CN101508568A - 电解铝含氟废渣的提纯方法 - Google Patents

电解铝含氟废渣的提纯方法 Download PDF

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刘海霞
刘晓霞
张运祥
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Abstract

本发明公开了一种电解铝含氟废渣的提纯方法，包括以下步骤：(1)破碎、研磨，先将电解铝含氟废渣中体积较大、易于识别的杂质分拣出；然后将分拣后的含氟废渣破碎，并进行球磨；(2)浮选，将球磨后的含氟废渣先经过粗选，粗选后炭和石墨及夹带出来的部分冰晶石物质被浮选机的刮板刮出；对粗选后的炭和石墨及夹带出来的部分冰晶石物质进行精选及扫选，上部得到炭质精矿料浆，下部为冰晶石精矿料浆；(3)将得到的炭质精矿料浆和冰晶石精矿料浆进行过滤及干燥，炭质精矿料浆过滤及干燥后得到的滤渣外卖；冰晶石精矿料浆干燥后得到冰晶石产品。本发明使提纯后的渣满足铝电解的要求，能够返回电解铝重新利用，冰晶石的回收率达95％以上。

Description

电解铝含氟废渣的提纯方法
技术领域
本发明涉及一种电解铝含氟废渣的提纯方法，属于化工生产领域。
背景技术
铝用无机氟化盐产品主要有冰晶石、氟化铝，其作为铝电解的助熔剂，起到降低熔点、节能降耗的作用，是铝工业必不可少的主要原材料。近年来随着我国加入WTO以及电解铝工业的迅猛发展，世界范围内对冰晶石和氟化铝的需求量越来越大。
冰晶石是一种碱金属的氟铝酸盐，也称氟铝酸钠，其分子式为Na3AlF6，微溶于水，呈酸性反应，遇硫酸既分解。冰晶石做为一种化工产品，主要用于冶炼金属铝的助溶剂，还可作为农作物的杀虫剂，搪瓷乳白剂以及玻璃和搪瓷生产用的遮光剂和助溶剂。天然冰晶石矿储量很少，目前使用的冰晶石大都是人工合成的，现有冰晶石的生产方法主要有粘土盐卤法，氟铝酸纯碱法，氟硅酸钠法和氢氟酸、铝酸钠法等。绝大多数氟化盐中氟的来源主要由萤石和磷矿石提供，而萤石和磷矿石属于不可再生资源，尤其萤石作为一种发展原子能工业的重要战略资源，蕴藏量有限，各国都非常重视对萤石资源的保护，甚至采取大量进口萤石的政策进行储备。我国萤石资源储量居世界第一位，作为不可再生的重要战略资源，我国在2003年开始限制萤石采矿证的颁发，对出口实行限额许可制度，使得萤石价格上涨且采购困难。随着世界范围内萤石资源的日益匮乏，导致无机氟化工行业寻求其他氟资源成为必然趋势。积极寻找新的氟资源，鼓励氟资源的循环利用是国家大力支持的产业政策。
电解铝是冰晶石的最大用户，在生产过程中会产生含氟废渣，其内约含30％的冰晶石，1％的氧化铝，1％的氧化钙，其余为炭粒、石墨碳素、碳化铝和硅铁氧化物等杂质，因含氟废渣中杂质含量过高，以往都是采用堆弃的方法，炭渣中含有30％冰晶石，冰晶石含有55％的氟，因此采用堆弃的方法即对环境造成了污染，又使大量的氟被浪费掉。目前工业化生产只是粗选，粗选出的冰晶石主含量较低，而含碳量及杂质含量较高；且浮选出的冰晶石与炭渣和母液分离不彻底，造成冰晶石提纯率较低，只能达到70～75％，另外，还存在有劳动强度大、效率低、成本高等缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明目的在于提供一种电解铝含氟废渣的提纯方法，以将碳和石墨从含氟废渣中分离出来，降低含氟废渣中的杂质含量。
为了实现上述目的，本发明的技术方案采用了一种电解铝含氟废渣的提纯方法，包括以下步骤：
