CN110697679A - 一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法 - Google Patents
一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110697679A CN110697679A CN201910929914.9A CN201910929914A CN110697679A CN 110697679 A CN110697679 A CN 110697679A CN 201910929914 A CN201910929914 A CN 201910929914A CN 110697679 A CN110697679 A CN 110697679A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon
- waste
- cathode carbon
- chamber
- waste cathode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 167
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 165
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000006115 defluorination reaction Methods 0.000 title claims description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims abstract description 41
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims abstract description 41
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 29
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 claims abstract description 28
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 35
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 35
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 32
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 20
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 15
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 6
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 6
- 238000005086 pumping Methods 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 abstract description 66
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 28
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 7
- 238000010828 elution Methods 0.000 abstract description 6
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000383 hazardous chemical Substances 0.000 abstract description 2
- 239000008236 heating water Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 6
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 6
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N hydrogen cyanide Chemical compound N#C LELOWRISYMNNSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 2
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 2
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910020814 NaAl(OH)4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000007255 decyanation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 125000001153 fluoro group Chemical group F* 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 239000005431 greenhouse gas Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010892 non-toxic waste Substances 0.000 description 1
- 238000006864 oxidative decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01D—COMPOUNDS OF ALKALI METALS, i.e. LITHIUM, SODIUM, POTASSIUM, RUBIDIUM, CAESIUM, OR FRANCIUM
- C01D3/00—Halides of sodium, potassium or alkali metals in general
- C01D3/02—Fluorides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
- C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
- C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
- C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)
Abstract
本发明涉及一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法，属于铝电解过程产出的危害物处置与利用技术领域。该装置包括上部的气体冷凝器、与气体冷凝器可拆分连接的位于中部的洗涤室、位于下部且与洗涤室相通的蒸发室，以及给蒸发室提供水蒸气和热量的换热室，洗涤室内部放置吊篮。本发明用铝电解烟气余热系统提供的热媒加热水，汽化的蒸汽通过颗粒废阴极炭层，进一步上升至上部气体冷凝器，被冷凝为水，下落至废阴极炭层。把废阴极炭层中的氟盐洗提至水溶液，落至下部蒸发室。本发明从废阴极炭块上洗脱并回收氟盐的回收率>89.40％，氰脱除率达到>98.85%，洗脱后阴极炭块中的碳含量>95％。
Description
技术领域
本发明涉及一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法，属于铝电解过程产出的危害物处置与利用技术领域。
背景技术
中国铝工业在世界上已占据举足轻重的地位，令全世界瞩目和关注。尽管金属铝具有很多优越的性能和用途，但在其生产过程中除排放出大量的温室气体外，还排放出对环境有害的固体废弃物——废槽衬。铝电解废内衬包括碳素材料和耐火材料两大类，碳素材料主要是边部炭块与阴极炭块。根据市场调查的价格和典型铝电解槽的废旧阴极成分计算一吨电解槽废碳内衬的潜在价值。为了铝工业的可持续发展，对其固体废弃物进行无害化处理和综合利用已成为世界各国环保部门和各大铝业公司普遍关注的科学问题，尤其是废阴极炭块的处理回收。废阴极炭块中含有可溶的氟化物和氰化物，可以污染地表水和地下水，并且释放出有害的气体，污染大气，对动植物生长有较大危害，使动物骨骼／植物组织变黑、坏死，影响农业生态平衡，使农作物减产。我国《危险废弃物的鉴别标准——浸出毒性鉴别》（GB5085–2007）规定浸出液含氟浓度在50mg/L以上即为危险废弃物。按此标准进行评价电解槽废旧槽内衬属于危险废弃物必须进行无害化处理。
废阴极炭块中，电解质组分的潜在价值超过碳组分的潜在价值。在回收成本相近的前提下，应该优先回收电解质组分。废阴极炭块的碳组分的潜在价值很难被以“碳素”利用的形式回收，若以燃料的形式体现碳组分的潜在价值，而不回收其中的氟盐，那么就没有抓住其主要经济价值。每外排1吨废阴极炭块，相当于丢弃电解质约300公斤，丢弃阴极碳约630公斤，同时有约l50公斤有害氟化物和2公斤氰化物，威胁着生态环境。铝电解废阴极炭块是铝电解生产过程中不可避免的固体废物，年产10万吨铝，就要产出约1300吨废阴极炭（包括侧部炭）。可以考虑一同处理。
