CN104438280A

CN104438280A - 一种铝电解废旧阴极选分方法

Info

Publication number: CN104438280A
Application number: CN201410561966.2A
Authority: CN
Inventors: 赵俊学; 张涛; 贾柏林; 张崇辉; 胡晓滨; 施瑞盟; 唐雯聃; 方钊; 刘铁中
Original assignee: BEIJING SOURCES WEIYE TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING SOURCES WEIYE TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-03-25

Abstract

本发明涉及一种铝电解废旧阴极选分方法。该方法包括对分拣后的废旧阴极进行破碎混匀处理，得到废旧阴极碎块；将废旧阴极碎块磨碎得到碎矿；用水浸泡碎矿，之后固液分离得到溶出后的矿体；对溶出后的矿体进行浮选处理，分别得到碳产品和电解质产品。该方法对废旧阴极采用破碎、混匀后再磨矿的方式，可以保证处理物料组成等的均匀性，有利于提高处理效果，同时对磨碎的废旧阴极材料采用溶出处理，溶解分离可溶部分，消除其对后续浮选作业的影响，溶出处理后的废旧阴极料无需调节PH，可直接进行浮选。本发明的方法综合回收铝电解废旧阴极的方法简单易行，生产成本低，生产指标好。

Description

一种铝电解废旧阴极选分方法

技术领域

本发明涉及电解铝废旧阴极综合回收利用和环保技术领域，是一种电解铝废旧阴极分离、提纯方法，此方法适合电解铝废旧阴极的综合回收利用。

技术背景

在铝电解生产过程中，炭素阴极由于氟和钠等杂质的渗透而膨胀报废，每隔3～5年需进行大修更换，大修过程中产生的废旧阴极是铝行业产生的主要固体废弃物之一。据报道，每生产一吨铝，大约产生废旧阴极30～50kg。随着铝产量的逐年增加，我国每年产出大量的废旧阴极。以2013年为例，电解铝年产量达到2195万吨，产出废旧阴极为65.85～131.7万吨，其排放量不可小视。

铝电解废旧阴极的主要成分有碳、冰晶石、氟化钠、氧化铝、氟化钙，以及少量的碳化铝、氮化铝、铝铁合金和少量氰化物。当前，我国废旧阴极主要采取堆放或安全填埋的方式进行处理，由于其中含有可溶氟化物以及剧毒的氰化物，势必会随雨水渗入地下，从而对土壤和地下水造成污染，危害周围居民的健康。由此可见，废旧阴极是一种有毒废弃物，必须对其中的有害物质进行处理。同时，碳和冰晶石、氟化钠、氧化铝、氟化钙等又是有价物质，如能对其进行回收利用，将产生巨大的经济效益，这符合国家可持续发展战略要求。

目前有一些浮选厂对废旧阴极进行了综合回收，首先对废旧阴极进行简单的分拣，把其中较大块的铝片和电解质块拣出回收，炭块经破碎磨细后进入浮选程序。浮选精矿含炭量在80%左右，作为燃料出售，浮选尾矿中电解质纯度约为80～90%，出售给冰晶石生产商与冰晶石勾兑或者由铝电解厂回收在电解槽中使用。浮选废水未经处理直接排放。该工艺存大的主要问题是：

（1）浮选废水未经处理直接排放，造成环境污染。

（2）浮选作业矿浆中存在大量离子，影响选别指标。

专利CN101480658A提出采用浮选法综合处理废旧阴极，采用湿磨进行磨矿，磨矿作业与浮选作业的废水集中后再处理，废水处理量大，而且废水中含有大量离子，影响浮选指标；浮选过程中调节矿浆PH需要使用盐酸或硫酸，增加成本。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，对铝电解废旧阴极的综合回收提供更加可行的工艺流程。该方法通过对废旧阴极的前期处理，去除了干扰离子的影响，使得后续的浮选作业环境得到优化，浮选指标得到提高。

