CN102389891A - 一种电解铝阳极废料分离回收方法 - Google Patents

Abstract

一种电解铝阳极废料分离回收方法，涉及废料回收利用领域，a将废料筛选分级，bF＞F1物料通过人工分选、色选机或光分选机分离成碳物和非碳物；c物料输送中用磁选设备分离为磁性物与非磁性物；dF3≤F≤F2物料通过筛选分级后，通过各自电选设备提取出碳；eF＜F3物料和其他环节分离出的非碳物料，经粉碎、浮选，分离为碳和非碳物；f把e的非碳物加入氟盐酸反应，得到粗冰晶石；g经分选、水洗、脱水、烘干后得到较纯净的冰晶石。本发明的有益效果是：运用光分选、色选、手选、磁选、电选、浮选、化学反应等一系列工艺，完成废料中各种物质分离提纯，使其达到工业应用的要求。整流程分选成本低、劳动力需求量小、实现了工业自动化流水生产。

Description

一种电解铝阳极废料分离回收方法

技术领域

本发明涉及废料回收利用领域，进一步涉及电解铝阳极废料分离回收技术。

背景技术

经分析在电解铝过程中产生的阳极废料主要所含成份：阳极废碳素料、冰晶石、氧化铝、氧化铁及其它微量杂质，各物质成份所含的百分比约为阳极废碳素料（石油焦碳）75%左右，氧化铝6%左右，冰晶石11%左右，铁和氧化铁4%其它杂质4%左右。以上数据在不同厂家所含的各物质百分比各不相同。

废阳极块中所含的各物料中，主要以废碳素块材料为主，氧化铝、冰晶石、铁和氧化铁及其它杂物质使碳素块不能直接利用。由于铝是由电解过程产生的，铝是一种非常重要的金属材料，无论是从产量、消费量或是应用范围来说，铝都仅次于钢铁而远居各有色金属之首。因此电解铝产生的阳极废料在不断增加，从目前估测中国每年产生的废阳极块在500万吨以上，全世界约计在10000万吨左右，此种废料不能直接利用，对此种废料以前主要采取掩埋的方式进行处理，这样对地球环境潜在着极大的危害。有些处理方法是直接进行燃烧，因冰晶石在碳素块燃烧助燃的情况下产生大量的有毒物质和有害气体，这样更加会对大气造成极大的污染和对资源的极大的浪费。废料中的碳素块是由石油作为原材料所制成的，石油是有限资源，资源越来越匮乏。对此种废料碳素的提取非常有必要。冰晶石的用途也非常广，主要用作铝电解的助熔剂，也用作橡胶、砂轮的耐磨填充剂、搪瓷的乳白剂、玻璃的遮光剂和金属熔剂。铁和氧化铁的提取提高了废物的附加值并且节约了资源。因此废物的提取利用增加了废物再利用的附加值，实现了循环经济再利用的模式和环境无污染、无危害、无浪费的“三无”模式。

由于目前技术上的瓶颈，未能对其废料进行回收再利用，是再利用领域庞大的空白。因此，从阳极废物中以物理法提取和化学法提纯相结合对各种有用物料的分离提取技术工艺是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种电解铝阳极废料分离回收方法，本方法运用各种手段，完成废料中各种物质（焦碳、铁、冰晶和氧化铝）分离提纯，使各物质最终达到各工业应用的级别。整流程分选成本低、劳动力需求量小、实现了工业自动化流水生产。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种电解铝阳极废料分离回收方法,其特征在于依次进行以下步骤：

a将原料（电解铝废阳极料）通过送料装置依次送入由不同筛选设备组成的筛选系统中，进行不同粒度的分级（各筛选分级的粒度具有不确定性，以物料筛分粒度相差较小而有利于下步分选为准），分级分为3～7等级；

b将F＞F1（指粒度大小即直径或长度，下同）的炭物经输送机送至物料仓炭收集备用（大块物料全部为焦碳块，此类焦碳块所含灰粉极少，无需再次加工分选，可直接利用）；

c将F2≤F≤F1的物料用组合圆筒筛吸尘筛进行筛选分级（在筛选的同时各物料在组合圆筒除尘筛中互相碰撞摩擦，使焦碳表面附着结合的冰晶石或氧化铝受到摩擦脱落），分为2～3等级；

其中，在物料输送的同时通过磁选设备把磁性物提取，再经过人工分选或磁性分选把大块纯铁质物分出，把较小的含磁性物的物料进行破碎、磨粉和磁选，把磁性物中的非磁性物分离出来；

