[发明专利]一种铝电解槽大修渣资源化无害化处理方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电解铝固废处理技术领域，涉及一种铝电解槽大修渣资源化无害化处理方法，同时还涉及一种铝电解槽大修渣资源化无害化处理系统。

背景技术

中国的电解铝生产起步于20世纪50年代，经过几十年的发展，电解铝技术得到了长足的进步，中国大型预焙阳极电解槽设计水平和电解铝生产技术管理水平达到了世界先进水平。目前，电解铝行业主要采用冰晶石-氧化铝熔盐电解法，以熔融冰晶石作为溶剂，氧化铝作为溶质，以碳素体作为阳极，铝液作为阴极，通入强大的直流电后，在950℃～970℃条件下，在电解槽内的两极上进行电化学反应得到纯铝。

电解槽是电解铝生产的关键设备，由于碳素阴极对电解质熔盐的湿润性较好，阴极内衬不可避免地受到电解质、铝液等的浸蚀，使电解槽的内衬遭到破坏，故铝电解槽的寿命一般只有2～5年，需要定期进行维修和更换材料，其替换下来的大修渣主要成分为一些废阴(阳)极炭块、耐火材料以及防渗透材料，其中包括大量冰晶石，冰晶石作为电解铝的助熔剂，具有重要的资源回收价值，而氟化物与氰化物均被国家环保监管部门列入危险固体废物名单。

目前，我国电解铝行业每年产生的铝电解槽大修渣约为25万吨，并有200多万吨的累积堆存，大部分铝厂对这些大修渣还没有进行有效地处理与回收利用，主要采用做过防渗处理的露天堆放或土壤填埋方式处理，这不仅要占用大量的土地，造成资源浪费，而且其扬尘也会严重污染大气环境。同时，大修渣中的氟化物和氰化物均为水溶性，如果将大修渣随意丢弃，将使其中的氟化物和氰化物随雨水流入江河，渗入土壤和地下水，对周围环境、土壤和地下水均造成严重污染。

现有技术中，不乏有对铝电解槽大修渣进行污染防治处理的研究，比如采用磁选法分离出铁，由于大修渣组分复杂，普通磁选机效果不佳，而梯度磁选或超导磁选的设备投入巨大，能耗和成本高；又如采用火法进行无害化处理，将大修渣置于流化床内，添加硫酸盐，通入氧气高温燃烧分解氰化物，该工艺涉及二次污染，且对设备材料和密封性要求较高，运行成本也较高，难以在工业上推广使用。

现有技术中，CN103239828B公开了一种程控、手控电解铝大修渣无害化生产工艺，包括：将大修渣粉料送到反应仓内；大修渣粉料进行预检，得出大修渣粉料中氰化物的含量、氟化物的含量及pH值；打开A试剂仓与反应仓连接的螺旋输送机，将除氰剂加入到反应仓内，混合反应，检测氰化物浓度小于0.5mg/L合格；根据检测得到的氟化物的含量计算需要添加B试剂仓内的除氟剂的量，同时启动输酸管道上的酸泵，从储酸罐中将酸液泵入调酸罐，将稀释的酸通过调酸罐下部的阀门导入反应仓中，搅拌反应，至氟化物浓度小于10mg/L，pH值在6-7时合格；将反应仓内的浆料打入缓冲池，将缓冲池中的浆料打入压滤机，压滤机分离出来的水导入过滤槽过滤后回流至蓄水池中再次使用，压滤机过滤出来的干泥料掉入压滤机下方运料车里运出。该方法向大修渣浆料中加入除氰剂和除氟剂，从而实现铝电解槽大修渣的无害化处理。但是，电解槽大修渣中含有大量的冰晶石，该系统在进行无害化时，大修渣所含的大量冰晶石被当作废物处理，造成了极大的浪费。

发明内容

本发明的目的是提供一种铝电解槽大修渣资源化无害化处理方法，在对铝电解槽大修渣进行除氰除氟无害化处理的基础上，提取出其中的冰晶石及铝离子进行回收利用，实现了资源化的目的。

本发明的第二个目的是提供一种铝电解槽大修渣资源化无害化处理系统。

为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：

一种铝电解槽大修渣资源化无害化处理方法，包括下列步骤：

1)酸浸：将大修渣粉料与质量浓度为4％～8％的硫酸混合制成固液比为1:3～5的浆料，搅拌浸取，得混合浆料A；

2)除氰：将步骤1)所得混合浆料A加热至60～70℃，在负压条件下，使浆料中的氰化氢以气体形式逸出并用碱性溶液进行吸收，至浆料中的氰化物浓度小于0.5mg/L，得混合浆料B；

3)浮选：向步骤2)所得混合浆料B中加入浮选剂进行浮选，浮选后得底层泥浆和表层泥浆，底层泥浆经固液分离得粗冰晶石和混合液A；

4)除铝：按照OH^-与混合液A中的Al³⁺的摩尔比为2.85～3.15:1的比例，向步骤3)所得混合液A中加入除铝剂，搅拌进行反应，后进行固液分离得粗氢氧化铝和混合液B；

5)除氟：向步骤3)所得表层泥浆和步骤4)所得混合液B中分别加入除氟剂，搅拌进行反应，至体系中水溶性氟化物的含量小于10mg/L。