[發明專利]廢陰極碳塊及氟化物和金屬鈉的回收處理設備及使用方法

有效

• 申請號: 202110422354.5
• 申請日: 2021-04-20
• 公開（公告）號: CN113249576B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發明（設計）人: 陶紹虎;劉偉;趙志彬
• 申請（專利權）人: 沈陽鋁鎂設計研究院有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B9/02;C22B26/10;C25C3/08;C01B9/08;C01B32/05
• 代理公司: 沈陽圣群專利事務所(普通合伙) 21221
• 代理人: 王鋼

本發明涉及一種鋁電解廢陰極碳塊及氟化物和金屬鈉的回收處理設備及工藝，包括蒸發器，蒸發器的出口通過第一管道與堿金屬回收處理系統連接，堿金屬回收處理系統連接的出口通過第二管道與液體金屬鈉收集系統連接，蒸發器的出口處設有結晶器，風冷系統套在結晶器上，在堿金屬回收處理系統上設有第一惰性氣體進口和第一惰性氣體出口，在液體金屬鈉收集系統上設有第二惰性氣體進口和第二惰性氣體出口。本發明的優點效果：本發明能夠將廢陰極碳塊中的各組分分離開來，并得到有效的回收，尤其能夠高質量的回收金屬鈉，保證了處理廢陰極碳塊的安全性，同時也得到了附加值較高的高純金屬鈉和氟化鹽。

技術領域

本發明涉及一種回收處理設備及工藝，尤其涉及一種鋁電解廢陰極碳塊及氟化物和金屬鈉的回收處理設備及工藝，屬于危險固體廢物資源綜合利用領域。

背景技術

在工業鋁電解的生產中，鋁液沉積在陰極的表面，由于電解質中鈉離子以NaF或金屬Na蒸氣的形式不斷向陰極內襯的陰極碳塊、耐火層和保溫層滲透，電解槽的內襯被破壞，降低鋁電解槽的壽命。據統計，每生產 1噸原鋁約產生25±15kg 廢槽襯，其中含有碳質材料、氟化鹽、氰化物，還有少量的碳化鋁、氮化鋁等，其中氟化物，氰化物為有毒物質。廢陰極中的炭和氟化物都是有價物質，都值得回收利用以便資源再生，符合清潔生產與循環經濟政策。

隨著我國鋁電解工業的快速發展，廢槽襯的污染問題顯得越來越突出，成為制約鋁電解企業節約資源、減污減排的瓶頸問題，主要表現在：廢槽襯中可溶氟化物和氰化物，可以污染地表水和地下水，對動植物生長有較大危害，使動物骨骼／植物組織變黑、壞死，影響農業生態平衡。露天堆存的廢槽襯是潛在的集中危險源，廢槽襯會因淋雨或吸收空氣中的水分而產生危險。當廢槽襯淋雨時，所含可溶氟化物和氰化物除隨雨水混入江河、滲入地下污染土壤和水體外，還會與水發生化學反應。廢槽襯與水的反應劇烈，常溫常壓下就容易發生并放出大量氣體，常常嗅到很強的氨氣味。反應析出的 HCN 氣體有劇毒，少量就能致人中毒并在幾秒鐘內死亡。

廢槽襯的合規化處置費用為3000~5000元/噸，更加重了企業的經濟負擔。資源再生，發展循環經濟迫在眉睫。目前，現在國內外處理廢槽襯的技術通常分為兩類：一類是偏向于處置和穩定有害廢物，使廢物無害化后進行填埋處理；一類是偏向于利用廢物生產可用產品。兩類方法中既有濕法工藝又有火法工藝。

1）國外廢槽襯處理技術發展早，技術成熟度相對較高。比較重要且具有代表性的技術有Aluminium Pechiney公司的SPLIT工藝、Reynolds公司的回轉窯工藝、Comalco公司的COMTOR工藝、Rio Tinto Alcan公司的LCLL工藝、Alcoa/Ausmelt公司的Ausmelt爐工藝。

2）國內廢槽襯處理技術發展晚，技術成熟度相對較低。先后出現了浮選法、氧化鋁熟料燒成工藝、回轉窯燒結工藝、浮選酸浸工藝、濕法無害化處理工藝。我國廢槽襯處理的規模小、比例低。無論是火法填埋、火法回收還是濕法回收，相關技術與世界先進水平還有一定的差距。

國外多年的研究和實踐經驗證明，在廢槽襯的濕法處理過程中， 會伴隨HF、HCN的析出，造成設備嚴重腐蝕、污染操作環境，危害人類健康。另外，廢槽襯的濕法處理工藝流程長，過程復雜，投資大。不同技術路線的火法處理技術可以很好的實現廢槽襯的無害化利用，具有流程簡單、投資少、處理有害物質徹底的特點，因此火法處理技術將是國內外廢槽襯無害化處理與綜合利用的主導方向。

發明內容

為解決上述技術問題本發明提供一種廢陰極碳塊及氟化物和金屬鈉的回收處理設備及使用方法，目的是能耗低、成本小地處理鋁電解廢陰極碳塊及副產物氟化物和金屬鈉，以實現廢陰極碳塊處理的無害化、減量化和資源化。