为了实现上述任务，一种铝电解废旧阴极选分方法，该方法包括以下步骤：

步骤1.破碎混匀处理：对分拣后的一定量的废旧阴极进行破碎混匀处理，得到废旧阴极碎块；

步骤2.磨矿处理：将废旧阴极碎块磨碎得到碎矿；

步骤3.溶出处理：用水浸泡碎矿，浸泡时间不低于1小时，之后固液分离得到溶出后的矿体；

步骤4.浮选处理：对溶出后的矿体进行浮选处理，分别得到碳产品和电解质产品，浮选处理时采用的调整剂为硅酸钠，捕收剂为煤油，起泡剂为2号油。

进一步，步骤2中，所述碎矿中粒度小于0.074mm的部分占70%～90%。

进一步，步骤3：溶出处理时碎矿质量占水和碎矿总质量的百分比为50%～60%。

进一步，浮选处理时，矿浆浓度为10%～30%，硅酸钠用量为每吨废旧阴极加入500～3000克，捕收剂煤油用量为每吨废旧阴极200～1000克，起泡剂2号油用量为每吨废旧阴极100～500克。

进一步，磨矿处理采用雷蒙磨干磨。

进一步，溶出处理后的废水中加入CaCl₂处理后可循环用于溶出处理，加入量为10-40kg/t水，处理后的水可循环用于溶出处理及选矿。

与现有技术相比，本申请的优点在于：

（1）对废旧阴极采用破碎、混匀后再磨矿的方式，可以保证处理物料组成等的均匀性，有利于提高处理效果。

（2）对磨碎的废旧阴极材料采用溶出处理，溶解分离可溶部分，消除其对后续浮选作业的影响。

（3）溶出处理后的废旧阴极料无需调节PH，可直接进行浮选。

（4）磨矿采用雷蒙磨干磨，可保证颗粒度均匀。

（5）溶出处理后的废水经水处理后可循环使用。

综上，本发明综合回收铝电解废旧阴极的方法简单易行，生产成本低，生产指标好。

附图说明

图1为本发明提出的综合回收铝电解废旧阴极的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例1 ：年产20万吨铝的电解铝生产企业的废旧阴极利用

（1）基本情况：

年生产能力20万吨的电解铝厂，采用300kA大型预焙槽电解技术和预焙阳极焙烧技术。年废旧阴极产生量8000吨。参考阴极成分如下：碳含量33%～65%，石墨化程度高达70%～88%；电解质成分含量为65%～32%。

（2）应用方式

对收集的废旧阴极采用破碎、混匀后，进行细碎、磨矿处理，将废旧阴极磨至0.074mm以下占70%。

设置两个溶出池（A、B池），交替作业。

磨矿后，废旧阴极粉料加入溶出池A进行溶出处理，调节溶出浓度（碎矿质量占水和碎矿总质量的百分比）为50%，溶出时间120分钟以上。待沉淀后将上层澄清水放出，进行固液粗分离，然后抓取溶出池A中的沉淀物料直接进入浮选作业。对溶出池B投料按相同方式进行溶出作业。

浮选过程调节浮选矿浆浓度为25%，采用硅酸钠为调整剂，煤油为捕收剂，2号油为起泡剂，其中硅酸钠用量为每吨废旧阴极加入1000g，煤油用量为每吨废旧阴极加和800g，2号油用量为每吨废旧阴极加入300g；选分过程废水循环利用。

选分得到的产品指标如下表所示。

表1 浮选主要技术指标

产品名称	碳质材料中C品位（%）	C回收率（%）	电解质中碳含量（%）
				精矿	81.23	97.64	低于9%

溶出作业的废水中按照每吨水30kg加入CaCl₂处理后进入选分系统循环使用。

（3）应用结果

可得到碳含量81%以上高石墨化碳粉，直接作为产品出售。富含电解质的“尾矿”经进一步除碳后返回铝电解工艺。利用本申请，拆解废旧阴极利用率可达到95%以上。

实施例2 ：年产60万吨电解铝企业的应用

（1）基本情况

年生产能力60万吨的电解铝厂，采用300kA大型预焙槽电解技术和预焙阳极焙烧技术。年废旧阴极产生量20000～24000吨。参考阴极成分如下：碳含量42～69%，石墨化程度高达70～88%；电解质成分含量为58～31%。

（2）应用方式

采用破碎设备进行破碎处理，采有磨矿设备进行磨矿处理，将废旧阴极磨至0.074mm以下占85%。

设置两个溶出池（A、B池），交替作业。磨矿后，废旧阴极粉料加入溶出池A进行溶出处理，调节溶出浓度为60%，溶出时间120分钟以上。待沉淀后将上层澄清水放出，进行固液粗分离，然后抓取溶出池A中的沉淀物料直接进入浮选作业。对溶出池B投料按相同方式运行。

