[發(fā)明專利]一種分離回收鋁電解質(zhì)陽極碳渣中電解質(zhì)和碳的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610020158.4
• 申請日: 2016-01-13
• 公開（公告）號: CN105463506B
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 余文軸;蔣偉燕;鄭忠;李杰
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號: C25C3/06
• 分類號: C25C3/06;C25C3/18;C25C3/12
• 代理公司: 重慶博凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司50212
• 代理人: 李明,李華華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金過程技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分離回收鋁電解質(zhì)陽極碳渣中電解質(zhì)和碳的方法。

背景技術(shù)

在鋁電解生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量含電解質(zhì)的碳渣。據(jù)統(tǒng)計，每生產(chǎn)1噸原鋁會產(chǎn)生10公斤到15公斤的碳渣。2015年我國原鋁產(chǎn)量大約為2600萬噸到2800萬噸之間，外排的碳渣數(shù)量較大，堆存量驚人。碳渣中所含的電解質(zhì)是一種含氟的化合物，如不加以處理，一旦擴散到土壤或水體，將會對生態(tài)環(huán)境以及人體健康造成很大的威脅。

目前，處理鋁電解質(zhì)陽極碳渣的方法主要有浮選法和焙燒法。浮選法的工藝路線是首先將碳渣進行磨料分級，然后加入浮選劑進行兩次粗選、三次掃選以及三次精選作業(yè)，最后再對浮選后的產(chǎn)品進行蒸餾過濾。浮選法所獲得的電解質(zhì)中碳含量大約為5%，所獲得的碳含電解質(zhì)約為10%，兩種產(chǎn)品均不能直接工業(yè)應(yīng)用。焙燒法的工藝特點是直接在一定溫度下對碳渣中的碳進行燃燒處理，碳渣燃燒后其電解質(zhì)進入灰渣,白白浪費了高附加值的電解質(zhì)。綜上所述，現(xiàn)有處理鋁電解質(zhì)陽極碳渣的方法存在污染大、成本高、廢液難處理等難點，電解質(zhì)回收率低，很難大面積進行工業(yè)應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是如何提供一種分離回收鋁電解質(zhì)陽極碳渣中電解質(zhì)和碳的方法，使其能夠高效率地對鋁電解質(zhì)陽極碳渣中的碳和電解質(zhì)進行分離，獲得高附加值的產(chǎn)品，并且具有低成本、無污染的特點。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種分離回收鋁電解質(zhì)陽極碳渣中電解質(zhì)和碳的方法，其特點在于，將鋁電解質(zhì)陽極碳渣加熱熔化為熔體后，對所述熔體進行吹氣處理使電解質(zhì)和碳分離，再各自回收。

上述方法具體可以是包括如下步驟：

1）預(yù)處理：將鋁電解質(zhì)陽極碳渣原料置于熔煉爐內(nèi)，在氮氣或惰性氣體的氣氛下，加熱使爐內(nèi)的鋁電解質(zhì)陽極碳渣原料熔化，得到鋁電解質(zhì)陽極碳渣熔體；其中，控制熔煉爐內(nèi)壓力為常壓，溫度為700～1600℃，加熱時間為1～300min，保溫時間為1～200min；

2）分離處理：采用吹入氣體的方式，對步驟1）所述鋁電解質(zhì)陽極碳渣熔體進行處理，達到分離電解質(zhì)和碳的目的，分別獲得高品質(zhì)的電解質(zhì)和碳產(chǎn)品；其中，吹氣位置為任意位置，控制氣流量為0.1～12000 mL/s，控制吹氣時間為1～12000 min；具體后續(xù)分離，可以優(yōu)選采用在熔煉爐底部設(shè)置帶開關(guān)閥和濾網(wǎng)的出液管，打開出液管將液體鋁電解質(zhì)放出的方式分離再各自回收，這樣具有分離方便快捷徹底等特點；或者直接采用濾網(wǎng)從上方將浮到鋁電解質(zhì)液體表面的碳顆粒撈出的方式分離再各自回收等其它方式進行分離。

上述方法的原理是，將鋁電解質(zhì)陽極碳渣原料熔化后，對熔體進行吹氣處理，可以使熔體形成攪動，加速了熔體中碳粒之間的碰撞富集，形成大的碳粒，并由于碳粒表面有很多吸附活性位點，能與氣泡之間發(fā)生很強的吸附現(xiàn)象，從而可以隨氣泡一起遷移至熔體的表面，而熔體中的電解質(zhì)與氣泡之間不發(fā)生明顯的吸附現(xiàn)象，無法隨氣泡上升至熔體表面。碳粒上升至熔體表面后，進一步通過碰撞形成更大的碳塊，大的碳塊很難被氣體攪動重新帶至熔體中。通過以上原理，最終使熔體中的電解質(zhì)和碳發(fā)生分離。

上述方法中采用溫度為700～1600℃，加熱時間為1～300min，保溫時間為1～200min，在上述條件下鋁電解質(zhì)陽極碳渣原料的熔融狀態(tài)良好，熔化充分，有利于后期的吹氣分離處理；控制吹氣流量為0.1～12000 mL/s，選擇該氣流量可以使熔體得到充分攪拌，更好地利于碳和氣體的結(jié)合，可以促進碳粒進行富集；控制吹氣時間為1～12000 min，可以使富集的碳粒有充裕的時間遷移至熔體上部，確保電解質(zhì)和碳的有效分離。

作為優(yōu)化，所述鋁電解質(zhì)陽極碳渣中電解質(zhì)含量為10% - 90%。選用這樣的鋁電解質(zhì)陽極碳渣，能夠達到更好的分離回收效果。

作為優(yōu)化，步驟1）中所述惰性氣體為氬氣。選擇氬氣能夠更好地排出空氣，提供更好的惰性環(huán)境，保證鋁電解質(zhì)陽極碳渣不發(fā)生燃燒現(xiàn)象。

作為優(yōu)化，步驟2）中吹入的氣體為氬氣、氮氣、氫氣、一氧化碳、水蒸氣、二氧化碳、甲烷、和氨氣中的一種或多種。這樣，既可以促使熔體中的碳粒富集，不會與熔體中的碳粒和電解質(zhì)發(fā)生燃燒，且成本低廉。

作為優(yōu)化，步驟1）中溫度為850℃。鋁電解質(zhì)陽極碳渣在該溫度下能夠充分熔化為熔體，同時又能避免使用過高加熱溫度浪費能源的問題。

作為優(yōu)化，步驟1）中加熱時間為30min，保溫時間為10min。在該加熱時間和保溫時間下，鋁電解質(zhì)陽極碳渣既能充分熔化，又不會浪費能源。