CN106917110A - 一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法 - Google Patents

一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，球磨粉碎电解铝废旧阳极渣，高温处理，使电解质组分熔融为液态；液态电解质处于下层占绝大部分，碳粉漂浮在上层，液态电解质通过物料仓底部的放料口流入到集料箱中，控制液位避免碳粉随液态电解质流入到集料箱中，实现两种组分的分离。本发明工艺简单，操作简易，成本低，回收的电解质品位高，可以实现电解铝工业的再利用，得到的碳粉可以用作燃料。

Description

一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法
技术领域
本发明属于电解废料回收技术领域，具体涉及一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法。
背景技术
我国电解铝工业每年会产生大量的废阳极渣，具不完全统计，每年会产生25万吨固废，过去多年来堆存的固废约200万吨。这些固废中绝大部分为废阳极渣，阳极渣产生于电解铝过程中铝液与阳极碳的反应剥落，掉落在电解液中混杂大量的电解液。其组成主要是碳粉和电解质。由于不能有效的分离回收,只能大量的堆积或掩埋于土壤之中。电解质中含有氟化钠，氟化镁和冰晶石等含氟化合物。长期以来经过风吹日晒雨淋，这些氟化物溶于水中浸入到土壤污染环境。给人们生产生活带来很大麻烦。成为当前电解铝工业迫切需要解决的一大问题，国内一些研究单位先后开展关于阳极渣的处理技术开发。但是这些技术开发仍然有相当大的进一步开发空间，比如将有价值的组分碳粉和电解质分离回收得到高纯度的碳粉和电解质。使之能够直接回用到工业中作为原材料生产产品，或者直接回用到电解铝工业中，实现资源的循环利用。当前电解铝工业需要的是其内部含有的有价组分，如高纯碳粉可以再次做电解铝的阴极或阳极。高纯电解质可以回用到电解铝工业中使用。因此，一种能够实现有价组分分离回收的新技术十分需要。
发明内容
本发明针对电解铝工业当前面临的这一问题，利用浮选和低温煅烧相结合的方法，实现电解铝废阳极渣中有价组分的分离回收。
本发明为实现上述目的而采取的技术方案为：
一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，将电解铝废旧阳极渣粉碎成阳极渣粉末，高温处理，使电解质组分熔融为液态，液态电解质处于下层，碳粉漂浮在上层，液态电解质通过物料仓底部的放料口流入到集料箱中，控制液态电解质的液位以避免碳粉随液态电解质流入到集料箱中，实现碳渣和电解质的分离。
作为本发明的优选技术方案，所述阳极渣粉末用45目的网筛筛，筛下料的质量百分数为50～75％。
作为本发明的优选技术方案，对阳极渣粉末进行浮选工艺得到含碳粉的粗电解质，再对所述含碳粉的粗电解质进行高温处理。
作为本发明的优选技术方案，所述高温处理温度范围为900～1200℃，时间为20～60分钟。
作为本发明的优选技术方案，将分离后的碳渣和电解质冷却到常温后，再将混杂有电解质的碳渣回收，重新回到粉碎步骤，重复分离。
作为本发明的优选技术方案，所述浮选工艺为：按照水和阳极渣粉末的质量比为4～5:1，温度为20～30℃，pH值为7.0±0.5，每千克阳极渣粉末添加2克柴油，1克汽油，1克2号油的比例添加水、柴油、汽油和2号油，且柴油、汽油和2号油用滴管滴加，滴加顺序为先滴加柴油，再滴加汽油，最后滴加2号油，浮选过程中空气流量为200ml/min，当浮选槽表层泡沫无黑色碳粉，泡沫发白时结束，分别过滤烘干上浮物和浮选液体得到碳粉和粗电解质。
作为本发明的优选技术方案，所述高温处理温度为950℃，时间为30分钟。
作为本发明的优选技术方案，所述高温处理温度为1000℃，时间为20分钟。
本发明工艺简单，操作简易，成本低，回收的电解质品位高，可以实现电解铝工业的再利用，得到的碳粉可以用作燃料。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
