[發明專利]一種炭渣高值化利用的方法

在審

• 申請號: 202011619891.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112845518A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 高宇;劉萬超;莊凌云;劉占華
• 申請（專利權）人: 中鋁環保節能集團有限公司
• 主分類號: B09B3/00
• 分類號: B09B3/00;B09B5/00;C25C3/18
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種炭渣綜合利用的方法，采用濕法浮選工藝初步分離炭渣中的炭質材料和非炭質材料，獲得碳粉和電解質；向電解質中添加添加劑，并混合均勻，然后在中低溫焙燒窯爐內焙燒，制備得到合成料；合成料進行破碎后進行水洗，獲得洗液和濾餅；濾餅烘干后返回電解槽；洗液進行濃縮后采用雙極膜電滲析法電解，制備得到酸和堿；制備得到的堿進入拜耳法系統生產氧化鋁，制備得到的酸用于浸出碳粉，提升碳粉純度。本發明具有生產過程便于控制、易于工業化穩定生產、產品附加值高、廢物零排放等特點。

技術領域

本發明涉及鋁電解危廢處理領域，具體涉及一種炭渣高值化利用的方法。

背景技術

我國是世界上最大鋁生產國和消費國。近年來，隨著大型鋁電解槽生產技術的進步和精益管理水平提高，電解槽各項生產技術指標不斷提升。陽極作為鋁電解生產的主要原材料，近年來伴隨著電解鋁產能的擴張，鋁用炭素產業也得到快速發展。由于鋁用陽極受原材料質量、裝備水平、管理水平、工藝控制以及成本等因素制約，導致市場上陽極質量良莠不齊，進入電解槽后其質量的好壞直接影響著電解槽的穩定運行。陽極炭塊，特別是質量較差的，會在電解過程中產生很多炭渣。電解鋁溶液中的炭渣會增加電解質的電阻率，在槽電壓恒定的情況下，導致極距減小，加劇電解質與鋁液界面上鋁的二次溶解損失，最終導致電流效率降低等問題。為保證電解鋁生產過程的正常進行，必須對電解槽中的炭渣進行定期打撈。

據統計，每生產1噸原鋁，約產生10kg炭渣，2018年我國原鋁產量為3611.7萬噸，電解鋁企業產生炭渣總量約36.1萬噸。由于受到電解質的浸泡和滲透，炭渣中電解質含量很高，約占炭渣重量的60％ˉ70％，其余成分主要為碳粉。

炭渣中含氟電解質具有可溶性以及反應活性，被列入2016年《國家危險廢棄物名錄》(代碼：321-025-48，危險特性：T)。根據國家相關政策，炭渣禁止棄置或露天堆存，要求廠內進行無害化處理或者委托具有危險廢物處理資質的單位處理。目前，普遍堆存，或者采用浮選或高溫焙燒方法處理炭渣。堆存不僅占用大量廠房或耕地，也是對炭渣蘊含資源的一種浪費，而且如果管理不當還可能引起環境污染；浮選法或高溫焙燒能夠實現炭渣中炭質材料與電解質分離，但因得到的電解質主要成分為冰晶石，分子比較高，既不能返回電解槽自用，也缺少外部市場需求，難以出售，最終還是以堆存形式處置。目前，炭渣處置已成為制約鋁工業綠色健康發展的瓶頸之一，隨著環保政策的收緊及環保稅的征收，如何徹底解除炭渣中氟化物的危害，實現鋁電解陽極炭渣的無害化和資源化回收利用是亟需攻克的行業難關。

炭渣的處置一直是鋁行業面臨的難題，雖然目前濕法處置技術在部分企業得到了產業化應用，并取得較為滿意效果，但濕法浮選后的產品氟化鹽分子比高、市場容量小，導致其應用受限；火法技術基本處于實驗室研究階段，且存在熔煉過程能耗大的缺點，導致其經濟上不可行。行業急需炭渣低成本處置及利用技術。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明旨在提供一種炭渣高值化利用的方法。

為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種炭渣綜合利用的方法，包括以下步驟：

S1、采用濕法浮選工藝初步分離炭渣中的炭質材料和非炭質材料，獲得碳粉和電解質；

S2、向步驟S1得到的電解質中添加添加劑，并混合均勻，然后在中低溫焙燒窯爐內焙燒，制備得到合成料；

S3、將步驟S2得到的合成料進行破碎后進行水洗，獲得洗液和濾餅；

S4、步驟S3中獲得的濾餅烘干后返回電解槽；

對步驟S3中獲得的洗液進行濃縮后采用雙極膜電滲析法電解，制備得到酸和堿；制備得到的堿進入拜耳法系統生產氧化鋁，制備得到的酸用于浸出步驟S1得到的碳粉，提升碳粉純度。