关于废槽衬炭块无害化和资源化的研究，国内外已有较多报道。概括起来，对废槽衬炭块处理的主要方法有两类：一类是湿法，即在水溶液中脱氟，并回收氟化盐。采用酸浸、碱浸或盐浸等水溶液对废槽衬炭块进行处理的方法，先把氟化盐从废槽衬炭块中浸出到水溶液中，再进一步从水溶液中回收氟化盐或进行无害化处理。另一类是火法，即用氧化焙烧、还原焙烧和真空焙烧等高温作业进行处理，使得废阴极炭块中的氟化盐以挥发，再吸收来回收，实现废阴极炭块与氟盐的回收利用。
湿式处理方法已有很多报道：例如美国铝业公司(Alcoa)开发了回收废槽衬的方法。其专利US 4889695详细公开了该方法，具体操作是将废槽衬破碎至100目以下，用碱液浸出生成富含氟化物的碱液和含碳的固体残渣；过滤，回收滤饼细磨、加入酸解槽进行浸出，使耐火材料成分溶解进入溶液，分离出不溶的碳。专利CN201210511681.9一种电解槽大修槽渣废阴极炭块的回收利用方法，包括下述步骤：a、对电解槽大修槽渣进行分选，选出其中的废阴极炭块；b、对废阴极炭块进行水浸，得到浸泡散开的粉料和块料，将其中的块料选出，选出的块料通过破碎，再次水浸，再次选出其中的块料干燥后作为制作阴极炭块的骨料，剩余的粉料进行磨粉处理，再浮选，得到碳粉。还有专利CN201710918899，CN201711218634，CN201810628457，CN201810867454，CN201810867560，CN201810919958等。这类湿式处理方法中，不产生粉尘，废槽衬炭块处理后能满足生产基本要求，但流程较复杂，处理成本相对较高，最主要是没有结合铝电解厂的实际。
干式处理方法，就是在较高温度下处理，即火法。专利US 6498282中描述：美国能源部(US. DOE)开发了在石墨电弧炉中处理废槽衬的方法。该法将废槽衬破碎、加入铁氧化物制成团块料；将团块料在电弧炉中熔炼，氧化分解废槽衬、还原铁氧化物，得到金属铁和不含氟、氰的残渣；含氟化物、CO和CO2的气体先进入后燃烧器除去CO，再通过净化器回收氟化钠、HF后排空。干式处理方法还有专利CN201610565814，CN201610633947，CN201610639366，CN201711099051，CN201721639999，CN201810194046，CN201810194047，CN201810194343，CN201810878657，CN201811450255，CN201820323591，CN201820324168等，一种用于处置电解铝废阴极的立式高温连续电煅炉。干式处理方法要产生一定量的粉尘，废槽衬炭块处理后炭块石墨化程度提高，不仅能满足生产基本要求，还进一步提升产品的质量。具有直接能耗低、效率高、流程短等优点，处理成本与其它方法相比较低。火法处理把废槽衬炭块中的氟化盐含量降至0.01%以下，且不产生氰化氢气体的二次污染和安全问题。
所有这些方法都与铝电解厂的实际相差甚远。铝电解厂属于火法，其厂区没有工业污水（含有害水溶离子的水）产出，也没有工业污水处理工序（除去有害水溶离子）。干式处理方法，有一些结合炭素生产的发明，但要对废阴极炭处理，需要增加很多设备与额外的能量消耗，没有利用铝电解产出烟气携带的热。废阴极炭属于危险废弃物，国家规定要有运输与处理资质的企业才能从铝电解厂取出废阴极炭，否则只能在原厂区无害化。
发明内容
针对铝电解生产过程中普遍存在废阴极炭没能有效无害化利用的问题，本发明提供一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法。本发明从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置中，用铝电解烟气余热系统提供的热媒加热水，汽化的蒸汽通过颗粒废阴极炭层，进一步上升至上部气体冷凝器，被冷凝为水，下落至废阴极炭层。把废阴极炭层中的氟盐洗提至水溶液，落至下部蒸发室。用该装置和方法能把废阴极炭中的氟化盐脱净，产出接近饱和的氟盐溶液，从排液口放出，实现从含氟化盐的废阴极炭中脱净氟化盐，本发明通过以下技术方案实现。
一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置，包括上部的气体冷凝器1、与气体冷凝器1可拆分连接的位于中部的洗涤室2、位于下部且与洗涤室2相通的蒸发室3，以及给蒸发室3提供水蒸气和热量的换热室4，洗涤室2内部放置吊篮。
所述气体冷凝器1底部与洗涤室2顶部通过法兰连接且相通，气体冷凝器1顶部设有出气口1-3，气体冷凝器1下部设有冷凝水进水口1-2以及上部设有冷凝水出水口1-1。