(1)破碎、研磨，先将电解铝含氟废渣中体积较大、易于识别的杂质分拣出；然后将分拣后的含氟废渣破碎，并进行球磨；
(2)浮选，将球磨后的含氟废渣先经过粗选，粗选后碳和石墨及夹带出来的部分冰晶石物质被浮选机的刮板刮出；对粗选后的碳和石墨及夹带出来的部分冰晶石物质进行精选及扫选，上部得到炭质精矿料浆，下部为冰晶石精矿料浆。
(3)将得到的炭质精矿料浆和冰晶石精矿料浆进行过滤及干燥，炭质精矿料浆过滤及干燥后得到的滤渣外卖；冰晶石精矿料浆干燥后得到冰晶石产品。
步骤(1)具体为：先将人工拣选的电解铝含氟废渣中体积较大、易于识别的破砖块、石、砂、生活废弃物及工业杂质等；然后将人工拣选过的含氟废渣送入破碎机，破碎至直径为1—5cm，破碎后的含氟废渣送入振动给料机；给料机中的含氟废渣用水或母液配成膏状与煤油一同加入球磨机中进行球磨，球磨得到-20～-300目的细粉。
所述的煤油加入量为(1～10)×10-3份/份含氟废渣。
步骤(2)具体为：(a)粗选，球磨后的含氟废渣进入浮选机时，加入水(以后用母液)配成25～50％的料浆，配料浆的同时，连续滴加浮选剂；粗选后碳和石墨随着泡沫上浮，被浮选机的刮板刮出，用泵打入碳浆调浓槽；(b)精选、扫选，粗选时底部为已经分离出碳、石墨后的料浆，主要含冰晶石产物，经磁选机、砂浆泵打入冰晶石调浓贮槽；上部被刮出的含碳物质以及夹带出来的部分冰晶石物质；精选是对含碳物质以及夹带出来的部分冰晶石物质进行再次浮选；精选出的上部物质为含碳物质以及夹带出来的少量冰晶石物质，底部为分离出碳、石墨后的料浆，其主要成分也为含冰晶石产物，经磁选机、砂浆泵打入贮槽；将上部的含碳物质进行扫选；依次进行闭路循环，最后，浮选机上部浮选出炭质精矿料浆，用泵打入碳浆调浓槽；底部为冰晶石精矿料浆，经磁选机、砂浆泵用泵打入冰晶石调浓贮槽。
粗选时加入的浮选剂为2号松醇油。
2号松醇油的加入量为(1～5)×10-3份/份含氟废渣。
所述的分散剂为六偏磷酸钠，其加入量为(1～5)×10-3份/份含氟废渣，以提高氟的回收率。
所述的精选的过程中加入的分散剂量为(1～3)×10-3份/份含氟废渣；加入浮选剂的量为(1～3)×10-3份/份含氟废渣。
步骤(3)具体为：将碳浆调浓槽中的料浆用泵打入压滤机进行过滤，过滤后清液进入循环贮槽，备用，滤渣外卖；将冰晶石贮槽中的料浆用泵打入卧螺离心机，经离心过滤后，清液进入循环贮槽，备用，固体软膏经闪蒸干燥机干燥后即得冰晶石产品；过滤出的清液全部闭路循环。
采用本发明的方法，使提纯后的渣满足铝电解的要求，能够返回电解铝重新利用。本发明的方法使浮选后的冰晶石与炭渣和母液分离完全，冰晶石的回收率达95％以上，具有劳动强度小、效率高、成本低、质量好等优点。另外，本发明提纯过程中涉及到的过滤后的上清液均返回进行循环使用，大大降低了生产成本。
本发明的方法工艺简单，设备投资成本低，控制调节方便，劳动力需求低，生产成本低，产品质量稳定可靠，收率高，安全环保，能连续式规模化生产，并且实现了氟资源循环利用，节约了国家宝贵的萤石资源，也有利于电解铝降低自身消耗，缓解堆弃含氟废渣带来的环境污染，符合国家发展循环经济，建设资源节约型和环境友好型社会的产业政策，具有一定的社会效益、环保效益和经济效益，易于推广应用。
利用本发明的方法提纯的冰晶石产品质量分析结果
Figure A200910064292D00091
