[發明專利]一種鋁電解難處理電解質的分離回收方法

在審

• 申請號: 201910350140.4
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN109972175A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發明（設計）人: 馮乃祥
• 申請（專利權）人: 沈陽北冶冶金科技有限公司
• 主分類號: C25C3/18
• 分類號: C25C3/18;C01D5/18;C01D5/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種鋁電解難處理電解質的分離回收方法，其特征在于按以下步驟進行：

(1)將鋁電解難處理電解質磨細至粒徑≤0.075mm，獲得難處理電解質粉料，分析其中NaF、AlF₃、LiF、KF、CaF₂、Al₂O₃和炭的質量百分比；所述的鋁電解難處理電解質為陽極炭渣或無炭的高鋰高鉀電解質；

(2)準備質量濃度≥98％的硫酸溶液；硫酸溶液的量按其中的H₂SO₄與難處理電解質粉料中NaF、AlF₃、LiF、KF、CaF₂和Al₂O₃完全反應為準，所依據的反應式為：

2NaF+H₂SO₄＝Na₂SO₄+2HF (1)、

2AlF₃+3H₂SO₄＝Al₂(SO₄)₃+6HF (2)、

2LiF+H₂SO₄＝Li₂SO₄+2HF (3)、

2KF+H₂SO₄＝K₂SO₄+2HF (4)、

CaF₂+H₂SO₄＝CaSO₄+2HF (5)

和

Al₂O₃+3H₂SO₄＝Al₂(SO₄)₃+3H₂O (6)；

(3)將難處理電解質粉料和準備好的硫酸溶液在反應器內混合后，在100～300℃條件下進行反應，反應生成的氣體HF及水蒸氣從反應器中排出，反應后反應器內剩余物為固相物料；

(4)將固相物料降溫度<100℃后，用水溶解，水的用量以完全溶解固相物料中的Na₂SO₄、Al₂(SO₄)₃、Li₂SO₄和K₂SO₄為準，獲得含水混合物料；

(5)將含水混合物料過濾，分離出一次濾液和一次濾渣；

(6)當鋁電解難處理電解質不含LiF和KF時，一次濾液為有Na₂SO₄和Al₂(SO₄)₃兩種溶質的水溶液；向一次濾液中加入NaOH，加入量以NaOH和Al₂(SO₄)₃完全反應為準，所依據的反應式為：

Al₂(SO₄)₃+6NaOH＝3Na₂SO₄+2Al(OH)₃↓ (7)；

NaOH與Al₂(SO₄)₃反應完全后，將析出的Al(OH)₃過濾，獲得二次濾液和二次濾渣，其中二次濾液為Na₂SO₄溶液，二次濾渣為Al(OH)₃產品；

(7)向二次濾液中加入Ca(OH)₂，加入量以Ca(OH)₂和Na₂SO₄完全反應為準，所依據的反應式為：

Na₂SO₄+Ca(OH)₂＝CaSO₄↓+2NaOH (8)；

將二次濾液中的SO₄^2-離子轉變為CaSO₄沉淀；將CaSO₄沉淀過濾，獲得CaSO₄濾渣和NaOH溶液產品；

(8)當鋁電解難處理電解質含有LiF和KF時，一次濾液為含有Li₂SO₄、K₂SO₄、Na₂SO₄和Al₂(SO₄)₃四種溶質的水溶液；向一次濾液中加入NaOH并進行攪拌形成混合溶液，NaOH的加入量以混合溶液的pH值達到7～8為準；再加入質量濃度20～35％的Na₂CO₃溶液，加入量以Na₂CO₃和Li₂SO₄完全反應為準，所依據的反應式為：

Li₂SO₄+Na₂CO₃＝Na₂SO₄+Li₂CO₃↓ (9)；

然后過濾分離出混合濾渣和混合濾液；其中混合濾液為以K₂SO₄和Na₂SO₄兩種溶質為主要成分的水溶液，混合濾渣烘干去除水分后，成為以Li₂CO₃和Al(OH)₃為主要成分的混合物；

或者向一次濾液中加入NaOH，加入量以NaOH和Al₂(SO₄)₃以及Li₂SO₄完全反應為準；NaOH和Al₂(SO₄)₃的反應式同反應式(7)；NaOH和Li₂SO₄的反應式為：

Li₂SO₄+2NaOH＝Na₂SO₄+2LiOH↓ (10)；

然后過濾分離出混合濾渣和混合濾液；其中混合濾液為以K₂SO₄和Na₂SO₄兩種溶質為主要成分的水溶液，混合濾渣烘干去除水分后，成為以Li₂CO₃和Al(OH)₃為主要成分的混合物；

(9)將混合濾液蒸發濃縮，至濃縮余液中的K₂SO₄達到飽和濃度，此時大部分Na₂SO₄結晶析出；過濾分離出余液和Na₂SO₄結晶，對余液進行蒸發脫水，獲得以K₂SO₄和Na₂SO₄為主要成分的混合物。