所述蒸发室3侧部设有空气管道，空气管道上设有空气阀3-1，蒸发室3底部设有排液管道，排液管道上设有排液阀3-2，蒸发室3与换热室4下部连接处设有循环管道，循环管道上设有循环阀3-3。
所述换热室4上设有热媒进口4-1、冷媒出口4-2和热水入口。
一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置的应用方法，其具体步骤如下：
（1）将含氟化盐的铝电解槽废炭料破碎至0.3～5.0mm，放在吊篮的下部；小于0.3mm的粉料用滤布袋盛装，放在吊篮的顶部；
（2）将步骤（1）装满废阴极炭的吊篮置于洗涤室2中，把气体冷凝器1安装在洗涤室2上端，关闭排液阀3-2，检查系统是否密封；
（3）用泵从气体冷凝器1中出气口1-3打入40g/L~100g/L的NaOH溶液，体积为废阴极炭体积的1.5~2.5倍；
（4）打开循环阀3-3，在换热室4的热媒进口4-1中通入热媒且向热水入口通入热水；打开气体冷凝器1的冷凝水进水口1-2和冷凝水出水口1-1，打开空气阀3-1，通入空气，控制蒸发室3温度为100～105℃，冷凝水进水口1-2进水温度为50℃～60℃，冷凝水出水口1-1出水温度为55℃～65℃，在此条件下洗提3～5h，结束通入热媒，打开底部排液阀3-2，放出含总氟浓度达到20~21g/L的溶液，从废阴极炭块上洗脱氟回收率达到89.40％；
（5）移开气体冷凝器1，提出吊篮，倒出废阴极炭，即为已脱净氟的炭，碳含量95％左右，返回炭素生产返回炭素生产。
所述步骤1含氟化盐的铝电解槽废炭料包括以下质量百分比组分：C68.10～84.60wt%，F7.60～14.20wt%。
本发明方法可以将电解槽废阴极炭块中的碳含量从68％左右，提升至95％左右，使固相炭块的水溶氟浓度达到43.75mg/L<50 mg/L，达到国家非毒性废弃物要求。保持了脱氟后废阴极炭的粒度为炭素生产所需的主要粒度（骨料）。从而实现对电解槽废阴极炭块中碳的回收利用。
本发明的原理：在废阴极炭块中，氟主要以电解质形态存在，即氟化盐 (3NaF·xAlF3)，或复合氟氧化物。该复合氟化物存在于废阴极炭素的微孔中。经过测定洗净氟盐的废阴极炭的比表面积为180~240m2/g，有很强的吸附能力。正因为这种吸附作用，即便液固比很大，废阴极炭上的氟盐也不能够用一次浸出来洗脱干净氟盐。就存在问题：要么用大量水把废阴极炭上的氟盐洗干净，得到含氟浓度低的溶液；要么用一定量水不能把废阴极炭上的氟盐洗干净。针对这一问题，本发明提出：
废阴极炭块中含较多的Na3A1F6，用碱液可以使其分解，用本发明的回流方法进而使含氟溶液与炭分离。Na3AlF6的溶解较为复杂，存在多步水解过程，Na3AlF6与碱反应的最终结果可以表示为：
Na3AlF6+4NaOH=NaAl(OH)4 +6NaF
洗提过程中，空气中的O2使CN-氧化在水溶液中除去，其主要反应方程式：
4CN-+ 2O2+ 2H2O = CO2+ 2N2 + 3C + 4OH-
废阴极炭块中的氰根得到脱除。
用本发明的回流方法，可以得到含氟浓度达到饱和的氟盐溶液，又能使炭脱氟干净。处理1吨废阴极炭用1吨水，氟盐结晶后还返回利用，整个过程没有有害物排出。
本发明的有益效果是：
（1）除氟、氰的效果好：废阴极炭块中的氟化合物、氰化物很稳定，在空气中高温下不分解，通常的焙烧脱氟率低。在水与湿空气流中，氟化合物溶解解，以氰化物氧化分解脱除。经过本发明处理后废炭块中的可溶氟降至43.75mg/L以下，其水溶氰浓度低至0.3 mg/L（国家标准GB5085–2007的5.0 mg/L），符合制造铝电解阳极炭块的要求。氟脱除率达到89.40%，氰脱除率达到98.84%。
（2）回收成本低：本除氟、脱氰过程，只加入NaOH与水，不需要消耗特殊化学试剂，仅用少量的低温热源能量。可以充分利用了现行铝电解烟气蕴含的能
量完成，大幅度降低了运行费用。
（3）环境友好性：反应过程中把氟与炭分离，以氟化盐形式回收，返回铝电解厂。废阴极炭用于阳极制造。处理1吨废阴极炭用1吨水，氟盐结晶后还返回利用，整个过程没有有害物排出。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图2是本发明吊篮结构示意图。
图中：1-气体冷凝器，2-洗涤室，3-蒸发室，4-换热室；1-1-冷凝水出水口，1-2-冷凝水进水口，1-3-出气口，3-1-空气阀，3-2-排液阀，3-3-循环阀，4-1-热媒进口，4-2-冷媒出口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1至2所示，该从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置，包括上部的气体冷凝器1、与气体冷凝器1可拆分连接的位于中部的洗涤室2、位于下部且与洗涤室2相通的蒸发室3，以及给蒸发室3提供水蒸气和热量的换热室4，洗涤室2内部放置吊篮。