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明的方法具体包括以下步骤：(1)破碎、研磨，具体为：(a)人工拣选电解铝含氟废渣中体积较大、易于识别的破砖块、石、砂、生活废弃物及工业杂质等；(b)将人工拣选过的含氟废渣送入圆锥破碎机，破碎至直径约3cm；破碎后的含氟废渣经斗式提升机送入振动给料机；(c)给料机中的含氟废渣用水或母液(第一次用自来水，以后用母液)配成膏状与煤油同时进入球磨机进行球磨，球磨得到一300目的细粉；每吨含氟废渣需加入煤油3.0kg；(2)浮选，分为粗选和精选、扫选两步：(a)粗选，球磨后的含氟废渣进入浮选机时，加入水(以后用母液)配料浆至30％；配料浆的同时，连续滴加浮选剂，即2号松醇油，粗选后碳和石墨随着泡沫上浮，被浮选机的刮板刮出，用泵打入碳浆调浓槽；粗选时可加入1kg的分散剂六偏磷酸钠，使氟回收率有所提高；(b)精选、扫选，精选是在粗选分离的基础上进行的再次浮选，粗选时底部为已经分离出碳、石墨后的料浆，主要含冰晶石产物，经磁选机、砂浆泵打入冰晶石调浓贮槽；上部被刮出的含碳物质以及夹带出来的部分冰晶石物质；精选主要是对这部分物质进行再次浮选；精选过程中，每吨含氟废渣加入1kg的分散剂及浮选剂2#油1kg；精选出的上部物质为含碳物质以及夹带出来的少量冰晶石物质，底部为分离出碳、石墨后的料浆，其主要成分也为含冰晶石产物，经磁选机、砂浆泵打入贮槽；将上部的含碳物质进行再次浮选为扫选。依次进行闭路循环，最后，浮选机上部浮选出炭质精矿料浆，用泵打入碳浆调浓槽；底部为冰晶石精矿料浆，经磁选机、砂浆泵用泵打入冰晶石调浓贮槽；(3)炭质精矿料浆和冰晶石精矿料浆的过滤及其干燥，(a)将碳浆调浓槽中的料浆用泵打入压滤机进行过滤，过滤后清液进入循环贮槽，备用，滤渣外卖；(b)将冰晶石贮槽中的料浆用泵打入卧螺离心机，经离心过滤后，清液进入循环贮槽，备用，固体软膏经闪蒸干燥机干燥后即得冰晶石产品；(c)过滤出的清液全部闭路循环。
实施例2
如图1所示，本发明的方法具体包括以下步骤：(1)破碎、研磨，具体为：(a)人工拣选电解铝含氟废渣中体积较大、易于识别的破砖块、石、砂、生活废弃物及工业杂质等；(b)将人工拣选过的含氟废渣送入圆锥破碎机，破碎至直径约5cm；破碎后的含氟废渣经斗式提升机送入振动给料机；(c)给料机中的含氟废渣用水或母液(第一次用自来水，以后用母液)配成膏状与煤油同时进入球磨机进行球磨，球磨得到—200目的细粉；每吨含氟废渣需加入煤油10kg；(2)浮选，分为粗选和精选、扫选两步：(a)粗选，球磨后的含氟废渣进入浮选机时，加入水(以后用母液)配料浆至45％；配料浆的同时，连续滴加浮选剂，即2号松醇油，粗选后碳和石墨随着泡沫上浮，被浮选机的刮板刮出，用泵打入碳浆调浓槽；粗选时可加入4kg的分散剂六偏磷酸钠，使氟回收率有所提高；(b)精选、扫选，精选是在粗选分离的基础上进行的再次浮选，粗选时底部为已经分离出碳、石墨后的料浆，主要含冰晶石产物，经磁选机、砂浆泵打入冰晶石调浓贮槽；上部被刮出的含碳物质以及夹带出来的部分冰晶石物质；精选主要是对这部分物质进行再次浮选；精选过程中，每吨含氟废渣加入1.5kg的分散剂及浮选剂2#油2kg；精选出的上部物质为含碳物质以及夹带出来的少量冰晶石物质，底部为分离出碳、石墨后的料浆，其主要成分也为含冰晶石产物，经磁选机、砂浆泵打入贮槽；将上部的含碳物质进行再次浮选为扫选；依次进行闭路循环，最后，浮选机上部浮选出炭质精矿料浆，用泵打入碳浆调浓槽。底部为冰晶石精矿料浆，经磁选机、砂浆泵用泵打入冰晶石调浓贮槽；(3)炭质精矿料浆和冰晶石精矿料浆的过滤及其干燥，(a)将碳浆调浓槽中的料浆用泵打入压滤机进行过滤，过滤后清液进入循环贮槽，备用，滤渣外卖；(b)将冰晶石贮槽中的料浆用泵打入卧螺离心机，经离心过滤后，清液进入循环贮槽，备用，固体软膏经闪蒸干燥机干燥后即得冰晶石产品；(c)过滤出的清液全部闭路循环。

