CN102976382B - 一种电解铝废料再生冰晶石的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种电解铝废料再生冰晶石的方法，将电解铝废料破碎粉磨至200~300目，加入到浓度为1.5~3mol/L的盐酸中，配制成质量百分比为20~30%的料液，搅拌浸出30~120分钟，浸取温度为10~40℃；酸浸完毕后，在上述料液中加入萃取剂，搅拌混合萃取3~5分钟后静置分层；将油层过滤收集作为下批油相重复使用，滤渣回收；将料液过滤，滤液作为下批酸浸液重复利用；滤饼水洗、干燥即得到冰晶石产品。本项目研发的再生冰晶石新工艺具有能耗少、成本低、产率高、易操作等优点，用于电解铝行业，既减少了对战略性资源萤石的消耗，又使电解铝废料达到资源化处理，大大降低含氟含氰废料对周围环境、土壤和地下水的污染，这对我国矿产资源的合理利用、电解铝行业的可持续性发展和环境保护工作具有十分重要的意义。
Description
技术领域
本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种电解铝废料再生冰晶石的方法。
背景技术
冰晶石又名氟铝酸钠（Na3AlF6），是电解铝生产的主要助熔剂。电解铝废料主要由石墨和电解质组成，其中电解质包括冰晶石和其它氟化盐，都是可以回收利用的矿产资源。
近年来，由于铝工业的投资热潮，刺激了电解铝的生产规模。我国电解铝电解铝产量已从2000年的282万吨增加至2008年的1376万吨，增长了约3.8倍。目前河南省电解铝产量为188万吨，占全国总产量的34%，拥有中铝中州分公司、河南分公司、伊川电力、神火集团、万基铝业、天元铝业等二十多家电解铝生产企业。其中，郑州、洛阳、三门峡、焦作地区集中了全省70%的电解铝产能，形成了国内最大的铝工业区。随着电解铝产量的增加，电解过程中产生的固体废弃物，如废阴（阳）极炭块、废耐火砖、废保温砖、废保温炉渣的产量也迅速增加。通常情况下，每生产l万吨电解铝将产生100吨废炭素材料、80吨废耐火材料以及一定数量的保温材料。
目前，我国电解铝行业每年产生的固体废弃物约为25万吨，并有200多万吨的累积堆存。在现有技术条件下，电解铝厂主要是采用露天堆放或直接土壤填埋的方法处理电解铝固体废弃物（废料），不仅占用了大量土地，造成资源的极大浪费，而且严重污染环境。电解铝废料含有的可溶性氟化物、氰化物还会随雨水流入江河，渗入地下污染土壤和地下水、地表水，对周围生态环境、人类健康和动植物生长造成极大危害。因此，要实现电解铝行业的可持续性发展，必须依靠科技进步开展电解铝固体废弃物的无害化处理技术研究。
现有技术中对电解铝废料的回收方法有：（1）通过简单的浮选从废料中粗分离碳以及回收碳渣中的小部分含氟废料，其余废料中的各种主要成分（冰晶石、氧化铝、碳粉及其它有害杂质）不能完全分离且流失严重，产品的产率和纯度低，铁、硅、碳严重超标，无法达到工业应用级别；（2）通过化学方法去除铁。由于废料中的铁有一部分是以铁的氟化盐形式存在的，而氟化盐具有很高的化学稳定性，因此化学法除铁具有很大的难度，且处理成本很高；（3）通过磁选方式分离铁。由于电解铝废料的组分复杂，普通的磁选机分离效果不好，而梯度磁选或超导磁选机设备投入巨大，能耗和成本高；（4）焙烧。由于电解铝废料中含有大量炭和氟化物，氟化物可作为溶剂，炭可作为燃料燃烧掉。但是，焙烧需要1000℃以上的高温才能实现。而且在燃烧过程中，废料中的挥发氟化物和灰尘危害工人健康，严重污染环境，其余杂质仍保留灰分中没被去除。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述技术问题，提供一种电解铝废料再生冰晶石的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
本发明的电解铝废料再生冰晶石的方法，将电解铝废料破碎粉磨至200~300目，加入到浓度为1.5~3mol/L的盐酸中，配制成质量百分比为20~30%的料液，搅拌浸出30~120分钟，浸取温度为10~40℃；酸浸完毕后，在上述料液中加入萃取剂，搅拌混合萃取3~5分钟后静置分层；将油层过滤收集作为下批油相重复使用，滤渣回收；将料液过滤，滤液作为下批酸浸液重复利用；滤饼水洗、干燥即得到冰晶石产品。
所述的萃取剂为松醇油、己醇、轻质油、液体石蜡中的至少一种，或是上述四种油中任意两种或三种成分所组成的混合油。
本发明基于“循环酸溶萃取”原理，将电解铝生产过程产生的含氟废料中的铁、硅、碳等杂质元素进行有效分离去除后再生冰晶石，而酸性溶剂和萃取剂可以循环反复利用。该工艺具有能耗少、成本低、产率高、易操作等优点，产品质量达到国标要求。本例的产品收率为88~92%，高出多次浮选工艺10%以上，铁、硅、碳等杂质含量均低于多次浮选工艺，能达到 GB/T 4291-1999二级以上标准。目前，国内外市场还未见有相同（似）的工艺问世，也未见有文献和专利报导。