将F≥F2的物料，分级后，经人工分选或色选机或光分选机分离成碳物和非碳物；

d把F3≤F＜F2的物料，通过多层振动筛机进行5～7等级筛选分级后，把分级后的物料分别通过各自电选设备，分离为碳物及非碳物，把碳物提取分离出；

e把电选分出的非碳物和b步骤中分选出的F≥F2非碳物，通过破碎机进行破碎，破碎后进入磨粉设备进行细磨，磨出的粉进行筛选，把粒度F≥F3的物料返回磨机进行再次磨粉，使磨粉后的粒度F＜F3。

f把F＜F3的物料和其他环节产生的F＜F3的物料，再经过浮选设备，浮选时加入浮选药剂，使焦碳和非碳物（冰晶石和氧化铝）分离开，焦碳经多次浮选分离后进行脱水、烘干形成纯净的干碳粉，并分离出非碳物（冰晶石和氧化铝），从而把碳和非碳物分离开（浮选所用的水和浮选药剂可全部循环利用）；

g把非碳物（冰晶石和氧化铝）送入反应釜，加入非碳物重量4～10倍的含氟盐酸，再加热温度至50～100℃，搅拌反应0.5～3小时达到反应充分后排出机外，再经过过滤、脱液，把脱液后的物料进行水洗，水洗后进行脱水（各液体处理后可循环使用），烘干，得到干的高纯冰晶石。

各步骤中：粒度的标准为F1：12cm～14cm；F2：25mm～35mm；F3：50目（0.28mm）。（各筛选分级的粒度具有不确定性，以物料筛分粒度相差较小而有利于下步分选为准，比如其中，粒度的标准为F1：13cm；F2：30mm；F3：50目）

本发明的目的可通过以下方式进一步实现：

所述的筛选设备指：振动筛、圆筒筛、多层振动筛、组合圆筒筛吸尘筛之一种。

所述的各筛选设备、粉碎设备都有配合的除尘设备。

所述的破碎机指锤式破碎机、鄂式破碎机、对辊式破碎机、锥湿破碎机之一。

所述的磨粉设备指涡流磨、振动磨、球磨机、对辊磨机之一种。

所述的浮选药剂指捕收剂、起泡剂、调整剂之一种或混合。

所述的振动筛下侧有收尘系统和储料仓，振动筛孔可根据物料筛选要求的粒度来调整，振动筛为活动型，一端固定在仓体一侧，并有橡胶弹簧支撑，另一端安置在仓体橡胶弹垫上，并有活动轴与机体连接；振动筛由上端拉动定时为筛网上的物料进行清理，振动筛拉至大于垂直角度后侧，使物料自动脱落为止，物料落至下端橡胶皮垫上，使大焦碳块物料直径或长度达到F≤F1（以具体物料而定粒度），F＞F1的物料通过机下皮带输送机运至机外。

本发明的有益效果是：本方法针对电解铝阳极原始物料中根据各物质的物理性质和化学性质，运用各种手段如：圆筒筛选机、振动筛选机、光分选、色选、手选、磁选、电选、破碎磨粉、浮选、反应釜、脱水、烘干等一系列工艺完成废料中各种物质（焦碳、铁、冰晶和氧化铝）分离提纯，使各物质最终达到各工业应用的级别。整流程分选成本低、劳动力需求量小、实现了工业自动化流水生产。

附图说明

图1～图5为本发明路线示意图，

图6为磁性物处理路线示意图，

图7为炭物处理路线示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，并使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

实施例：

如图1～5所示，其中图1为总图，由于图宽度太大，分为四部分，四部分各为一张图（图2～图5），四图合并为完整的本发明路线示意图。电解铝废渣，上料（铲车1），收尘储料仓2，自动输送机3，振动收尘机筛4，分离为大于13厘米的炭物和小于或等于13厘米的物料，其中：大于13厘米的炭物经输送机5送至物料仓炭C1；物料仓炭C1收集备用；小于或等于13厘米的物料，经磁选输送机6A分离为磁性物L1，其余再经组合圆筒风选筛7，按颗粒大小分解为7～13厘米物料（大于7厘米、小于或等于13厘米，不含7厘米），3～7厘米物料（大于或等于3厘米，小于或等于7厘米），3厘米以下物料（不含3厘米）三种；其中，

