[发明专利]一种铝电解危废渣中含钠、含氟化合物的机械化学转化与回收方法有效

专利信息
申请号: 201810867524.9 申请日: 2018-08-01
公开(公告)号: CN109127656B 公开(公告)日: 2021-04-02
发明(设计)人: 刘恩辉;邵旭 申请(专利权)人: 湘潭大学
主分类号: B09B3/00 分类号: B09B3/00;B09B5/00;C01B9/08;C01F11/22
代理公司: 湘潭市汇智专利事务所(普通合伙) 43108 代理人: 冷玉萍
地址: 411105 湖*** 国省代码: 湖南;43
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摘要:
搜索关键词: 一种 解危 废渣 中含钠 氟化 机械 化学 转化 回收 方法
【说明书】:

发明涉及一种铝电解危废渣中含钠、含氟化合物的机械化学转化与回收方法。本发明将危废渣破碎、磨粉与均化,得到颗粒≤200μm的危废粉,再将危废粉、钠化合物与氟化合物的转化剂、氰化物转化剂、助磨剂及水加入到转化磨中,高能机械力同步作用于含钠与含氟化合物的机械化学转化反应,使危废粉中的含钠化合物转变成不含氟的可溶性钠化合物、危废粉中的含氟化合物转变成不溶性和无害的矿物质氟化合物,危废粉中的含氰化合物被氧化转变成无害的N2或NH3和CO2,从而彻底解除铝电解危废渣中氟化物和氰化物的危害,实现铝电解危废渣的无害化和资源化回收利用。本发明工艺简单、易于大规模生产、生产成本低、无三废污染、对环境友好。

技术领域

本发明涉及一种铝电解危废渣中含钠、含氟化合物的机械化学转化与回收方法,属于电解铝工业固体废物无害化与资源化利用技术领域。

背景技术

至2017年中国已建成铝电解产能约4500万吨、实际产量超过3600万吨、占全球电解铝产能的50%以上。铝电解槽一般使用4~6年左右就需要停槽大修,取出所有的废旧内衬材料(简称为大修渣),大修渣是电解铝生产过程中不可避免的固体废弃物。电解生产1吨原铝约排放10~30kg的大修渣,电解铝大修渣在《国家危险废物名录》中规定为危险固体废弃物(类别为:HW48)。大修渣主要由废阴极炭块(包括糊料)约占55%、废耐火材料(硅酸钙板、陶瓷纤维板、保温砖、防渗料、浇注料、侧块)约占45%组成。在电解铝生产中,平均生产1吨电解铝需要0.48吨炭阳极。阳极炭渣是电解铝生产过程中从炭阳极剥落掉入熔融电解质中并漂浮在其表面所产生的,大部分的阳极炭渣会在电解质表面燃烧氧化成CO2气体消耗,但仍有少部分漂浮在电解质表面未燃烧的废炭颗粒被捞出后形成了阳极炭渣。每生产1吨电解铝大约产生10~20kg的阳极炭渣。阳极炭渣含有50~70%的含氟电解质和30~50%的碳素材料,属于危险废物。铝电解危废渣主要包含碳素、Na3[AlF6]、NaF、CaF2、MgF2、LiF、AlF3、NaCN、Na4[Fe(CN)6]等物质,还有少量的Al、Al4C3、AlN、Na等物质,这些物质与水具有可溶性以及反应活性、会产生HF、HCN、H2、CH4、NH3等有害或可燃性气体,含氟、含氰化合物进入环境会对人类及动植物的健康与生长构成极大的危害。

铝电解危废渣是一种富含高度石墨化碳和含氟电解质的有价资源。因此,如何彻底解除铝电解危废渣中氟化物和氰化物的危害,实现铝电解危废渣的无害化和资源化回收利用是亟需攻克的行业难关,业内专家学者和生产一线人员针对这一难题进行了多年不懈的探索研究。

中国发明CN106745137A、CN106077038A、CN106077040A、CN106587122A、CN101817521A、CN106086938A、CN105821445A提出采用碱浸或者超声波辅助浮选加压碱浸的方法处理铝电解废旧阴极炭或铝电解废料,将废料破碎后经过浮选和磁选得到碳粉A、在碳粉A中加入碱液溶解氟化物,再向溶液中加入CO2析出冰晶石,对碳粉A进行二次浮选得到高纯炭粉。

中国发明CN106077037A、CN106077036A、CN106180118A、CN101984984A提出采用酸处理或者超声波辅助浮选加压酸处理的方法处理铝电解废旧阴极炭或大修渣。

中国发明CN107162061A提出采用碱浸出、酸浸出以及粉煤灰联合的方法、对铝电解槽废旧阴极炭进行无害化处理和资源化利用。

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