CN101829670B - 一种从电解铝废阴极炭块中回收炭的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从电解铝废阴极炭块中回收炭的方法，主要包括破碎粉磨、水浸和浮选等步骤；采用本发明方法的优点在于：(1)回收得到的炭粉碳含量达到70％以上，碳回收率达98％以上，可用于制作铝电解用碳素材料、氧化铝脱硫剂等；(2)本发明的方法工艺简单，生产成本低，无二次污染，产品质量稳定可靠，收率高，能连续规模化生产，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炭的方法，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日益增加，
铝电解工业排放的废料主要是废阴极炭块，据统计，全世界每年约有85万吨废旧阴极炭块产生。通常情况下，每生产1万吨电解铝将产生100吨废炭素材料，目前，我国电解铝行业每年产生的固体废弃物达到了25万吨，有二百多万吨的累积堆存。
现在，废阴极炭块主要有以下处理方式：
1、作为燃料
根据废阴极炭块中含有大量的炭的性质，将废阴极炭块作为燃料，实现炭块的完全燃烧，回收和利用燃烧的热能。
2、作为溶剂，用于水泥生产
废阴极炭块的主要成分为炭和氟化物，炭可作为燃料，氟化物可作为溶剂，废阴极炭块成分与水泥的成分CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3相似，用废阴极炭块作为水泥制造中的补充燃料，碱金属氟化物作为炉料烧结反应的催化剂，可降低熟料烧结温度减少燃料用量。
3、浮选回收废阴极炭块中炭
将球磨后的含氟废阴极炭块进行浮选，浮选泡沫为炭质精矿浆，扫选后剩余浮选槽底部的为冰晶石矿浆，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，上述技术还存在有下述缺陷：
1、作为燃料
燃烧前废阴极炭块需要破碎，热水解处理炭块则需要1150-1250℃的高温才能实现。在燃烧过程中，炭块中的氟化物被挥发，其余的物质转移到灰分中还需再处理，这个研究方法留下了许多待处理的问题。解决的方法是在沸腾燃烧的同时通入SO2和空气，以回收氟化盐；把石灰掺到炭块中，但温度必须增加到1500℃，增加了热耗。
2、作为溶剂，用于水泥生产
废阴极炭块具有高碱度，严重影响水泥的质量。
3、浮选回收废阴极炭块中炭
废阴极炭块中含有大量的可溶性物质氟化钠，上述方法在浮选过程中，可溶性氟化钠等物质溶解于浮选水中，如果含氟浮选废水不及时处理会对环境造成二次污染。
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及炭，并将其资源化利用的方法，消除其对环境的危害。
发明内容
本发明的目的是提供一种从电解铝废阴极炭块中回收炭的方法。
为达到上述目的，本发明的技术方案提供一种从电解铝废阴极炭块中回收炭的方法，包括以下步骤：
(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：将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，滤饼经洗涤后过滤，得到的滤液经过蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用；
(3)浮选：将水浸浸出渣进行浮选废阴极炭块，浮选泡沫为含少量氟化物的炭粉，浮选水回用。
本发明的方法，其中所述步骤(1)中先采用破碎机将物料破碎至-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％(质量比)。
本发明的方法，其中所述步骤(2)水浸工艺所配浆体质量浓度为10～50％，浸出时间10～180分钟，浸出温度20～90℃。
本发明的方法，其中所述步骤(3)浮选过程包括粗选I和粗选II，其中粗选I中浮选捕收剂为柴油或煤油，其用量为200～1000g/t废阴极炭块，起泡剂为2号松醇油，其用量为80～200g/t废阴极炭块；粗选II中浮选捕收剂为柴油或煤油，其用量为120～600g/t废阴极炭块，起泡剂为2号松醇油，其用量为80～200g/t废阴极炭块。
综合以上，本发明的方法的最优实施方案为：
(1)破碎粉磨，废阴极炭块的破碎粉磨采用破碎机和高频振动磨。粗碎采用反击式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，采用水浸方式将粉磨后的废阴极炭块中的氟化钠溶出，水浸浓度20～50％，搅拌浸出50～90分钟后过滤，滤饼经多次洗涤后过滤，将浸出液和洗涤液经过蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用。
(3)浮选，将水浸废阴极炭块、洗涤后的滤饼进行浮选。粗选I：浮选捕收剂为柴油，其用量为200～500g/t废阴极炭块，起泡剂为2号松醇油，其用量为100～200g/t废阴极炭块。粗选II浮选捕收剂为柴油，其用量为120～400g/t废阴极炭块，起泡剂为2号松醇油，其用量为100～200g/t废阴极炭块。浮选泡沫为含少量氟化物的炭粉，浮选槽底部主要为石英及氟化物冰晶石、氟化钠、氟化钙等，浮选水回用。
