[发明专利]铝电解产生的含氟废料的资源化处理方法及氟化铝产品

说明书

本发明公开了铝电解产生的含氟废料的资源化处理方法及氟化铝产品，使用氯化铝溶液来浸出废电解质，利用浸出液含氯离子特性使用电解装置对浸出液进行电解，阴极源源不断析出氢氧根，从而得到羟基氟化铝沉淀和滤液；所得羟基氟化铝可使用湿法或（/和）干法处理工艺，转化得到高纯度氟化铝；所得滤液继续电解调节PH，以沉淀方式除去溶液中铝、氟及钙离子，所得滤液蒸发浓缩后加入碳酸钠沉锂。本发明将含氟废料中有价Al、F、Li分别转化为氟化铝及碳酸锂产品，所得氟化铝纯度高，可用于电解铝添加剂使用，实现电解铝循环经济，有利于铝电解过程的可持续发展。

技术领域

本发明涉及铝电解产生的含氟废料的资源化处理方法及氟化铝产品，属于冶金固废处理领域。

背景技术

电解铝生产过程中，由于氧化铝原料中含有的Na、Li、K元素在电解槽中常年富集，电解质分子比会逐渐增加，为了稳定电解质体系的分子比恒定，使得电解过程稳定进行，需要定期加入AlF₃以调整分子比；而每台电解槽的电解质容量是固定的，加入AlF₃的同时就需要定期从电解槽中取出部分电解质。这些多余的电解质以往通过产能扩张而填炉消耗，而当前我国电解铝产能已经达到天花板，积累的废电解质无法得到利用，只能堆存。一方面，堆存占用了电解铝企业的有效空间；另一方面，其中可溶性氟化铝会在堆存过程中随雨水等渗入到地下，造成地下水污染，给铝企业带来巨大环保压力。此外，铝电解废阴极内衬中也含有大量废电解质，含量约30wt.％，部分铝企业将废阴极中碳提取后，所得废电解质也采用堆存处理。据了解，生产吨铝需捞出废电解质15-20kg，产生废阴极20-30kg(含废电解质约30wt.％计)。显然，废电解质已经堆积成“山”，是当前铝企业亟待解决的重大难题。

一般地，铝电解工业产生的废电解质的主要成分为Na₃AlF₆、NaF、AlF₃，含量达80-90wt.％；此外，还含有3-4wt.％的KF，4-8wt.％的LiF，4-5wt.％的CaF₂，1-5wt.％左右的Al₂O₃，以及少量的MgF₂和炭。可见，废电解质成分复杂，这给其中有价成分的分离提取带来巨大挑战。中国发明专利说明书CN108677020A公开了一种将废铝电解质无害化及资源化处理的方法，该方法使用酸液来浸出废电解质，以氟离子浸出率高于94％作为浸出终点，而后在浸出液中加入铝盐溶液，通过控制溶液中Al³⁺和Na⁺的浓度比，从而使得有价Al、F以碱式氟化铝沉淀形式回收，最后滤液蒸发结晶得钠盐。该方法得到的碱式氟化铝产品商业价值低，且由于废电解质成分复杂，其蒸发所得钠盐杂质含量高，F离子和Al离子具有络合性，其浓度作为浸出终点也难以把控，因此，该方法的工业化应用还存在诸多需要解决的难题。