固废资源处理，涉及一种铝电解废料的再生方法及应用。
技术介绍
1、铝是储量最大的金属元素，也是重要的有色金属，原铝产量稳居各种有色金属产量的第一位。在世界铝工业飞速发展的同时，我国铝工业也取得了举世瞩目的成果，为推动世界铝工业的发展做出了重要的作用。
2、在铝工业发展取得卓越成果的同时，铝电解行业作为传统的高能耗行业所存在问题仍然突出。众所周知，电解质的物理化学性质的变换对电解槽稳定性的运行有着极其重要的影响。在现行铝电解行业中，主要的原料是氧化铝，电解质为冰晶石、氟化铝和氟化钙。但我国的原料中含有大量锂、钾，在电解槽长期运行下，锂盐和钾盐也随之进入，使得电解质成分发生连续变化，对氧化铝的溶解过程造成极大的影响。
3、有文献中提出，氟化锂和氟化钾的加入可降低电解质初晶温度，提升氧化铝的溶解度，对铝电解产业有正向推动作用。在复杂铝电解质体系中氟化锂的浓度控制在1.5%-2.5%时，可以保持铝电解过程的最优状态。但在长期运行过程中，当锂、钾含量超过3%时，会造成电流效率下降，能耗升高，生产过程难以控制等持续性危害。严重影响了铝电解槽的稳定运行和减少槽体的寿命。并且钾对铝电解槽的碳素阴极具有很高的损坏作用。所以在经过一段时间运行后需要从中舀出大量的铝电解废料并补充新的电解质稳定电解槽平衡。大量的铝电解废料的堆积与废弃，造成大量资源浪费和环保问题。
4、因此，开展复杂铝电解废料体系中各成分形成机制研究，分析各成分含量，解决复杂铝电解废料带来的问题并且回收废料中各类资源的工作尤为重要。
技术实现思路
1、解决了现有技术中存在的问题。本专利技术的目的是提供一种铝电解废料的再生方法及应用。 本专利技术降低了整体工艺成本，避免造成大量资源浪费和环保问题。
2、本专利技术的技术方案是：一种铝电解废料的再生方法，包括以下步骤：
3、步骤1：将待处理的铝电解废料粉碎，获得电解废料颗粒；
4、步骤2：将步骤1中的电解废料颗粒与碱溶液加热浸出改性或在低温条件下电解废料颗粒与碱进行焙烧改性，得到改性铝电解质；所述加热浸出改性时，电解废料颗粒与碱溶液的固液比为1g：2-10ml，碱溶液摩尔浓度为1-2mol/l；焙烧改性时，碱占电解废料颗粒的质量比为10%；
5、步骤3：将步骤2中所述改性铝电解质粉碎与低浓度酸液混合，于0-30℃条件下搅拌反应后，过滤，得到冰晶石与滤液a；
6、步骤4：所述步骤3中的滤液a为含锂浸出液，通过仪器检测滤液a中锂离子浓度，若滤液a中锂离子浓度未达到理想浓度，将滤液重新导入反应釜中，重复步骤3，得到浓度更高的滤液b及冰晶石；
7、步骤5：对步骤4中检测后的滤液b进行中和调节，去除溶液中剩余氢离子、氟离子、铝离子，分离过滤后，得到滤渣及滤液c；
8、步骤6：将步骤5的滤液c通入水溶性碳酸盐或磷酸盐加热搅拌，进行沉锂反应；分离过滤后，得到碳酸锂或磷酸锂成品及沉锂母液；
9、步骤7：将步骤6的沉锂母液与步骤3、步骤4得到的冰晶石按比例混合，充分搅拌后，固液分离得到含磷酸钙或碳酸钙的冰晶石；
10、步骤8：将步骤7中得到的含磷酸钙或碳酸钙的冰晶石进行酸洗，得到高纯度冰晶石；并经过水洗烘干，再次运用于电解铝工艺；酸液回收重复利用直到成中性后更换；
11、步骤9：将步骤7所得滤液浓缩蒸发，得到含氯根、碳酸根、硫酸根、硝酸根、磷酸根的钠盐或钾盐；将步骤8中中性溶液蒸发浓缩，得到氯化钙或硝酸钙。
12、进一步，所述步骤1中铝电解废料包括铝电解大修渣和铝电解质。
13、进一步，所述步骤2中碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或几种。
14、进一步，所述步骤2中碱溶液加热浸出改性时，得到改性铝电解质后剩下的滤液用于后续浸出液ph值的调节。
15、进一步，所述步骤3中粉碎后的改性铝电解质和低浓度酸液的固液比为1g：1-5ml；所述低浓度酸液为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种，酸液浓度为0.5-2mol/l；所述冰晶石中氟化钠与氟化铝的摩尔比为2.0-2.5。
16、进一步，所述步骤5中，中和调节采用碱溶液进行调节，其中，碱溶液为碱液，或者是步骤2中分离的碱溶液。
17、进一步，所述步骤6中的水溶性碳酸盐为碳酸钠、碳酸钾及其水合物中的一种或两种，所述磷酸盐为磷酸钾、磷酸钠中一种或两种；反应时间30-120min。
18、进一步，所述步骤7中冰晶石与沉锂母液的固液比为1g：1-5ml；所述沉锂母液中碳酸根或磷酸根浓度为0.5-2mol/l；
19、进一步，所述步骤8中酸洗过程中酸液浓度为0.1-0.5mol/l，酸液与含磷酸钙或碳酸钙的冰晶石的固液比为1-3：1；所述酸为盐酸、硝酸中的一种或几种；水洗过程中水洗量与高纯度冰晶石固液比为1-2：1；所述高纯度冰晶石中氟化钠与氟化铝的摩尔比为2.5-3。
20、进一步，根据上述任意的一种铝电解废料的再生方法的应用：将再生的高纯度冰晶石重新回用与电解铝工艺，将得到的碳酸锂或磷酸锂成品用于电池、半导体行业；将得到的钠盐或钾盐用于陶瓷、肥料行业；将得到的氯化钙和硝酸钙用于肥料、干燥剂行业。
21、本专利技术的有益效果：