如图1所示，一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，用球磨机将电解铝废旧阳极渣粉碎成阳极渣粉末，用45目的网筛筛阳极渣粉末，筛下料的质量百分数为50～75％，对阳极渣粉末进行浮选工艺得到含碳粉的粗电解质，再在温度为900～1200℃条件下高温处理20～60分钟粗电解质，使电解质组分熔融为液态，液态电解质处于下层，碳粉漂浮在上层，液态电解质通过物料仓底部的放料口流入到集料箱中，控制液态电解质的液位以避免碳粉随液态电解质流入到集料箱中，实现碳渣和电解质的分离，将分离后的碳渣和电解质冷却到常温后，再将混杂有电解质的碳渣回收，重新回到粉碎步骤，重复分离。
所述浮选工艺为：按照水和阳极渣粉末的质量比为4～5:1，温度为20～30℃，pH值为7.0±0.5，每千克阳极渣粉末添加2克柴油，1克汽油，1克2号油的比例添加水、柴油、汽油和2号油，且柴油、汽油和2号油用滴管滴加，滴加顺序为先滴加柴油，再滴加汽油，最后滴加2号油，浮选过程中空气流量为200ml/min，当浮选槽表层泡沫无黑色碳粉，泡沫发白时结束，分别过滤烘干上浮物和浮选液体得到碳粉和粗电解质。
实施例1
一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，用球磨机将电解铝废旧阳极渣粉碎成阳极渣粉末，用45目的网筛筛阳极渣粉末，筛下料的质量百分数为75％，碳含量为35％，将阳极渣粉末烘干放入煅烧仓中在950℃煅烧30分钟，废阳极渣中的碳粉和电解质实现分离，熔融的电解质沉入底部，碳粉由于密度轻漂浮在熔融的液态电解质上面，通过煅烧仓下部的放料口，熔融的电解质被流存到集料箱中，控制液位避免碳粉混入，待冷却后将碳粉收集，收集到的碳粉仍然混杂部分电解质，重新回到球磨工序，多次重复以上步骤，实现废阳极渣中碳粉和电解质的分离回收。得到碳粉固定碳为85％，电解质为灰白色氟化物混合料，固定碳含量为5.0％。
实施例2
一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，用球磨机将电解铝废旧阳极渣粉碎成阳极渣粉末，用-45目物料70％，经浮选将碳粉分离，得到的液浆经过过滤烘干得到粗电解质，内含一定量的碳粉，粗电解质放入煅烧仓中在950℃煅烧30分钟，废阳极渣中的碳粉和电解质实现分离，熔融的电解质沉入底部，碳粉由于密度轻漂浮在熔融的液态电解质上面，通过煅烧仓下部的放料口，熔融的电解质被流存到集料箱中，控制液位避免碳粉混入，待冷却后将碳粉收集，收集到的碳粉仍然混杂部分电解质，重新回到球磨工序，经过浮选步骤，实现废阳极渣中碳粉和电解质的分离回收，得到浮选碳粉固定碳为93％，尾矿为粗电解质，多次重复以上步骤。得到电解质为白色氟化物混合料，经测试无固定碳含量。
所述浮选工艺为：按照水和阳极渣粉末的质量比为4:1，温度为30℃，pH值为7.5，每千克阳极渣粉末添加2克柴油，1克汽油，1克2号油的比例添加水、柴油、汽油和2号油，且柴油、汽油和2号油用滴管滴加，滴加顺序为先滴加柴油，再滴加汽油，最后滴加2号油，浮选过程中空气流量为200ml/min，当浮选槽表层泡沫无黑色碳粉，泡沫发白时结束，分别过滤烘干上浮物和浮选液体得到碳粉和粗电解质。
实施例3
一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，电解铝废阳极渣经球磨机磨碎至-45目物料65％，不经过浮选工艺直接放入煅烧仓中在1000℃煅烧20分钟，废阳极渣中的碳粉和电解质实现分离，熔融的电解质沉入底部，碳粉由于密度轻漂浮在熔融的液态电解质上面，通过煅烧仓下部的放料口，熔融的电解质被流存到集料箱中，控制液位避免碳粉混入，待冷却后将碳粉收集。收集到的碳粉仍然混杂部分电解质，重新回到球磨工序，多次重复以上步骤，实现废阳极渣中碳粉和电解质的分离回收，得到碳粉固定碳为88％，电解质为灰白色氟化物混合料，固定碳含量为3.8％。
实施例4