其中气体冷凝器1底部与洗涤室2顶部通过法兰连接且相通，气体冷凝器1顶部设有出气口1-3，气体冷凝器1下部设有冷凝水进水口1-2以及上部设有冷凝水出水口1-1；蒸发室3侧部设有空气管道，空气管道上设有空气阀3-1，蒸发室3底部设有排液管道，排液管道上设有排液阀3-2，蒸发室3与换热室4下部连接处设有循环管道，循环管道上设有循环阀3-3；换热室4上设有热媒进口4-1、冷媒出口4-2和热水入口。
该从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置的应用方法，其具体步骤如下：
（1）将将500g含C68.10wt%、F14.20wt%含氟化盐的铝电解槽废炭料破碎至0.3～5.0mm，放在吊篮的下部；小于0.3mm的粉料用滤布袋盛装，放在吊篮的顶部；
（2）将步骤（1）装满废阴极炭的吊篮置于洗涤室2中，把气体冷凝器1安装在洗涤室2上端，关闭排液阀3-2，检查系统是否密封；
（3）用泵从气体冷凝器1中出气口1-3打入100g/L的NaOH溶液，体积为600mL，体积为废阴极炭体积的2.5倍；
（4）打开循环阀3-3，在换热室4的热媒进口4-1中通入热媒且向热水入口通入热水；打开气体冷凝器1的冷凝水进水口1-2和冷凝水出水口1-1，打开空气阀3-1，通入空气，控制蒸发室3温度为105℃，冷凝水进水口1-2进水温度为50℃，冷凝水出水口1-1出水温度为55℃，在此条件下洗提5h，结束通入热媒，打开底部排液阀3-2，放出含总氟浓度达到21.18g/L的溶液，从废阴极炭块上洗脱氟回收率达到89.40％，氰脱除率达到98.87%；
（5）移开气体冷凝器1，提出吊篮，倒出废阴极炭，即为已脱净氟的炭，碳含量94.5％，返回炭素生产返回炭素生产。
通过本实施例的方法已脱净氟的炭其水溶氰浓度降低至0.294 mg/L（国家标准GB5085–2007的5.0 mg/L），水溶氟浓度达到43.75 mg/L（国家标准GB5085–2007的50 mg/L）。
实施例2
如图1至2所示，该从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置，包括上部的气体冷凝器1、与气体冷凝器1可拆分连接的位于中部的洗涤室2、位于下部且与洗涤室2相通的蒸发室3，以及给蒸发室3提供水蒸气和热量的换热室4，洗涤室2内部放置吊篮。
其中气体冷凝器1底部与洗涤室2顶部通过法兰连接且相通，气体冷凝器1顶部设有出气口1-3，气体冷凝器1下部设有冷凝水进水口1-2以及上部设有冷凝水出水口1-1；蒸发室3侧部设有空气管道，空气管道上设有空气阀3-1，蒸发室3底部设有排液管道，排液管道上设有排液阀3-2，蒸发室3与换热室4下部连接处设有循环管道，循环管道上设有循环阀3-3；换热室4上设有热媒进口4-1、冷媒出口4-2和热水入口。
该从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置的应用方法，其具体步骤如下：
（1）将将500g含C84.60wt%、F7.60wt%含氟化盐的铝电解槽废炭料破碎至0.3～5.0mm，放在吊篮的下部；小于0.3mm的粉料用滤布袋盛装，放在吊篮的顶部；
（2）将步骤（1）装满废阴极炭的吊篮置于洗涤室2中，把气体冷凝器1安装在洗涤室2上端，关闭排液阀3-2，检查系统是否密封；
（3）用泵从气体冷凝器1中出气口1-3打入40g/L的NaOH溶液，体积为375mL，体积为废阴极炭体积的1.5倍；
（4）打开循环阀3-3，在换热室4的热媒进口4-1中通入热媒且向热水入口通入热水；打开气体冷凝器1的冷凝水进水口1-2和冷凝水出水口1-1，打开空气阀3-1，通入空气，控制蒸发室3温度为100℃，冷凝水进水口1-2进水温度为55℃，冷凝水出水口1-1出水温度为60℃，在此条件下洗提3h，结束通入热媒，打开底部排液阀3-2，放出含总氟浓度达到20.02g/L的溶液，从废阴极炭块上洗脱氟回收率达到98.78％，氰脱除率达到99.38%；
（5）移开气体冷凝器1，提出吊篮，倒出废阴极炭，即为已脱净氟的炭，碳含量96.4％，返回炭素生产返回炭素生产。
通过本实施例的方法已脱净氟的炭其水溶氰浓度降低至0.16mg/L（国家标准GB5085–2007的5.0 mg/L），水溶氟浓度达到24.8mg/L（国家标准GB5085–2007的50 mg/L）。
实施例3
如图1至2所示，该从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置，包括上部的气体冷凝器1、与气体冷凝器1可拆分连接的位于中部的洗涤室2、位于下部且与洗涤室2相通的蒸发室3，以及给蒸发室3提供水蒸气和热量的换热室4，洗涤室2内部放置吊篮。
