[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(zhuǎn)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(shè)計(jì)）人: 劉恩輝;邵旭
• 申請（專利權(quán)）人: 湘潭大學(xué)
• 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(wù)所(普通合伙) 43108
• 代理人: 冷玉萍

本發(fā)明涉及一種鋁電解槽廢陰極炭塊中含鈉、含氟化合物的轉(zhuǎn)化方法與系統(tǒng)。本發(fā)明的轉(zhuǎn)化方法包括利用轉(zhuǎn)化劑、通過在轉(zhuǎn)化磨中的機(jī)械化學(xué)轉(zhuǎn)化反應(yīng)將鋁電解槽廢陰極炭塊中的含鈉化合物轉(zhuǎn)變成不含氟的可溶性鈉化合物、含氟化合物轉(zhuǎn)變成不溶性和無害的礦物質(zhì)氟化合物、含氰化合物被氧化轉(zhuǎn)變成無害的N₂或NH₃和CO₂，從而徹底解除鋁電解廢陰極炭塊中氟化物和氰化物的危害。轉(zhuǎn)化系統(tǒng)包括依次連接的廢陰極炭塊破碎設(shè)備、磨粉設(shè)備、轉(zhuǎn)化磨、攪拌反應(yīng)器和固液分離設(shè)備，固液分離設(shè)備再與濃縮或結(jié)晶設(shè)備、干燥或熱處理設(shè)備均直接連接，干燥或熱處理設(shè)備連接粉碎設(shè)備。本發(fā)明工藝簡單、易于大規(guī)模生產(chǎn)、生產(chǎn)成本低、無三廢污染、對環(huán)境友好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋁電解槽廢陰極炭塊中含鈉、含氟化合物的轉(zhuǎn)化方法與系統(tǒng)，屬于電解鋁工業(yè)固體廢物無害化與資源化利用技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

至2017年中國已建成鋁電解產(chǎn)能約4500萬噸、實(shí)際產(chǎn)量超過3600萬噸、占全球電解鋁產(chǎn)能的50％以上。在鋁電解生產(chǎn)過程中，炭陰極由于含氟鹽的滲透而膨脹、進(jìn)一步引起電解槽的破損報廢。鋁電解槽一般使用4～6年左右就需要停槽大修，取出所有的廢槽襯材料(簡稱為大修渣)，廢陰極炭塊約占大修渣的50％。大修渣是電解鋁生產(chǎn)過程中不可避免的固體廢棄物，每生產(chǎn)1噸電解鋁大約產(chǎn)生10～30kg的大修渣。電解鋁大修渣在《國家危險廢物名錄》中規(guī)定為危險固體廢棄物(類別為：HW48)，廢槽襯已被列入《國家危險廢物名錄》HW32無機(jī)氟化物廢物、HW33無機(jī)氰化物廢物。鋁電解廢舊陰極炭塊中、碳素材料占30％～70％，其余為電解質(zhì)、主要是Na₃[AlF₆]、NaF、CaF₂、MgF₂、LiF、AlF₃、NaCN、Na₄[Fe(CN)₆]等，還有少量的Al、Al₄C₃、AlN、Na等，這些物質(zhì)與水具有可溶性以及反應(yīng)活性、會產(chǎn)生HF、HCN、H₂、CH₄、NH₃等有害或可燃性氣體，含氟、含氰化合物進(jìn)入環(huán)境會對人類及動植物的健康與生長構(gòu)成極大的危害。

廢陰極炭塊是一種富含高度石墨化碳和含氟電解質(zhì)的有價資源。因此，如何徹底解除鋁電解槽廢陰極炭塊中氟化物和氰化物的危害，實(shí)現(xiàn)鋁電解槽廢陰極炭塊的無害化和資源化回收利用是亟需攻克的行業(yè)難關(guān)，業(yè)內(nèi)專家學(xué)者和生產(chǎn)一線人員針對這一難題進(jìn)行了多年不懈的探索研究。

中國發(fā)明CN106745137A、CN106077038A、CN106077040A、CN106587122A、CN101817521A、CN106086938A、CN105821445A提出采用堿浸或者超聲波輔助浮選加壓堿浸的方法處理鋁電解廢舊陰極炭或鋁電解廢料，將廢料破碎后經(jīng)過浮選和磁選得到碳粉A、在碳粉A中加入堿液溶解氟化物，再向溶液中加入CO₂析出冰晶石，對碳粉A進(jìn)行二次浮選得到高純炭粉。

中國發(fā)明CN106077037A、CN106077036A、CN106180118A、CN101984984A提出采用酸處理或者超聲波輔助浮選加壓酸處理的方法處理鋁電解廢舊陰極炭或大修渣。

中國發(fā)明CN107162061A提出采用堿浸出、酸浸出以及粉煤灰聯(lián)合的方法、對鋁電解槽廢舊陰極炭進(jìn)行無害化處理和資源化利用。

中國發(fā)明CN106064813A、CN105964659A提出將廢舊陰極炭粉在200～400℃下保溫除氰，除氰物料經(jīng)浮選分離得到炭渣和電解質(zhì)渣，電解質(zhì)渣在550～800℃下加熱除去炭雜質(zhì)得到電解質(zhì)粉，炭渣通過堿浸除去可溶物得到純度高的炭粉，堿浸濾液通CO₂析出冰晶石和氫氧化鋁混合物。