[发明专利]电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法，属于电解铝废料回收技术领域。

背景技术

电解铝废料包括：以含氟氧化铝为主的氧化铝脏料和托盘料；以氟化盐为主的火眼碳渣；以含碳素材料为主的阳极灰和阴极块，由于电解铝废料组份复杂使得对废料的分离、提纯、合成十分困难；长期以来，传统铝业大国如美、日、德等以及国内大型国有铝厂如贵州、西宁、抚顺等企业都对电解铝废料的处理进行了大量研究，但由于相关技术瓶颈无法突破，至今未建成有效的资源回收体系，对电解铝废料的处理主要还是采用焚烧和掩埋的方式，对环境污染很大。

同时，在金属铝合金中，铁、硅所形成的粗大、硬脆的金属间化合物是降低合金断裂韧性的主要原因，严重影响铝制品质量。

制备氧化铝的过程中，部分铁、硅杂质以Fe₂O₃，SiO₂的形式存在工业Al₂O₃中，铁和硅的另一来源与合金的熔炼过程有关，液体铝能与炉衬中SiO₂、Fe₂O₃、FeO等作用，生成相应的单质和氧化物，这些杂质在冶炼过程中被部分除去进入废料。因此，废料中存在的铁和硅以及其他杂质元素无法消除，是制约电解铝固体废料资源回用的关键性问题。

再则，我国未对电解铝废料制定回收标准，使废料回收时带入了不可预计的杂质成分，增加了处理难度。

电解铝固体废料的组成成分大致可以分为碳40％加其他废料60％，利用碳的“疏水性”采用浮选的方法即可分离出碳粉。但是，分离出的碳粉中主要含有铁、硅、6％-12％的冰晶石(Na₃AlF₆)，铁和硅为有害杂质必须除去，冰晶石(Na₃AlF₆)为可回用产品，如果不能分离、提纯，则无法达到工业应用的要求，只能作为一般助燃剂销售，市场价值很低。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法。能够对电解铝废料中的碳粉进行提纯，提高碳粉的纯度，并分离其中的冰晶石。

本发明的技术方案。电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法，包括下述步骤：

a、将电解铝废料通过湿式破碎，通过浮选和磁选，除去铁和硅，得到碳粉A；

b、将碳粉A放入碱液中溶出，溶解碳粉A中的氟化物，然后加入二氧化碳，析出冰晶石B。

上述的电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法，步骤b得到的碳粉重复步骤a，再次消除碳粉中的铁和硅，得到碳粉C。

前述的电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法，所述碳粉C达到高纯碳粉的级别。

前述的电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法，所述冰晶石B为纯度达到国家标准的冰晶石。

前述的电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法，在步骤b中，用于碱式溶出的碱能够循环使用。

前述的电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法，在步骤b中，用于碱式溶出的碱为氢氧化钠。

本发明的技术方案是通过利用氟化物在火碱中具有一定溶解性的原理，设计“碱法”工艺，在常压下对初步分离后的碳粉进行碱式溶出，再利用产品干燥过程中产生的CO₂碳化析出冰晶石(Na₃AlF₆)。经申请人进行产品小试，可获得纯度达到国家标准的，即99.99％的高纯冰晶石(Na₃AlF₆)。碳粉中的铁(Fe)和硅(Si)由于氟化物载体被破坏，可通过对碳粉进行二次浮选后得以消除，处理后的碳粉(灰分为1％-2％)，达到高纯碳粉的级别，可用于电解铝厂的阳极块生产或用于铁合金厂的电极糊，极大地提高了产品的市场价值。

具体实施方式

本发明的实施例。电解铝废料中碳粉的碱式溶出方法，包括下述步骤：

a、将电解铝废料通过湿式破碎，通过浮选系统，分离碳粉，再通过磁选设备，除去其中的部分铁和硅，得到碳粉A。此时分离出的碳粉A中还含有铁和硅等杂质，以及按重量计6％-12％的冰晶石(Na₃AlF₆)。

b、将碳粉A放入碱液中溶出，溶解碳粉A中的氟化物，然后加入二氧化碳，析出冰晶石B。冰晶石B纯度可达到99.99％。

经过步骤b，碳粉中的铁(Fe)和硅(Si)由于氟化物载体被破坏，将得到的碳粉重复步骤a，经过浮选和磁选，再次消除碳粉中的铁和硅，得到碳粉C。得到的碳粉C灰分为1％-2％，达到高纯碳粉的级别。

在步骤b中，用于碱式溶出的碱为氢氧化钠。操作时，用于碱式溶出的碳粉A中的氟化物溶于NaOH溶液中，加入二氧化碳后，析出冰晶石(Na₃AlF₆)和Na₂CO₃，再用Ca(OH)₂与Na₂CO₃进行苛化反应生产CaCO₃沉淀和NaOH溶液，NaOH实现循环使用。