其中气体冷凝器1底部与洗涤室2顶部通过法兰连接且相通，气体冷凝器1顶部设有出气口1-3，气体冷凝器1下部设有冷凝水进水口1-2以及上部设有冷凝水出水口1-1；蒸发室3侧部设有空气管道，空气管道上设有空气阀3-1，蒸发室3底部设有排液管道，排液管道上设有排液阀3-2，蒸发室3与换热室4下部连接处设有循环管道，循环管道上设有循环阀3-3；换热室4上设有热媒进口4-1、冷媒出口4-2和热水入口。
该从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置的应用方法，其具体步骤如下：
（1）将将500g含C78.32wt%，F10.66wt%含氟化盐的铝电解槽废炭料破碎至0.3～5.0mm，放在吊篮的下部；小于0.3mm的粉料用滤布袋盛装，放在吊篮的顶部；
（2）将步骤（1）装满废阴极炭的吊篮置于洗涤室2中，把气体冷凝器1安装在洗涤室2上端，关闭排液阀3-2，检查系统是否密封；
（3）用泵从气体冷凝器1中出气口1-3打入70g/L的NaOH溶液，体积为500mL，体积为废阴极炭体积的2.0倍；
（4）打开循环阀3-3，在换热室4的热媒进口4-1中通入热媒且向热水入口通入热水；打开气体冷凝器1的冷凝水进水口1-2和冷凝水出水口1-1，打开空气阀3-1，通入空气，控制蒸发室3温度为105℃，冷凝水进水口1-2进水温度为50℃，冷凝水出水口1-1出水温度为55℃，在此条件下洗提4h，结束通入热媒，打开底部排液阀3-2，放出含总氟浓度达到20.24g/L的溶液，从废阴极炭块上洗脱氟回收率达到94.93％，氰脱除率达到98.96%；
（5）移开气体冷凝器1，提出吊篮，倒出废阴极炭，即为已脱净氟的炭，碳含量96.10％，返回炭素生产返回炭素生产。
通过本实施例的方法已脱净氟的炭其水溶氰浓度降低至0.27mg/L（国家标准GB5085–2007的5.0 mg/L），水溶氟浓度达到42.6mg/L（国家标准GB5085–2007的50 mg/L）。
实施例4
如图1至2所示，该从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置，包括上部的气体冷凝器1、与气体冷凝器1可拆分连接的位于中部的洗涤室2、位于下部且与洗涤室2相通的蒸发室3，以及给蒸发室3提供水蒸气和热量的换热室4，洗涤室2内部放置吊篮。
其中气体冷凝器1底部与洗涤室2顶部通过法兰连接且相通，气体冷凝器1顶部设有出气口1-3，气体冷凝器1下部设有冷凝水进水口1-2以及上部设有冷凝水出水口1-1；蒸发室3侧部设有空气管道，空气管道上设有空气阀3-1，蒸发室3底部设有排液管道，排液管道上设有排液阀3-2，蒸发室3与换热室4下部连接处设有循环管道，循环管道上设有循环阀3-3；换热室4上设有热媒进口4-1、冷媒出口4-2和热水入口。
该从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置的应用方法，其具体步骤如下：
（1）将将500g含C80.44wt%，F9.78wt%含氟化盐的铝电解槽废炭料破碎至0.3～5.0mm，放在吊篮的下部；小于0.3mm的粉料用滤布袋盛装，放在吊篮的顶部；
（2）将步骤（1）装满废阴极炭的吊篮置于洗涤室2中，把气体冷凝器1安装在洗涤室2上端，关闭排液阀3-2，检查系统是否密封；
（3）用泵从气体冷凝器1中出气口1-3打入60g/L的NaOH溶液，体积为450mL，体积为废阴极炭体积的1.8倍；
（4）打开循环阀3-3，在换热室4的热媒进口4-1中通入热媒且向热水入口通入热水；打开气体冷凝器1的冷凝水进水口1-2和冷凝水出水口1-1，打开空气阀3-1，通入空气，控制蒸发室3温度为105℃，冷凝水进水口1-2进水温度为50℃，冷凝水出水口1-1出水温度为55℃，在此条件下洗提4h，结束通入热媒，打开底部排液阀3-2，放出含总氟浓度达到20.20g/L的溶液，从废阴极炭块上洗脱氟回收率达到92.29％，氰脱除率达到98.85%；
（5）移开气体冷凝器1，提出吊篮，倒出废阴极炭，即为已脱净氟的炭，碳含量96.29％，返回炭素生产返回炭素生产。
通过本实施例的方法已脱净氟的炭其水溶氰浓度降低至0.30mg/L（国家标准GB5085–2007的5.0 mg/L），水溶氟浓度达到32.42mg/L（国家标准GB5085–2007的50 mg/L）。顶部出气口1-3检测试验过程中排出气体的氟与氰组成：总F<1.0mg/M3，总CN<0.01mg/M3，按照GB28661-2012标准可直接排空。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (4)
