CN109332352A - 一种电解铝大修渣可溶氟的固化方法 - Google Patents

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白万全
刘君鹏
于学钢
赵庆云
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杨晓玲
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    • B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
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Abstract

本发明公开一种电解铝大修渣可溶氟的固化方法。该固化方法包括，采用湿法技术，将电解铝大修渣所含的可溶氟用固化剂固化，其中，所述固化剂为由氢氧化钙和/或氧化钙，电石渣以及脱硫渣组成的混合物。与现有技术相比，本发明在电解铝大修渣可溶氟固化过程中有效利用了工业固体废弃物电石渣和脱硫渣，达到了以废治废、综合利用的目的；该方法技术可靠，易于工业化，所用原料来源广、价格便宜，处理成本低廉；该方法处理效果好，处理后固体料与水无有害物质，处理过程中无“三废”外排，过滤后水可循环使用，具有一定的环保效益。

Description

一种电解铝大修渣可溶氟的固化方法
技术领域
本发明属于电解铝废弃物处理技术领域，具体涉及一种电解铝大修渣可溶氟的固化方法。
背景技术
电解铝生产主要以氧化铝为原料，氟化盐为溶剂，电源为热能，在高温熔盐状态下进行电化学反应。在电解过程中，由于炭阳极的选择性氧化、机械磨损造成碳粒脱落进入电解槽，脱落的碳粒长时间受电解质浸泡，含有大量的氟化物。槽中的阴极炭块由于长期与高温的铝液和具有强腐蚀性的电解质接触，导致电解质对阴极炭块的渗透与腐蚀，使得阴极内部发生形变与破裂，因此电解槽在运行一定时间后，要进行电解槽的大修、清理更换。其替换下来的废渣主要成分为耐火材料、防渗料、浇筑料以及碳素材料，通常称之为大修渣。这种大修渣对环境有很大的危害，主要是因为其中含有一定量的氟，直接露天堆放会污染大气；填埋处理又污染土壤，并且会随雨水渗入地下污染地下水，严重危害人类健康并对动植物生长造成极大危害，被列为危险废物。所以在对大修渣进行处理时一般先进行可溶氟的无害化处理。
关于大修渣可溶氟无害化处理的方法，以往研究多是用湿法技术进行处理，专利申请200610086891.2公开了一种处理铝电解槽废槽衬的方法，技术方案是在废槽衬中加入一定量的石灰石和粉煤灰，混合均匀后磨细，在回转窑中进行焙烧处理，处理后物料用石灰水进行二次反应，在工业实施过程中，该法受回转窑运行性能所限，存在物料容易结块的不足；专利申请200710119608.6公开了一种以镁还原渣为添加剂处理铝电解槽废槽衬的方法，在废槽衬处理过程中利用了工业固体废弃物镁还原渣，将石灰石和镁还原渣配料磨细混合均匀后与废槽衬加入回转炉进行焙烧处理，焙烧温度为900-1200℃，反应时间为45-75min。该法焙烧温度高，反应时间长，存在一定程度的能源消耗。
电石渣是电石水解获取乙炔气后的以氢氧化钙为主要成分的废渣。脱硫渣是脱硫过程中产生的废渣，主要成分为硫酸钙，以及未反应的吸收剂氢氧化钙等。在脱硫过程中低温脱硫或者脱硫时间短，反应温度不够等均能影响吸收剂氢氧化钙的反应，造成脱硫渣中存在大量氢氧化钙，导致氢氧化钙的浪费。近年来，人们一直在为脱硫渣寻找合理的利用途径，目前，国外一些发达国家的脱硫渣大部分已经得到回收利用，国内的脱硫渣利用正处于起步阶段。
发明内容
