[發明專利]水溶結合酸溶從電解槽廢陰極炭塊中提取碳的方法

在審

• 申請號: 201611168127.X
• 申請日: 2016-12-16
• 公開（公告）號: CN107337191A
• 公開（公告）日: 2017-11-10
• 發明（設計）人: 顏非亞;蘇陽;鄧超;盧劍
• 申請（專利權）人: 貴陽鋁鎂設計研究院有限公司;中鋁國際工程股份有限公司
• 主分類號: C01B32/05
• 分類號: C01B32/05
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 劉楠,李余江

技術領域

本發明涉及電解槽廢陰極炭塊綜合利用技術領域，具體涉及一種水溶結合酸溶從電解槽廢陰極炭塊中提取碳的方法。

背景技術

鋁電解槽一般在使用4到5年后需進行大修，我國多數企業平均槽壽命在1500天左右，大修時清除大量的廢陰極炭塊。現有技術中，對鋁電解槽廢陰極炭塊的處理方法主要是在廢陰極炭塊中加入石灰使之與其中的電解質發生反應，得到氟化鈣、氟化鈉和氟化鋁，使氟得到固化以重新利用，回收的炭重新用于制造陰極材料，但處理費用太高。或者利用水泥窯爐內部反應溫度高，炭塊在流程中停留時間長等條件，使廢陰極炭塊中的有害物質在高溫環境中進行分解置換，并最終固化在水泥熟料中，同時廢陰極炭塊中的碳作為燃料降低了煤的消耗。但是，采用該方法的缺點也非常明顯氟對耐火磚有損害，并且氟容易隨煙氣排放入空氣造成大氣污染；廢陰極炭塊中鈉的含量極高，會對水泥后期強度有影響。

中國專利文獻公開號為105586607A、名稱為一種廢陰極炭塊的利用方法的專利申請文件提供了這樣一種廢陰極炭塊利用的技術方案，其利用過程是將鋁電解槽大修停槽刨除的廢陰極炭塊，進行粗碎、細碎、篩分、分選，得到廢陰極炭塊中炭質顆粒和電解質顆粒，其中的炭質顆粒用于鋁用陰極炭塊生產原料，電解質顆粒返回鋁電解生產過程。

中國專利文獻公開號為101798691A，名稱為一種回收鋁電解槽廢陰極的方法的專利申請文件提供了這樣的技術方案，包括如下步驟:1)清理廢陰極碳塊表面粘連的耐火材料、保溫材料；2)將廢陰極碳塊破碎成1～6mm的顆粒；3)采用上述破碎后的廢陰極碳塊顆粒通過焦粒焙燒啟動法對大修后的電解槽進行預焙；4)回收預焙后的殘留顆粒；5)分離殘留顆粒中的灰分；6)將回收的殘留顆粒作為氟化鹽返鋁電解槽使用。

中國專利文獻公開號為101440500，名稱為電解鋁大修槽產生的廢陰極碳塊的處置方法提供了這樣的技術方案：它是將電解槽大修產生廢渣中分選出來的廢陰極碳塊用機械破碎成粉料后,加入氧化鋁廠燒結法系統中進行配料,然后與生料漿一起進入燒成車間回轉窯中進行熟料燒結。

然而經研究表明，廢陰極碳塊廢渣碳元素含量較高，可以達到66.07％，其它元素中以氟、鈉、鋁含量較高，是該廢渣的主要雜質，其中的氰根含量達到8.7ppm，已超出國家排放標準。因此，對廢陰極碳塊廢渣的回收利用在于碳的回收。然而以上公開的現有技術，均沒有對廢陰極中碳的回收提出理想的技術方案。

發明內容

本發明提供了一種水溶結合酸溶從電解槽廢陰極炭塊中提取碳的方法，以解決電解槽廢陰極炭塊的綜合利用問題。

本發明提供了如下技術方案：1、一種從電解槽廢陰極炭塊中提取碳的方法，其特征在于：先將電解槽廢陰極炭塊進行磨礦處理，將磨碎的炭塊進行水溶出，對水溶條件下得到的水溶渣進行酸浸出。

所述磨礦時磨礦細度為-200目。

所述水溶出工藝條件為：液固比2.5-4:1、溫度18-22℃、時間45-80min。

所述酸浸采用的酸為鹽酸或硫酸，采用鹽酸浸出時，鹽酸的濃度為37％，浸出的液固比為2-4:1、溫度為75-85℃、時間為45-80min；采用硫酸浸出時，硫酸的濃度為98％，浸出的液固比為2-4:1、溫度為75-85℃、時間為45-80min。

本發明達到的有益效果：通過本發明的技術方案，可以將電解槽廢陰極炭塊中的碳含量，從65％左右，提升至90％左右，從而實現對電解槽廢陰極炭塊中碳的回收利用。

附圖說明

圖1是廢陰極炭塊XRD譜圖；

圖2是本發明的選礦法提取碳工藝流程圖；

圖3是水溶后產物XRD物相圖；

圖4是硫酸溶出后產物的物相組成示意圖；

圖5是鹽酸溶出后固體物相及相對含量示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。本發明及以下實施例中有關數量份數、百分比、數量比例等，若無特殊說明，均指質量單位。

首先，本發明的采用XRD技術確定廢陰極炭塊中各元素的存在形態，對該廢渣進行了XRD分析，其譜圖如圖1所示。從原樣的XRD譜圖可以得出，該樣中主要汗有碳、氟化鈉、六氟鋁酸鈉、共晶鋁鈉氧化物、共晶鐵鈉氰化物以及氟化鈣。

經過對廢渣各物相含量分析可知，在廢陰極炭塊中，NaF的含量約占12％，C的含量約占66％，Na4Fe(CN)6的含量約占2％，NaAl11O17的含量約占3％，Al2Na6 F12的含量約占16％，CaF2的含量約占16％。