CN101804996A - 一种从电解铝废阴极炭块中回收氟化钠的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种从电解铝废阴极炭块中回收氟化钠的方法，包括破碎粉磨、水浸蒸发等步骤。本发明提供的方法优点在于：(1)以电解铝废阴极炭块为原料，从中回收氟化钠，生产成本低；(2)本发明方法得到的氟化钠纯度达到95％以上，氟回收率达到40％以上；(3)本发明方法工艺简单，蒸发得到的蒸馏水可循环利用，无二次污染，减轻了电解铝废阴极炭块中可溶性氟化物带来的环境污染，有利于环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种从电解铝废阴极炭块中回收氟化钠的方法，属于固废资源综合利用领域。
背景技术
铝是世界上公认的具有重要战略地位的金属材料，是国民经济各领域中具有支撑作用的重要基础材料。但是在铝电解工业急速发展的同时，废气、废料等造成的环境污染问题也日益突出，随着电解铝产量的增加，企业产生的固体废弃物的产量也日益增加。铝电解工业排放的废料主要是废阴极炭块、废阳极炭粒、废耐火砖、废保温砖、废保温炉渣等，通常情况下，每生产1万吨电解铝将产生100吨废炭素材料、88吨废耐火材料以及一定数量的保温材料。据统计，目前全世界每年约有85万吨电解铝固体废弃物产生。我国每年约有25万吨电解铝固体废弃物产生，现有200多万吨的累积堆存。
在现有技术条件下，一般采用堆存或掩埋的方法处理这些固体废弃物。但是上述方法不仅占用大量土地，而且电解铝固体废弃物，特别是废阴极炭块中含有大量有害物质，对周围环境的影响较大。根据铝电解槽中阴极炭块的破损机理分析，由于热作用、化学作用、机械冲蚀作用、电作用、钠和电解质的渗透等引起的熔盐反应、化学反应等的共同作用，因此废阴极炭块中一般含有NaF、Na3AlF6、CaF2、AlF3、Al2O3、NaCN等，其中含炭约50％～70％、氟化物约30％～50％、氰化物约0.2％。废阴极炭块中含有的可溶性氟化物可通过土壤、地下水或空气等途径对动植物及人体产生较大损害。
中国专利公开号CN101508568，公开日2009年8月19日公开了一种电解铝含氟废渣的提纯方法，该方法先经手选后进行破碎球磨，将球磨后的含氟废渣进行浮选，浮选包括一次粗选、一次扫选、一次精选，浮选泡沫为炭质精矿浆，扫选后浮选槽底部剩余的是冰晶石矿浆，将炭质精矿浆和冰晶石精矿浆进行过滤及干燥，得到炭质精矿产品和冰晶石产品。
但是，上述方法的浮选过程，使废阴极炭块含有的大量可溶性氟化物(主要为氟化钠)溶解于浮选水中，如果含氟浮选废水不及时处理会对环境造成二次污染，且没有对氟化钠进行有效的回收处理并进行资源化利用。
为了解决上述问题，本发明提供了一种无害化回收电解铝废阴极炭块中氟化钠并可将其资源化利用的方法，消除了废阴极炭块含有的氟化物(主要是氟化钠)对环境的危害。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无害化回收电解铝废阴极炭块中氟化钠的方法，回收得到的氟化钠可进行资源化利用。
为了实现本发明的目的，本发明的技术方案提供一种从电解铝废阴极炭块中回收氟化钠的方法，包括如下步骤：
1)破碎粉磨：将电解铝废阴极炭块破碎粉磨至-0.074mm占50～90％；
2)水浸蒸发：将步骤1)粉磨好的废阴极炭粉加入水中配成浆体，然后进行水浸，搅拌浸出10～180分钟后过滤，滤液经蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用。
其中，所述步骤1)为先采用破碎机将废阴极炭块破碎至-200mm，再利用高频振动磨进行细碎至-2mm，最终利用高频振动磨粉磨至-0.074mm占50～90％，优选的是70～90％。
步骤2)所述浆体中电解铝废阴极炭粉的质量浓度为10～50％，优选为20～50％，水浸时的浸出温度20～90℃。搅拌浸出时间优选为50～90分钟。
综合以上，本发明方法最优选的实施方案为：
(1)破碎粉磨，废阴极炭块的破碎粉磨采用反击式破碎机和高频振动磨。粗碎采用破碎机将物料破碎至-200mm，进入高频振动磨进行细碎至-2mm，最终进入高频振动磨粉磨至-0.074mm占70～90％。
(2)水浸蒸发，采用水浸方式将粉磨后的废阴极炭粉中的氟化钠溶出，水浸浓度20～50％，搅拌浸出50～90分钟，浸出温度20～90℃，将浸出液蒸发后得到氟化钠，蒸馏水回用。
此外，水浸后的滤饼(主要为废阴极炭粉)可以继续进行浮选等步骤，进一步分离回收碳材料及石墨等物质；上述蒸发得到的蒸馏水也可以应用于浮选等步骤中。