7～13厘米物料经输送机8输送至料仓9，再经输送机10，经色选机、手工分选或光分离方法分离出纯炭C2，电解质和非炭物A1；纯炭C2收集备用；

3～7厘米物料经输送机11输送至料仓12，再经输送机13，经色选机、手工分选或光分离方法分离出纯炭C3，电解质和非炭物A2；纯炭C3收集备用；

3厘米以下物料经磁选输送机6B分离为磁性物L2、多层振动风选机14。多层振动风选机14按颗粒大小分离为五种：

其一，20～30毫米（大于或等于20毫米，小于30毫米），经送料机16；

其二，10～20毫米（大于或等于10毫米，小于20毫米），经送料机17；

两种大小颗粒分别送至组合式料仓18的相分隔的两个仓体内，仓体下部有控制调节板，其可控制物料的释放；释放至送料机19送至提升机20，再经电选机21，分离出纯炭C4和少量炭和杂物，其中，纯炭C4收集备用；少量炭和杂物经上料机22输送至电选机23，电选机23分离出炭和少量杂物及电解质和杂物A3，其中，炭和少量杂物经提升机24返回电选机21；

其三，5～10毫米（大于或等于5毫米，小于10毫米），经送料机25；

其四，3～5毫米（大于或等于3毫米，小于5毫米），经送料机26；

两种大小颗粒分别送至组合式料仓27的相分隔的两个仓体内，仓体下部有控制调节板，其可控制物料的释放；释放至送料机28送至提升机29，再经电选机30，分离出纯炭C5和少量炭和杂物，其中，纯炭C5收集备用；少量炭和杂物经上料机31输送至电选机33，电选机33分离出炭和少量杂物及电解质和杂物A4，其中，炭和少量杂物经送料机32返回电选机30；

其五，小于3毫米的物料经多层振动风选筛15分离为大小不同的三种物料：

其一，1～3毫米（大于或等于1毫米，小于3毫米），经送料机34；

其二，0.5～1毫米（大于或等于0.5毫米，小于1毫米），经送料机35；

两种大小颗粒分别送至组合式料仓36的相分隔的两个仓体内，仓体下部有控制调节板，其可控制物料的释放；释放至送料机37送至提升机38，再经电选机39，分离出纯炭C6和少量炭和杂物，其中，纯炭C6收集备用；少量炭和杂物经上料机40输送至电选机41，电选机41分离出炭和少量杂物及电解质和杂物A5，其中，炭和少量杂物经送料机42返回电选机39；

其三，0.5以下物料D2；

收尘储料仓2、振动收尘机筛4、组合圆筒风选筛7、多层振动风选机14、多层振动风选机15产生的尘土经收尘设备65收集形成细电解质废渣D1；

A1、A2、A3送至破碎机43，经破碎后，与A4、A5一同经送料机44，送至磨粉机45磨粉，进入一道集料器46及二道集料器49，其中，进入一道集料器46的大部分的小于或等于60目物料直接转入二道集料器49；大于60目物料经一道集料器46下沉收集的物料再投入振动筛48，分为两种：大于60目物料与小于或等于60目物料，

其中，大于60目物料返回磨粉机45；

小于或等于60目物料，与直接进入二道集料器49的物料合并，通过送料机50送至浮选机51，加入浮选药剂（搜捕剂、起泡剂、调整剂等），再进入浮选机52，进入沉淀池53（浮选机51和浮选机52由沉淀池53供水），沉淀后形成湿炭与湿电解质；其中，湿炭经脱水机54脱水后，进入烘干机55烘干形成炭C7；湿杂物经脱水机56（各脱水机废液体进入沉淀池53沉淀后使用），脱水后烘干再经过电选30C分离出纯净冰晶石和杂质送至反应釜57（反应釜由储液罐提供化学药物――含氟盐酸，经反应后的药物返回储液罐）（反应釜反应条件是：加热50～100℃，再加入数倍的含氟盐酸进行搅拌反应，从而得到纯度高的冰晶石），经石晶冰湿，脱液机58（脱液后的化学药物返回储液罐）后送料机59送入水洗机60（水洗机60由蓄水池供水，水洗后的水再返回至蓄水池），经送料机61送入脱水机62脱水后进入送料机63，废水含酸性，经碱化中和处理达标后排放；再送入烘干机64烘干，形成高纯度冰晶石。

同时，D1、D2经送料机47投入振动筛48；

C1、C2、C3、C4、C5各类炭可直接出售；C6、C7按一定比例混合加入沥青经搅拌机搅拌、由养料机送至挤压机进行挤压成块（方形或正方形），经焙烧，制成碳素块。参见图7。

磁性物L1、L2通过分选把大块铁物除去后再把氧化铁与碳结合物经过粉碎、磨粉、筛选和磁选分离出纯碳和氧化铁。参见图6。

其中：

储料仓2进口上端有收尘吸风口，当物料进仓时风道上端电磁阀打开，并进行收尘，储料仓为全封闭式，仓下端出料口有调节板，仓下板有橡胶板铺底。

振动收尘筛4下两侧有收尘系统，并且振动筛网由上端在拉动定时为筛网上的物料进行清理，筛网拉至垂直角度应30°左右，使物料自动落下，并落至下端传输带上。振动收尘筛上端振动筛定时垂直拉起使振动筛与竖垂直线达到一定角度，把振动筛上的各物料自由落至下端橡胶垫上，并由下端输送机输送出。

