[发明专利]一种铝冶金固废的处理方法

说明书

本发明涉及一种铝冶金固废的处理方法，将待处理的铝冶金固废破碎，浸出后，固液分离，获得滤渣和含有铝、氟的滤液；提供双极膜电解装置，向双极膜电解装置的盐室通入所述滤液，向酸室通入第一导电溶液，向阳极室通入第二导电溶液，向阴极室通入第三导电溶液，通直流电进行电解后，在盐室获得固液混合物；对固液混合物依次进行固液分离、洗涤，获得羟基氟化铝产物和剩余液；对羟基氟化铝产物进行处理，使得其中的羟基氟化铝转化为氟化铝，获得氟化铝产品。本发明使用电解法使得滤液中的铝、氟转化为羟基氟化铝，实现目标成分与液相的分离，无需添加化学碱，有助于降低投资和后续废渣的量；同时，产出高浓度酸液，可用于循环浸出。

技术领域

本发明涉及一种铝冶金固废的处理方法，属于冶金固废的资源化处理领域。

背景技术

在铝冶炼过程中，铝灰和含氟废电解质是两种常见的固废。铝灰产生于铝冶金的诸多工序，例如，铝从电解铝车间转移至熔炼车间的工序、铝的熔炼工序等等，是铝工业的主要副产物之一，其各成分的质量百分含量为：Al 10%-50%，Al₂O₃ 20-60%，AlN 10%-30%，其他氧化物及盐类 2%-10%，如氟化钠及其他氟化物；其中的AlN、AlC等成分在接触水后会产生有毒的氨气、氢气及甲烷，易引起爆炸及火灾；铝灰中还含有有毒金属元素Se、As，进入土壤和地下水会造成重金属污染。据估计，电解铝过程中生产吨铝产生铝灰10-20kg，铝加工过程中加工吨铝产生铝灰180-290kg。含氟废电解质主要产生于电解铝过程中，包括电解槽生产中为控制分子比捞出的过量电解质、换极时残阳极粘附的电解质以及大修槽时废内衬中夹杂的废电解质，其主要分为冰晶石（分子比约2.2） 80-90wt.%，其余为KF 3-4wt.%，LiF4-8wt.%，CaF₂ 2-5wt.%，Al₂O₃ 1-3wt.%，以及少量的MgF₂和碳，大量废电解质废电解堆存不仅占用企业有效空间，且废电解质中可溶性氟容易随雨水进入地下，造成土地及地下水污染。可见，每年产生大量的铝灰及废电解亟待处理。

铝灰分为一次铝灰和二次铝灰，二次铝灰为一次铝灰经过炒灰等工艺提铝后的产物，其中氧化铝比一次铝灰显著提高，金属铝含量减少，二次铝灰的进一步处理是关键。2019年云南文山铝业建成了国内首条“一段溶出+二段烧结”的铝灰处理线，由于依次使用了湿法和干法处理工艺，该处理线的处理流程还有待进一步简化，投资、能耗有待进一步降低大。对于电解铝过程中产生的含氟废电解质，中国发明专利说明书CN108677070A、CN109759423、CN110668483A、CN110194478A等都分别提供了处理方法，但大多存在着投资成本高、流程长、对设备要求高等各种问题，难以。

目前，几乎所有已知技术都是将铝冶炼过程中产生的铝灰和废电解质两大固废进行单独处理，而铝灰和废电解质中都有相同的Al、O、F、Ca、Mg、K等元素，若能将铝灰和废电解质联合进行处理，最大限度节省处理流程，可显著降低投入成本和能耗，有利于铝冶炼行业的绿色可持续发展。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝冶金固废的处理方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种铝冶金固废的处理方法，包括如下步骤：

S1、将待处理的铝冶金固废破碎，获得固废粉末；

S2、对S1获得的固废粉末进行浸出处理后，固液分离，获得滤渣和含有铝、氟的滤液；

S3、提供双极膜电解装置，所述双极膜电解装置包括电解室，所述电解室内设有相对设置的阴极和阳极，所述阴极和阳极之间设有N+1片双极膜和N片阴离子交换膜，2片相邻的双极膜之间设有1片阴离子交换膜，以在电解室内形成由1个阳极室、N个酸室、N个盐室和1个阴极室组成的2N+2个隔室；其中，N为正整数；