本发明就是针对上述已有技术在处理电解铝大修渣可溶氟中存在的不足，提供一种使大修渣可溶氟无害化、处理成本低、易于工业实施的固化方法。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种电解铝大修渣可溶氟的固化方法，包括，采用湿法技术，将电解铝大修渣所含的可溶氟用固化剂固化，其中，所述固化剂为由氢氧化钙和/或氧化钙，电石渣以及脱硫渣组成的混合物。
优选地，所述氢氧化钙和/或氧化钙、电石渣和脱硫渣的质量比为1∶0.2～2∶0.05～2，其中，氧化钙的用量按Ca(OH)2计。
优选地，所述固化剂的粒度在0.5mm以下。
优选地，将电解铝大修渣所含的可溶氟用固化剂固化的具体过程包括：
将固化剂与水混合，制成浆料A；
将电解铝大修渣粉碎后，与水混合，制成浆料B；
以及，将浆料A与浆料B混合，反应10～120分钟。
优选地，浆料A中，固化剂与水的质量比为1∶1～5。
优选地，电解铝大修渣粉碎至80目以下。
优选地，浆料B中，电解铝大修渣与水的质量比为1∶2～10。
优选地，浆料A与浆料B按质量比为1∶1～10混合。
优选地，所述反应的温度为10～80℃。
优选地，反应完成后，固液分离，分离出来的水回收利用。
有益效果
与现有技术相比，本发明方法具有如下有益效果：
1、在电解铝大修渣可溶氟固化过程中有效利用了工业固体废弃物电石渣和脱硫渣，达到了以废治废、综合利用的目的。
2、该方法技术可靠，易于工业化，所用原料来源广、价格便宜，处理成本低廉。
3、脱硫渣及电石渣不仅能补充部分氢氧化钙，而且与单独使用氢氧化钙相比，固氟处理效果更好。处理后的固相(废渣)浸出液中无机氟化物含量达到5mg/L以下，远低于《污水综合排放标准》(GB8978)规定的10mg/L的限值标准，符合I类一般工业固体一级标准。
4、该方法处理后固体料与水无有害物质，处理过程中无“三废”外排，过滤后水可循环使用，具有明显的环保效益。
具体实施方式
下面将对本发明内容中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将氢氧化钙、电石渣、脱硫渣预先破碎、磨细至粒度小于0.5mm，称取氢氧化钙1000克，电石渣200克，脱硫渣1800克，将三种物料混合均匀，即可得大修渣可溶氟的固化剂A3000克。将2000克电解铝大修渣经过破碎、磨制为80目以下的粉料B。固化剂A中加入3000克水调制成6000克的A浆液。粉料B中加入4000克水，制成6000克的B料浆(可溶氟离子浓度为1850mg/L)。将制成的6000克A浆液与6000克B料浆在反应仓中搅拌混合，保证反应温度为80℃，停留时间为15分钟后的料浆经过滤固液分离，即得滤饼即为一般工业固废，过滤后，滤液(可溶氟离子浓度为2.5mg/L)可循环使用。
对比例1-1
可溶氟的固化处理与实施例1不同在于：实施例1的A浆液用不含电石渣和脱硫渣的氢氧化钙浆液替代，氢氧化钙浆液中的钙含量与实施例1的A浆液保持相同。经过处理后，滤液的可溶F-浓度为8.9mg/L。
对比例1-2
可溶氟的固化处理与实施例1不同在于：A浆液用只含电石渣的氢氧化钙浆液替代，电石渣及钙含量与实施例1的A浆液相同。经过处理后，滤液的可溶F-浓度为6.3mg/L。
对比例1-3
可溶氟的固化处理与实施例1不同在于：A浆液用只含脱硫渣的氢氧化钙浆液替代，脱硫渣及钙含量与实施例1的A浆液相同。经过处理后，滤液的可溶F-浓度为9.0mg/L。
实施例2
将氧化钙、电石渣、脱硫渣预先破碎、磨细至粒度小于0.5mm，称取氧化钙750克(换算成Ca(OH)2为1000克)，电石渣1000克，脱硫渣1000克，将三种物料混合均匀，即可得大修渣可溶氟的固化剂A 2750克。将5000克电解铝大修渣经过破碎、磨制为80目以下的粉料B。将固化剂A加入3250克水调制成6000克的A浆液。粉料B中加入25000克水，制成30000克的B料浆，其中可溶氟离子浓度达到2970mg/L。将制成的6000克A浆液与30000克B料浆在反应仓中搅拌混合，保证反应温度为50℃，停留时间为60分钟后的料浆经固液分离，即得滤饼即为一般工业固废，过滤后的滤液，滤液中可溶氟离子浓度达到3.7mg/L，可循环使用。