磁选输送机6A、6B上端为磁辊，磁辊下方设置集料箱，用于收集磁性物料。

组合圆筒风选筛由上端进料，机内有两组以上圆筒筛由上而下垂直排列，机上端有收尘口，设备自上而下进行筛选，把筛选合格的物料排出机外，并把需再次筛选的物料送至下一圆筒筛内进行筛分。机器在筛选过程中因各种物料在机内互相滚动摩擦，使大块物料外表粘附的非碳物进行筛选的同时因摩擦而脱落。

物料粒度大于3毫米以上，可用皮带式送料设备，因皮带式送料设备不易损坏原物料粒度，且不易使电解质外表附着细炭粉；物料粒度小于3毫米的可用螺旋送料设备。

多层振动风选筛按筛孔的大小由上至下分为若干层，粒度小的物料自动落入下面的筛上进行进一步筛选，各筛机均有收尘设备。

破碎机43可以选择锤式、对辊式、颚式、锥式等一种。

磨粉机45可以选择涡流式、振动式、球磨式、对辊式等一种。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电解铝阳极废料分离回收方法,其特征在于依次进行以下步骤：

a将原料通过送料装置依次送入由不同筛选设备组成的筛选系统中，进行不同粒度的分级，分级分为3～7等级；

b将F＞F1的炭物经输送机送至物料仓炭收集备用；

c将F2≤F≤F1的物料用组合圆筒筛吸尘筛进行筛选分级，分为2～3等级；

其中，在物料输送的同时通过磁选设备把磁性物提取，再经过人工分选或磁性分选把大块纯铁质物分出，把较小的含磁性物的物料进行破碎、磨粉和磁选，把磁性物中的非磁性物分离出来；

将F≥F2的物料，分级后，经人工分选或色选机或光分选机分离成碳物和非碳物；

d把F3≤F＜F2的物料，通过多层振动筛机进行5～7等级筛选分级后，把分级后的物料分别通过各自电选设备，分离为碳物及非碳物，把碳物提取分离出；

e把电选分出的非碳物和b步骤中分选出的F≥F2非碳物，通过破碎机进行破碎，破碎后进入磨粉设备进行细磨，筛选，把粒度F≥F3的物料返回磨机进行再次磨粉，使磨粉后的粒度F＜F3；

f把F＜F3的物料和其他环节产生的F＜F3的物料，再经过浮选设备，浮选时加入浮选药剂，使焦碳和非碳物分离开，焦碳经多次浮选分离后进行脱水、烘干形成纯净的干碳粉，并分离出非碳物；

g把非碳物送入反应釜，加入非碳物重量4～10倍的含氟盐酸，再加热温度至50～100℃，搅拌反应0.5～3小时，再经过过滤、脱液，把脱液后的物料进行水洗，脱水，烘干，得到干的高纯冰晶石；

各步骤中，粒度的标准为：F1：12cm～14cm；F2：25mm～35mm；F3：50目。

2.根据权利要求1所述的电解铝阳极废料分离回收方法,其特征在于：所述的筛选设备指：振动筛、圆筒筛、多层振动筛、组合圆筒筛吸尘筛之一种。

3.根据权利要求1所述的电解铝阳极废料分离回收方法,其特征在于：所述的各筛选设备、粉碎设备都有配合的除尘设备。

4.根据权利要求1所述的电解铝阳极废料分离回收方法,其特征在于：所述的破碎机指锤式破碎机、鄂式破碎机、对辊式破碎机、锥湿破碎机之一；所述的磨粉设备指涡流磨、振动磨、球磨机、对辊磨机之一种。

5.根据权利要求1所述的电解铝阳极废料分离回收方法,其特征在于：所述的浮选药剂指捕收剂、起泡剂、调整剂之一种或混合。

6.根据权利要求1所述的电解铝阳极废料分离回收方法,其特征在于：所述的振动筛下侧有收尘系统和储料仓，振动筛孔可根据物料筛选要求的粒度来调整，振动筛为活动型，一端固定在仓体一侧，并有橡胶弹簧支撑，另一端安置在仓体橡胶弹垫上，并有活动轴与机体连接；振动筛由上端拉动定时为筛网上的物料进行清理，振动筛拉至大于垂直角度后侧，使物料自动脱落为止，物料落至下端橡胶皮垫上，使大焦碳块物料直径或长度达到F≤F1，F＞F1的物料通过机下皮带输送机运至机外。

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