[發明專利]鋁電解廢碳渣的處置方法及獲得的再生冰晶石

在審

• 申請號: 202011461699.3
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112499658A
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 劉海營;鄭學杰;申士富;駱有發;王金玲;錢志博
• 申請（專利權）人: 礦冶科技集團有限公司
• 主分類號: C01F7/54
• 分類號: C01F7/54
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 陳露

本發明提供了一種鋁電解廢碳渣的處置方法及獲得的再生冰晶石，涉及廢物回收利用技術領域，包括以下步驟：先對廢碳渣進行沸騰煅燒除碳，再對沸騰煅燒后的再生冰晶石進行熔融，得到熔融態再生冰晶石，凝固后得到純化再生冰晶石產品；其中，沸騰煅燒在富氧氣氛下進行，沸騰煅燒溫度700～800℃；熔融溫度為1000～1400℃。本發明采用二步法處置鋁電解廢碳渣。第一步采用沸騰燃燒除碳，物料呈沸騰狀態，不掛壁不板結，碳燃燒效率高，煙氣量少，再生冰晶石回收率高；第二步利用再生冰晶石中雜質特性，高溫熔融獲得純化再生冰晶石。產品價值高，高溫熔融過程中不存在碳的燃燒，煙氣量極少，操作環境好，易于工業實施。

技術領域

本發明涉及廢物回收利用技術領域，尤其是涉及一種鋁電解廢碳渣的處置方法及獲得的再生冰晶石。

背景技術

鋁電解生產過程中需要用到炭素陽極，和電解質接觸的陽極最先氧化，伴隨電解質沖刷等，部分未參與電解反應的碳粒從陽極脫落于電解槽內。脫落的碳粒長時間受電解質的浸泡和滲透，形成漂浮在電解質表面的混合漂浮物，行業內稱為廢碳渣。每生產一噸原鋁約產出5～10kg廢碳渣。廢碳渣中主要成分為冰晶石、氟化鈉等氟化物，含量約占碳渣總重的70％以上，其余主要成分為碳、氧化鋁、金屬鋁等。廢碳渣的無害化處置是電解鋁企業關注的重點，如何在無害化的同時實現電解質的綜合回收、實現效益最大化是電解鋁企業關注的重點。

目前，鋁電解廢碳渣處置工藝主要有濕法和火法。濕法工藝主要采用浮選法，即將廢碳渣球磨，加入浮選捕收劑和起泡劑等浮選，回收的產品為再生冰晶石細粉和細碳粉。浮選法中得到的細碳粉一般作為燃料使用，再生冰晶石回用于鋁電解。浮選法存在問題是細炭粉中含有30～50％的氟化鹽，作為燃料使用對環境危害巨大；再生冰晶石細粉因為粒度細、雜質含量偏高等不能全部回用于鋁電解過程，產品價值低。火法處置工藝近些年來發展較快，主要集中于廢碳渣高溫熔融后獲得再生冰晶石熔塊的工藝和裝備等。發明專利CN101063215B公開了一種回收鋁電解陽極碳渣中氟化鹽的方法，將氧化鋁和廢碳渣混合直接混合，在650～930℃條件下焙燒除碳后獲得冰晶石和氧化鋁混合物，返回電解鋁生產。發明專利CN 1253369C公開了一種提取鋁電解陽極碳渣中電解質的方法，將廢碳渣細磨后添加有機粘結劑成團，然后在650～800℃下球團焙燒除碳，再生冰晶石細磨后返回電解鋁生產。以上工藝僅考慮了碳的去除，但鐵、硅等少量雜質仍在其中，達不到電解鋁對再生冰晶石粒度、雜質含量要求，限制了其在鋁電解槽的回用率。

發明專利CN110195241A公開了一種流化床提取電解鋁碳渣中電解質的工藝，將廢碳渣粉磨后進入流化床，在800～1100℃下同步實現了碳的燃燒和電解質的熔融，獲得再生冰晶石熔塊。發明專利CN105463506B公開了一種分離回收鋁電解質陽極碳渣中電解質和碳的方法，采用惰性氣體保護，在700～1600℃下加熱吹氣熔融廢碳渣，分離出炭粉，獲得再生冰晶石熔塊。以上方法(發明專利CN110195241A、CN105463506B)采用一步高溫熔融工藝，第一，碳的燃燒速度慢，大部分碳被包裹在熔體中，碳顆粒和再生冰晶石分離緩慢，碳燃燒或收集時間長，燃料消耗量大；第二，廢碳渣直接高溫熔融工藝過程中碳的燃燒需要鼓入大量空氣來促進碳分離和燃燒，導致煙氣量大，排煙口含氟煙氣濃度大，操作環境惡劣，生產效率低；第三，再生冰晶石熔塊沒有考慮鐵、硅氧化物雜質的去除，限制了其在電解鋁過程的使用量；第四，火法處置工藝均沒有考慮廢碳渣中金屬鋁的回收，使金屬鋁進入燃燒或者熔融過程而轉化成氧化鋁，降低了再生冰晶石純度。

有鑒于此，特提出本發明。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種鋁電解廢碳渣的處置方法，采用沸騰煅燒和熔融二步工藝處置鋁電解廢碳渣并獲得純化再生冰晶石。

本發明的目的之二在于提供一種鋁電解廢碳渣的處置方法獲得的再生冰晶石。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

第一方面，本發明提供了一種鋁電解廢碳渣的處置方法，包括以下步驟：