22、本专利技术的方法通过碱浸或焙烧改性，得到较高纯度的改性铝电解质，再使用低浓度酸液浸出，并通过沉锂母液与冰晶石反应得到高纯度冰晶石回用到铝电解过程中。副产品（浸出液）中含有锂、钾、钠、钙等金属离子，均具有较高的经济价值。对浸出液进行中和、除杂、沉锂、蒸发结晶，回收到锂、钾、钠、钙盐，使铝电解废料资源充分回收利用。
23、与现有技术相比，本专利技术通过对电解质进行改性，将电解质中锂、钾等离子置换，使冰晶石得到纯化，并得到经济价值较高的副产物。
24、本专利技术所用酸液浓度低，且在反应过程中不断被消耗，产生的浸出液对设备及环境不会造成破坏。反应过程中不破坏冰晶石结构，生成的氢氟酸被溶液中钙、镁离子反应，不生成氢氟酸。
25、本专利技术能够在相对低温条件下进行反应，降低了整体工艺成本。
26、上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明。
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1.一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤1中铝电解废料包括铝电解大修渣和铝电解质。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤2中碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤2中碱溶液加热浸出改性时，得到改性铝电解质后剩下的滤液用于后续浸出液pH值的调节。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤3中粉碎后的改性铝电解质和低浓度酸液的固液比为1g：1-5ml；所述低浓度酸液为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种，酸液浓度为0.5-2mol/L；所述冰晶石中氟化钠与氟化铝的摩尔比为2.0-2.5。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤5中，中和调节采用碱溶液进行调节，其中，碱溶液为碱液，或者是步骤2中分离的碱溶液。
7.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方
8.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤7中冰晶石与沉锂母液的固液比为1g：1-5ml；所述沉锂母液中碳酸根或磷酸根浓度为0.5-2mol/L。
9.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤8中酸洗过程中酸液浓度为0.1-0.5mol/L，酸液与含磷酸钙或碳酸钙的冰晶石的固液比为1-3：1；所述酸为盐酸、硝酸中的一种或几种；水洗过程中水洗量与高纯度冰晶石固液比为1-2：1；所述高纯度冰晶石中氟化钠与氟化铝的摩尔比为2.5-3。
10.根据权利要求1-9任意一项一种铝电解废料的再生方法的应用，其特征在于，将再生的高纯度冰晶石重新回用与电解铝工艺，将得到的碳酸锂或磷酸锂成品用于电池、半导体行业；将得到的钠盐或钾盐用于陶瓷、肥料行业；将得到的氯化钙和硝酸钙用于肥料、干燥剂行业。
...【技术特征摘要】
1.一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤1中铝电解废料包括铝电解大修渣和铝电解质。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤2中碱溶液为氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钙中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤2中碱溶液加热浸出改性时，得到改性铝电解质后剩下的滤液用于后续浸出液ph值的调节。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤3中粉碎后的改性铝电解质和低浓度酸液的固液比为1g：1-5ml；所述低浓度酸液为盐酸、硫酸、硝酸中的一种或几种，酸液浓度为0.5-2mol/l；所述冰晶石中氟化钠与氟化铝的摩尔比为2.0-2.5。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解废料的再生方法，其特征在于，所述步骤5中，中和调节采用碱溶液进行调节，其中，碱溶液为碱液，或者是步骤2中分离的碱溶液。
7.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：王磊，王琎，董鑫，
申请(专利权)人：西安金藏膜环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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