本发明中，电解铝的废阴极炭块属石墨化程度高的人造矿物，硬度大且摩擦系数小，不易破碎，本发明采用破碎机进行粗碎，然后采用高频振动磨进行细碎和粉磨，粉磨细度为-0.074mm占50～90％，优选为70～90％，以使炭和氟化物尽可能解离。然后采用水浸方法将废阴极炭块中的氟化钠溶出，过滤，将滤液蒸干后得到固体氟化钠。该固体氟化钠的纯度高，达到95％以上，可直接作为产品销售或返回电解铝系统；蒸发得到的蒸馏水可循环利用，进一步降低成本。
本发明具有以下有益效果：
1、以废阴极炭块为原料，从中回收氟化钠，生产成本低。
2、本发明方法得到的氟化钠纯度达到95％以上，可作为产品销售或用于制备电解铝电解质；
3、本发明方法工艺简单，无二次污染，减轻了电解铝废阴极炭块中可溶性氟化物带来的环境污染，有利于环保。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
以下实施例用来进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
按照图1所示的工艺流程图，从电解铝废阴极炭块中回收氟化钠，具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨：采用破碎机将废阴极炭块破碎至-200mm，进入高频振动磨进行细碎至-2mm，再进入高频振动磨粉磨至-0.074mm占70％。
2、水浸蒸发：然后将粉磨后的废阴极炭粉加水配成质量浓度20％的浆，进行水浸，水浸温度20℃，搅拌浸出90min后过滤，滤饼经水洗，合并滤液，然后将滤液(浸出液)蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用。回收得到的氟化钠纯度为96.20％，氟回收率48％。
实施例2
按照图1所示的工艺流程图，从电解铝废阴极炭块中回收氟化钠，具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨：采用破碎机将废阴极炭块破碎至-200mm，进入高频振动磨进行细碎至-2mm，再进入高频振动磨粉磨至-0.074mm占90％。
2、水浸蒸发：然后将粉磨后的废阴极炭粉加水调成质量浓度50％的浆，进行水浸，水浸温度40℃，搅拌浸出180min后过滤，浸出液(滤液)蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用。回收得到的氟化钠纯度96.80％，氟回收率45％。
实施例3
按照图1所示的工艺流程图，从电解铝废阴极炭块中回收氟化钠，具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨：采用破碎机将废阴极炭块破碎至-200mm，进入高频振动磨进行细碎至-2mm，再进入高频振动磨粉磨至-0.074mm占50％。
2、水浸蒸发：然后将粉磨后的废阴极炭粉加水调成质量浓度10％的浆，进行水浸，水浸温度90℃，搅拌浸出50min后过滤，浸出液(滤液)蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用。回收得到的氟化钠纯度96.50％，氟回收率50％。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种从电解铝废阴极炭块中回收氟化钠的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)破碎粉磨：将电解铝废阴极炭块破碎粉磨至-0.074mm占50～90％；
2)水浸蒸发：将步骤1)粉磨好的废阴极炭粉加入水中配成浆体，进行水浸，搅拌浸出10～180分钟后过滤，滤液经蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用。
2.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述步骤1)为先采用破碎机将废阴极炭块破碎至-200mm，再利用高频振动磨进行细碎至-2mm，最终利用高频振动磨粉磨至-0.074mm占50～90％。
3.根据权利要求1或2所述的回收方法，其特征在于，所述电解铝废阴极炭块粉磨至-0.074mm占70～90％。
4.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，步骤2)所述浆体中电解铝废阴极炭粉的质量浓度为10～50％，水浸时的浸出温度为20～90℃。
5.根据权利要求1所述的回收方法，其特征在于，所述步骤2)中搅拌浸出时间为50～90分钟。
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