以日产20吨再生冰晶石的企业规模核算：生产成本（包括原料）2500元/吨，优质再生冰晶石市场价5000元/吨以上，则每年的产值为3600万元以上，利润1000万元/年以上，经济效益显著。
本发明的再生冰晶石新工艺具有能耗少、成本低、产率高、易操作等优点，用于电解铝行业，既减少了对战略性资源萤石的消耗，又使电解铝废料达到资源化处理，大大降低含氟含氰废料对周围环境、土壤和地下水的污染，这对我国矿产资源的合理利用、电解铝行业的可持续性发展和环境保护工作具有十分重要的意义。
具体实施方式
以下实施例用来说明本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
实施例1
按照工艺流程，从电解铝废料中再生冰晶石，具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨：用破碎机将电解铝废料破碎至粒径小于10mm的颗粒，再细磨过筛，收集200~300目的粉体。
2、酸溶浸取：将粉磨后电解铝废料加入到浓度为3mol/L的盐酸中，配制成质量百分比为30%的料液，搅拌浸取50分钟，浸取温度为20℃。
3、油相萃取：酸浸完毕后，在上述料液中加入松醇油，松醇油和料液的体积比为1:4，搅拌混合萃取4分钟后静置分层。
4、产品提取：将油层过滤收集作为下批油相重复使用，滤渣作为碳泥回收；将料液过滤，滤液作为下批酸浸液重复利用；滤饼水洗、干燥即得到冰晶石产品。产品收率为90.6%，产品中F含量为51.9%，Al含量为14.3%，Na含量为26.3%，SiO2含量为0.3%, Fe2O3含量为0.04%。
实施例2
按照工艺流程，从电解铝废料中再生冰晶石，具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨：用破碎机将电解铝废料破碎至粒径小于10mm的颗粒，再细磨过筛，收集200~300目的粉体。
2、酸溶浸取：将粉磨后电解铝废料加入到浓度为1.5mol/L的盐酸中，配制成质量百分比为20%的料液，搅拌浸取100分钟，浸取温度为10℃。
3、油相萃取：酸浸完毕后，在上述料液中加入松醇油和己醇（体积比为1:1），混合油和料液的体积比为1:3，搅拌混合萃取3分钟后静置分层。
4、产品提取：将油层过滤收集作为下批油相重复使用，滤渣作为碳泥回收；将料液过滤，滤液作为下批酸浸液重复利用；滤饼水洗、干燥即得到冰晶石产品。产品收率为91.7%，产品中F含量为52.4%，Al含量为14.8%，Na含量为27.4%，SiO2含量为0.3%, Fe2O3含量为0.05%。
实施例3
按照工艺流程，从电解铝废料中再生冰晶石，具体包括以下步骤：
1、破碎粉磨：用破碎机将电解铝废料破碎至粒径小于10mm的颗粒，再细磨过筛，收集200~300目的粉体。
2、酸溶浸取：将粉磨后电解铝废料加入到浓度为2mol/L的盐酸中，配制成质量百分比为25%的料液，搅拌浸取30分钟，浸取温度为40℃。
3、油相萃取：酸浸完毕后，在上述料液中加入液体石蜡，松醇油和料液的体积比为1:5，搅拌混合萃取5分钟后静置分层。
4、产品提取：将油层过滤收集作为下批油相重复使用，滤渣作为碳泥回收；将料液过滤，滤液作为下批酸浸液重复利用；滤饼水洗、干燥即得到冰晶石产品。产品收率为91.6%，产品中F含量为51.2%，Al含量为13.3%，Na含量为26.8%，SiO2含量为0.2%, Fe2O3含量为0.04%。
Claims (4)
1.一种电解铝废料再生冰晶石的方法，其特征在于：将电解铝废料破碎粉磨至200~300目，加入到浓度为1.5~3mol/L的盐酸中，配制成质量百分比为20~30%的料液，搅拌浸出30~120分钟，浸取温度为10~40℃；酸浸完毕后，在上述料液中加入萃取剂，搅拌混合萃取3~5分钟后静置分层；将油层过滤收集作为下批油相重复使用，滤渣回收；将料液过滤，滤液作为下批酸浸液重复利用；滤饼水洗、干燥即得到冰晶石产品。
2.根据权利要求1所述的电解铝废料再生冰晶石的方法，其特征在于：加入的萃取剂和料液的体积比为1:3~1:5。
3.根据权利要求1或2所述的电解铝废料再生冰晶石的方法，其特征在于：所述的萃取剂为松醇油、己醇、轻质油、液体石蜡中的至少一种。
4.根据权利要求1或2所述的电解铝废料再生冰晶石的方法，其特征在于：所述的萃取剂为松醇油、己醇、轻质油、液体石蜡中任意两种或三种成分组成的混合油。
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