上述技术方案具有如下优点：采用本发明的方法，最终得到的炭粉碳含量达到70％以上，回收率达98％以上，可用于制作铝电解用碳素材料、氧化铝脱硫剂等。本发明的方法工艺简单，生产成本低，无二次污染，产品质量稳定可靠，收率高，能连续规模化生产，实现了炭及氟资源的循环利用，降低了电解铝行业炭素材料的生产成本，缓解电解铝废阴极炭块堆弃带来的环境污染，有利于环保。
附图说明
图1是本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1
如图1所示，本发明的方法具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨，粗碎采用反击式破碎机将物料破碎至-200mm，进入高频振动磨进行细碎，碎至-2mm再进入高频振动磨粉磨，磨至-0.074mm占70％。
2、水浸，在粉磨后的废阴极炭块中加水调浆，进行水浸，水浸浓度20％，搅拌浸出60分钟，浸出液采用蒸发方式得到氟化钠，蒸馏水回用。
3、浮选，粗选I：将水浸后废阴极炭块粉过滤、洗涤再过滤，滤饼加水配成质量浓度为20％的矿浆，于矿浆中加入400g/t废阴极炭块的捕收剂柴油，160g/t废阴极炭块的起泡剂2号松醇油。粗选II：粗选I选出石墨粗精粉I后，于浮选槽中剩余矿浆中加入240g/t废阴极炭块的捕收剂柴油，160g/t废阴极炭块的起泡剂。浮选泡沫为含少量氟化物的石墨粗精粉II，将石墨粗精粉I和石墨粗精粉II混合并过滤得到石墨粗精粉(炭粉)，浮选槽底部主要为石英及氟化物冰晶石、氟化钠、氟化钙等，浮选水回用。
4、所得炭粉碳含量73.60％，碳回收率98.69％。
实施例2
如图1所示，本发明的方法具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨，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，碎至-2mm再进入高频振动磨粉磨，磨至-0.074mm占80％。
2、水浸，在粉磨后的废阴极炭块中加水调浆，进行水浸，水浸浓度50％，搅拌浸出90分钟，浸出液采用蒸发方式得到氟化钠，蒸馏水返回石墨回收系统。
3、浮选，粗选I：将水浸后废阴极炭块粉过滤、洗涤再过滤，滤饼加水配成质量浓度为30％的矿浆，于矿浆中加入200g/t废阴极炭块的捕收剂柴油，80g/t废阴极炭块的起泡剂2号松醇油。粗选II：粗选I选出石墨粗精粉I后，于浮选槽中剩余矿浆中加入120g/t废阴极炭块的捕收剂柴油，80g/t废阴极炭块的起泡剂。浮选泡沫为含少量氟化物的石墨粗精粉II，将石墨粗精粉I和石墨粗精粉II混合并过滤得到石墨粗精粉(炭粉)，浮选槽底部主要为石英及氟化物冰晶石、氟化钠、氟化钙等，浮选水回用。
4、所得炭粉碳含量72.90％，碳回收率99.38％。
实施例3
如图1所示，本发明的方法具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨，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，碎至-2mm再进入高频振动磨粉磨，磨至-0.074mm占60％。
2、水浸，在粉磨后的废阴极炭块中加水调浆，进行水浸，水浸浓度10％，搅拌浸出30分钟，浸出液采用蒸发方式得到氟化钠，蒸馏水返回石墨回收系统。
3、浮选，粗选I：将水浸后废阴极炭块粉过滤、洗涤再过滤，滤饼加水配成质量浓度为10％的矿浆，于矿浆中加入800g/t废阴极炭块的捕收剂柴油，100g/t废阴极炭块的起泡剂2号松醇油。粗选II：粗选I选出石墨粗精粉I后，于浮选槽中剩余矿浆中加入480g/t废阴极炭块的捕收剂柴油，100g/t废阴极炭块的起泡剂。浮选泡沫为含少量氟化物的石墨粗精粉II，将石墨粗精粉I和石墨粗精粉II混合并过滤得到石墨粗精粉(炭粉)，浮选槽底部主要为石英及氟化物冰晶石、氟化钠、氟化钙等，浮选水回用。
4、所得炭粉碳含量72.75％，碳回收率99.47％。
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 (2)
1.一种从电解铝废阴极炭块中回收炭的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)破碎粉磨：将电解铝废阴极炭块破碎粉磨至小于0.074mm的部分占50～90％；
(2)水浸：将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，滤饼经洗涤后过滤，滤液经过蒸发得到氟化钠，蒸馏水回用，其中所配浆体质量浓度为10～50％，浸出的温度为20～90℃；
(3)浮选：将水浸浸出渣进行浮选，浮选步骤包括粗选I和粗选II，其中粗选I中浮选捕收剂为柴油或煤油，其用量为200～1000g/t废阴极炭块，起泡剂为松醇油，其用量为80～200g/t废阴极炭块；粗选II中浮选捕收剂柴油或煤油，其用量为120～600g/t废阴极炭块，起泡剂为松醇油，其用量为80～200g/t废阴极炭块，浮选泡沫为含少量氟化物的炭粉，浮选水回用。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)中先采用破碎机将物料破碎至小于200mm，再利用高频振动磨进行细碎至小于2mm，最终利用高频振动磨粉磨至小于0.074mm的部分占50～90％。
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