对比例2
可溶氟的固化处理与实施例2不同在于：A浆液采用相同钙含量的不含电石渣和脱硫渣的氢氧化钙浆液替代。经过处理后，滤液的可溶F-浓度为11.7mg/L。
实施例3
将氢氧化钙、电石渣、脱硫渣预先破碎、磨细至粒度小于0.5mm，称取氢氧化钙500克，电石渣1000克，脱硫渣25克，将三种物料混合均匀，即可得大修渣可溶氟的固化剂A1525克。将9150克电解铝大修渣经过破碎、磨制为80目以下的粉料B。将固化剂A加入7625克水调制成9150克的A浆液。粉料B中加入64050克水，制成73200克的B料浆，可溶氟离子浓度达到3070mg/L。将制成的9150克A浆液与73200克B料浆在反应仓中搅拌混合，保证反应温度为30℃，停留时间为90分钟后的料浆经固液分离，即得滤饼即为一般工业固废，过滤后的滤液(含可溶氟离子4.6mg/L)，可循环使用。
对比例3
可溶氟的固化处理与实施例3不同在于：A浆液采用相同钙含量的不含电石渣和脱硫渣的氢氧化钙浆液替代。经过处理后，滤液的可溶F-浓度为9.4mg/L。
实施例4
将氢氧化钙、电石渣、脱硫渣预先破碎、磨细至粒度小于0.5mm，称取氢氧化钙100克，电石渣100克，脱硫渣100克，将三种物料混合均匀，即可得大修渣可溶氟的固化剂A 300克。将1700克电解铝大修渣经过破碎、磨制为80目以下的粉料B。将固化剂A加入1500克水调制成1800克的A浆液。粉料B中加入16300克水，制成18000克的B料浆，可溶氟离子浓度达到2235mg/L。将制成的1800克A浆液与18000克B料浆在反应仓中搅拌混合，保证反应温度为12℃，停留时间为120分钟后的料浆经固液分离，即得滤饼即为一般工业固废，过滤后的滤液中可溶氟离子浓度达到4.1mg/L，可循环使用。
对比例4
可溶氟的固化处理与实施例4不同在于：A浆液采用相同钙含量的不含电石渣和脱硫渣的氢氧化钙浆液替代。经过处理后，滤液的可溶F-浓度为11.3mg/L。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电解铝大修渣可溶氟的固化方法，包括，采用湿法技术，将电解铝大修渣所含的可溶氟用固化剂固化，其中，所述固化剂为由氢氧化钙和/或氧化钙，电石渣以及脱硫渣组成的混合物。
2.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于：所述氢氧化钙和/或氧化钙、电石渣和脱硫渣的质量比为1∶0.2～2∶0.05～2，其中，氧化钙的用量按Ca(OH)2计。
3.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于：所述固化剂的粒度在0.5mm以下。
4.根据权利要求1所述的固化方法，其特征在于：将电解铝大修渣所含的可溶氟用固化剂固化的具体过程包括：
将固化剂与水混合，制成浆料A；
将电解铝大修渣粉碎后，与水混合，制成浆料B；
以及，将浆料A与浆料B混合，反应10～120分钟。
5.根据权利要求4所述的固化方法，其特征在于：浆料A中，固化剂与水的质量比为1∶1～5。
6.根据权利要求4所述的固化方法，其特征在于：电解铝大修渣粉碎至80目以下。
7.根据权利要求4或6所述的固化方法，其特征在于：浆料B中，电解铝大修渣与水的质量比为1∶2～10。
8.根据权利要求4所述的固化方法，其特征在于：浆料A与浆料B按质量比为1∶1～10混合。
9.根据权利要求4所述的固化方法，其特征在于：所述反应的温度为10～80℃。
10.根据权利要求4所述的固化方法，其特征在于：反应完成后，固液分离，分离出来的水回收利用。
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