[發(fā)明專利]一種鋁電解槽廢陰極炭塊中含鈉、含氟化合物的轉化方法與系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810867560.5
• 申請日: 2018-08-01
• 公開（公告）號: CN109047285B
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設計）人: 劉恩輝;邵旭
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00;C01F11/22;C01F5/28;C01D7/00;C01D1/04
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

1.一種鋁電解槽廢陰極炭塊中含鈉化合物、含氟化合物的轉化方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1) 將鋁電解槽廢陰極炭塊破碎、磨粉、篩分以及均化，得到顆粒≤200μm的鋁電解槽廢陰極炭粉；分析確定單位質量鋁電解槽廢陰極炭粉中鈉與氟的摩爾數(shù)或者質量；分析確定單位質量鋁電解槽廢陰極炭粉中CN^-離子的摩爾數(shù)或者質量；

將研磨體加入到轉化磨中，再對轉化磨進行空氣排空或者N₂置換，將計量的鋁電解槽廢陰極炭粉加入到轉化磨中，控制鋁電解槽廢陰極炭粉與研磨體的質量比為1:(0.2~10)，將計量的水加入到轉化磨中，控制鋁電解槽廢陰極炭粉與水的固液質量比為1:(1~10)；

按鋁電解槽廢陰極炭粉中含鈉、含氟化合物轉化成相應產物化學反應計量比的1~3倍的量、或者按鋁電解槽廢陰極炭粉質量5~80%的量將含鈉化合物與含氟化合物的轉化劑加入到轉化磨中；

按鋁電解槽廢陰極炭粉質量0~1%的量將助磨劑加入到轉化磨中；

(2) 完成步驟(1)后開啟轉化磨，控制轉化磨的轉速為10~1000rpm，轉化溫度為10~110℃；在轉化過程中，分批次定時對料漿取樣分析檢驗，直至料漿固相物中Na⁺離子含量符合企業(yè)標準、可溶性F^-離子含量符合國家排放標準時停止轉化磨；

(3) 完成步驟(2)后，將料漿轉入攪拌反應器進行破膠與陳化處理，控制溫度60~150℃、處理時間為0.5~5h；

(4) 將步驟(3)得到的料漿采用過濾或離心分離方式進行固液分離、并將含水固相物在轉化磨或攪拌反應器中、以水為洗滌劑按1:(1~10)的固液質量比重復若干次分散洗滌并固液分離、洗滌至固相物中可溶性離子的含量符合企業(yè)標準為止，合并分離液，分別得到濕的含氟礦物質與碳素的混合物即含水固相物以及可溶性混合物的稀溶液；

(5) 將步驟(4)得到的含水固相物在80~300℃溫度下進行干燥或者熱處理1~10h、再進行粉碎得到含氟礦物質與碳素的混合粉體材料；

將含氟礦物質與碳素的混合粉體材料置于空氣氣氛及700~1200℃溫度下的高溫爐中煅燒0.5~5h，其中的碳素組分完全氧化燃燒、其殘留物為含氟礦物質的混合物；

(6) 將步驟(4)得到的混合物稀溶液進行濃縮或者結晶處理得到混合物濃溶液或者固相混合物；

(7) 按廢陰極炭粉中CN^-離子轉化成N₂或NH₃和CO₂的化學反應計量比的1~5倍的量、或者按廢陰極炭粉質量0.1~10%的量，將氰化物轉化劑加入到或者步驟(2)、或者步驟(3)、或者步驟(6)中將含氰化合物氧化轉化成無害的N₂或NH₃和CO₂，分批次定時對轉化體系進行分析檢查，直至體系中的CN^-離子含量符合國家排放標準時停止轉化反應；

(8) 將步驟(2)或步驟(3)或步驟(6)中所產生的NH₃、CO₂、H₂O氣體進行吸收轉化及干燥，所產生的還原性氣體進行收集或者直接氧化燃燒。

2.根據(jù)權利要求1所述的鋁電解槽廢陰極炭塊中含鈉化合物、含氟化合物的轉化方法，其特征在于，所有的步驟中，pH控制為不低于6，且不使用質子酸物質，所使用的含鈉與含氟化合物的轉化劑、氰化物轉化劑、助磨劑物質中不含氯元素。

3.根據(jù)權利要求1所述的鋁電解槽廢陰極炭塊中含鈉化合物、含氟化合物的轉化方法，其特征在于，所述的廢陰極炭塊包括的主要元素為C、Na、F、Al、Ca、O、N、Li、Mg、Si、K、Fe中的兩種以上；所述的含鈉化合物包括NaF、Na₃AlF₆、NaCN、Na₄[Fe(CN)₆]中的兩種以上；所述的含氟化合物包括NaF、Na₃AlF₆、AlF₃、LiF、CaF₂、MgF₂、KF中的兩種以上。