Claims (10)

1、一种电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)破碎、研磨，先将电解铝含氟废渣中体积较大、易于识别的杂质分拣出；然后将分拣后的含氟废渣破碎，并进行球磨；
(2)浮选，将球磨后的含氟废渣先经过粗选，粗选后碳和石墨及夹带出来的部分冰晶石物质被浮选机的刮板刮出；对粗选后的碳和石墨及夹带出来的部分冰晶石物质进行精选及扫选，上部得到炭质精矿料浆，下部为冰晶石精矿料浆；
(3)将得到的炭质精矿料浆和冰晶石精矿料浆进行过滤及干燥，炭质精矿料浆过滤及干燥后得到的滤渣外卖；冰晶石精矿料浆干燥后得到冰晶石产品。
2、根据权利要求1所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：步骤(1)具体为：先将人工拣选的电解铝含氟废渣中体积较大、易于识别的破砖块、石、砂、生活废弃物及工业杂质等；然后将人工拣选过的含氟废渣送入破碎机，破碎至直径为1—5cm，破碎后的含氟废渣送入振动给料机；给料机中的含氟废渣用水或母液配成膏状与煤油一同加入球磨机中进行球磨，球磨得到-20～-300目的细粉。
3、根据权利要求2所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：所述的煤油加入量为(1～10)×10-3份/份含氟废渣。
4、根据权利要求1—3中任一条所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：步骤(2)具体为：(a)粗选，球磨后的含氟废渣进入浮选机时，加入水(以后用母液)配成25～50％的料浆，配料浆的同时，连续滴加浮选剂；粗选后碳和石墨随着泡沫上浮，被浮选机的刮板刮出，用泵打入碳浆调浓槽；(b)精选、扫选，粗选时底部为已经分离出碳、石墨后的料浆，主要含冰晶石产物，经磁选机、砂浆泵打入冰晶石调浓贮槽；上部被刮出的含碳物质以及夹带出来的部分冰晶石物质；精选是对含碳物质以及夹带出来的部分冰晶石物质进行再次浮选；精选出的上部物质为含碳物质以及夹带出来的少量冰晶石物质，底部为分离出碳、石墨后的料浆，其主要成分也为含冰晶石产物，经磁选机、砂浆泵打入贮槽；将上部的含碳物质进行扫选；依次进行闭路循环，最后，浮选机上部浮选出炭质精矿料浆，用泵打入碳浆调浓槽；底部为冰晶石精矿料浆，经磁选机、砂浆泵用泵打入冰晶石调浓贮槽。
5、根据权利要求4所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：粗选时加入的浮选剂为2号松醇油。
6、根据权利要求5所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：2号松醇油的加入量为(1～5)×10-3份/份含氟废渣。
7、根据权利要求4所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：粗选时还可加入分散剂。
8、根据权利要求7所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：所述的分散剂为六偏磷酸钠，其加入量为(1～5)×10-3份/份含氟废渣。
9、根据权利要求4所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：所述的精选的过程中加入的分散剂量为(1～3)×10-3份/份含氟废渣；加入浮选剂的量为(1～3)×10-3份/份含氟废渣。
10、根据权利要求1—9中任一条所述的电解铝含氟废渣的提纯方法，其特征在于：步骤(3)具体为：将碳浆调浓槽中的料浆用泵打入压滤机进行过滤，过滤后清液进入循环贮槽，备用，滤渣外卖；将冰晶石贮槽中的料浆用泵打入卧螺离心机，经离心过滤后，清液进入循环贮槽，备用，固体软膏经闪蒸干燥机干燥后即得冰晶石产品；过滤出的清液全部闭路循环。
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