一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，电解铝废阳极渣经球磨机磨碎至-45目物料60％，经浮选将碳粉分离，得到的液浆经过过滤烘干得到粗电解质(内含一定量的碳粉)，粗电解质放入煅烧仓中在1000℃煅烧20分钟，废阳极渣中的碳粉和电解质实现分离，熔融的电解质沉入底部，碳粉由于密度轻漂浮在熔融的液态电解质上面，通过煅烧仓下部的放料口，熔融的电解质被流存到集料箱中。控制液位避免碳粉混入，待冷却后将碳粉收集，收集到的碳粉仍然混杂部分电解质，重新回到球磨工序，多次重复以上步骤，实现废阳极渣中碳粉和电解质的分离回收。得到碳粉固定碳为96％，电解质为白色氟化物混合料，经测试，无固定碳含量。
所述浮选工艺为：按照水和阳极渣粉末的质量比为5:1，温度为20℃，pH值为6.5，每千克阳极渣粉末添加2克柴油，1克汽油，1克2号油的比例添加水、柴油、汽油和2号油，且柴油、汽油和2号油用滴管滴加，滴加顺序为先滴加柴油，再滴加汽油，最后滴加2号油，浮选过程中空气流量为200ml/min，当浮选槽表层泡沫无黑色碳粉，泡沫发白时结束，分别过滤烘干上浮物和浮选液体得到碳粉和粗电解质。
对比实例1和实例2，可以发现经过浮选工艺与高温处理的配合，得到的碳粉固定碳含量比不经过浮选直接高温煅烧的碳粉高8％，得到的电解质无碳含量，比直接煅烧得到的电解质品质高，说明浮选与高温煅烧的联合工艺方法可以解决废阳极渣中碳粉和电解质的分离回收问题。对比实例2与实例4说明，利用浮选与高温处理的联合工艺分离回收废阳极渣中的碳粉和电解质，提高处理温度可以明显的提高碳粉的固定碳含量。同时得到高纯电解质。96％固定碳含量的碳粉可以直接回用到电解铝阳极和阴极的制备过程中，白色的电解质可以直接回用到电解铝工业中作为电解铝的电解质使用。本发明生产的废阳极渣中回收和利用碳粉和电解质的新工艺可以解决当前电解铝工业中的资源浪费和有价组份回收再利用的问题。
可以理解的是，以上是为了阐述本发明的原理和可实施性的示例，本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，其特征在于，将电解铝废旧阳极渣粉碎成阳极渣粉末，高温处理，使电解质组分熔融为液态，液态电解质处于下层，碳粉漂浮在上层，液态电解质通过物料仓底部的放料口流入到集料箱中，控制液态电解质的液位以避免碳粉随液态电解质流入到集料箱中，实现碳渣和电解质的分离。
2.根据权利要求1所述的分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，其特征在于，所述阳极渣粉末用45目的网筛筛，筛下料的质量百分数为50～75％。
3.根据权利要求1所述的分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，其特征在于，对阳极渣粉末进行浮选工艺得到含碳粉的粗电解质，再对所述含碳粉的粗电解质进行高温处理。
4.根据权利要求1所述的分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，其特征在于，所述高温处理温度范围为900～1200℃，时间为20～60分钟。
5.根据权利要求1所述的分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，其特征在于，将分离后的碳渣和电解质冷却到常温后，再将混杂有电解质的碳渣回收，重新回到粉碎步骤，重复分离。
6.根据权利要求3所述的分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，其特征在于，所述浮选工艺为：按照水和阳极渣粉末的质量比为4～5:1，温度为20～30℃，pH值为7.0±0.5，每千克阳极渣粉末添加2克柴油，1克汽油，1克2号油的比例添加水、柴油、汽油和2号油，且柴油、汽油和2号油用滴管滴加，滴加顺序为先滴加柴油，再滴加汽油，最后滴加2号油，浮选过程中空气流量为200ml/min，当浮选槽表层泡沫无黑色碳粉，泡沫发白时结束，分别过滤烘干上浮物和浮选液体得到碳粉和粗电解质。
7.根据权利要求4所述的分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，其特征在于，所述高温处理温度为950℃，时间为30分钟。
8.根据权利要求4所述的分离回收电解铝废阳极渣中碳渣和电解质的方法，其特征在于，所述高温处理温度为1000℃，时间为20分钟。
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