浮选过程调节浮选矿浆浓度为20%，采用硅酸钠为调整剂，煤油为捕收剂，2号油为起泡剂，其中硅酸钠用量为每吨废旧阴极加入800g，煤油用量为每吨废旧阴极加和700g，2号油用量为每吨废旧阴极加入250g；

选分得到的产品指标如表2所示。

表2 浮选主要技术指标

产品名称	碳质材料中C品位（%）	C回收率（%）	电解质中碳含量（%）
				精矿	82.10	96.52	低于8%

溶出作业的废水中按照40kg/t水加入CaCl₂处理后可循环使用。

（3）应用结果

可得到碳含量82%以上高石墨化碳粉，直接作为产品出售。富含电解质的“尾矿”交给协作厂家，经低温煅烧除碳后返回铝电解工艺。拆解废旧阴极利用率达到95%以上。

实施例3 ：年产100万吨的电解铝的产业园区的应用

（1）基本情况

铝产业园区，年电解铝生产能力100万吨。采用200～350kA大型预焙槽电解技术和预焙阳极焙烧技术。年废旧阴极产生量38000～46000吨。参考阴极成分如下：碳含量38～67%，石墨化程度高达70～88%；电解质组分含量为62｀33%。

（2）应用方式

采用破碎设备进行破碎处理，采有磨矿设备进行磨矿处理，将废旧阴极磨至0.074mm以下占90%。

设置两个溶出池（A、B池），交替作业。

磨矿后，废旧阴极粉料加入溶出池A进行溶出处理，调节溶出浓度为60%，溶出时间120分钟以上。待沉淀后将上层澄清水放出，进行固液粗分离，然后补水后用泥浆泵打入选矿系统进行选矿作业。在对溶出池A中物料进行选分开始后，对溶出池B投料按相同方式运行。

选矿过程调节浮选矿浆浓度为15%，采用硅酸钠为调整剂，煤油为捕收剂，2号油为起泡剂，其中硅酸钠用量为每吨废旧阴极加入900g，煤油用量为每吨废旧阴极加和600g，2号油用量为每吨废旧阴极加入200g；选分得到的产品指标如表3所示。

表3 浮选主要技术指标

产品名称	碳质材料中C品位（%）	C回收率（%）	电解质中碳含量（%）
				精矿	82.83	97.64	低于8%

溶出作业的废水按照20kg/t水加入CaCl₂处理后可循环使用。

（3）应用结果

可得到碳含量81%以上高石墨化碳粉，直接作为产品出售。富含电解质的“尾矿”经低温煅烧除碳后返回铝电解工艺。拆解废旧阴极综合利用率达到98%以上。

Claims

1.一种铝电解废旧阴极选分方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤2.磨矿处理：将废旧阴极碎块磨碎得到碎矿；

步骤4.浮选处理：对经步骤3溶出后的矿体进行浮选处理，分别得到碳产品和电解质产品，浮选处理时采用的调整剂为硅酸钠，捕收剂为煤油，起泡剂为2号油。

2.如权利要求1所述的铝电解废旧阴极选分方法，其特征在于，所述步骤2中，所述碎矿中粒度小于0.074mm的部分占70%～90%。

3.如权利要求1所述的铝电解废旧阴极选分方法，其特征在于，溶出处理时碎矿质量占水和碎矿总质量的百分比为50%～60%。

4.如权利要求1所述的铝电解废旧阴极选分方法，其特征在于，所述步骤4中浮选处理时，矿浆浓度为10%～30%，硅酸钠用量为每吨废旧阴极加入500～3000克，捕收剂煤油用量为每吨废旧阴极200～1000克，起泡剂2号油用量为每吨废旧阴极200～500克。

5.如权利要求1所述的铝电解废旧阴极选分方法，其特征在于，磨矿处理采用雷蒙磨干磨。

6.如权利要求1所述的铝电解废旧阴极选分方法，其特征在于，溶出处理后的废水中加入CaCl₂处理后可循环用于溶出处理，加入量为10-40kg/t水，处理后的水可循环用于溶出处理及选矿。