1.一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置，其特征在于：包括上部的气体冷凝器（1）、与气体冷凝器（1）可拆分连接的位于中部的洗涤室（2）、位于下部且与洗涤室（2）相通的蒸发室（3），以及给蒸发室（3）提供水蒸气和热量的换热室（4），洗涤室（2）内部放置吊篮。
2.根据权利要求1所述的从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置，其特征在于：所述蒸发室（3）侧部设有空气管道，空气管道上设有空气阀（3-1），蒸发室（3）底部设有排液管道，排液管道上设有排液阀（3-2），蒸发室（3）与换热室（4）下部连接处设有循环管道，循环管道上设有循环阀（3-3）。
3.一种根据权利要求1至2任意一项所述的从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置的应用方法，其特征在于具体步骤如下：
（1）将含氟化盐的铝电解槽废炭料破碎至0.3～5.0mm，放在吊篮的下部；小于0.3mm的粉料用滤布袋盛装，放在吊篮的顶部；
（2）将步骤（1）装满废阴极炭的吊篮置于洗涤室（2）中，把气体冷凝器（1）安装在洗涤室（2）上端，关闭排液阀（3-2），检查系统是否密封；
（3）用泵从气体冷凝器（1）中出气口（1-3）打入40g/L~100g/L的NaOH溶液，体积为废阴极炭体积的1.5~2.5倍；
（4）打开循环阀（3-3），在换热室（4）的热媒进口（4-1）中通入热媒且向热水入口通入热水；打开气体冷凝器（1）的冷凝水进水口（1-2）和冷凝水出水口（1-1），打开空气阀（3-1），通入空气，控制蒸发室（3）温度为100～105℃，冷凝水进水口（1-2）进水温度为50℃～60℃，冷凝水出水口（1-1）出水温度为55℃～65℃，在此条件下洗提3～5h，结束通入热媒，打开底部排液阀（3-2），放出含总氟浓度达到20~21g/L的溶液；
（5）移开气体冷凝器（1），提出吊篮，倒出废阴极炭，即为已脱净氟的炭，返回炭素生产。
4.根据权利要求3所述的从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置的应用方法，其特征在于：所述步骤（1）含氟化盐的铝电解槽废炭料包括以下质量百分比组分：C68.10～84.60wt%，F7.60～14.20wt%。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910929914.9A CN110697679B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910929914.9A CN110697679B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110697679A true CN110697679A (zh) | 2020-01-17 |
| CN110697679B CN110697679B (zh) | 2022-12-13 |
Family
ID=69198016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910929914.9A Active CN110697679B (zh) | 2019-09-29 | 2019-09-29 | 一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110697679B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110819371A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 昆明理工大学 | 一种连续回流脱除废铝基催化剂中油物的装置及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB120684A (en) * | 1917-10-18 | 1918-11-21 | David Joseph Smith | Improvements in Scrubbers, Cleansers and Coolers for Gas. |
| US4889695A (en) * | 1985-02-20 | 1989-12-26 | Aluminum Company Of America | Reclaiming spent potlining |
| WO1998009711A1 (en) * | 1996-09-04 | 1998-03-12 | American Innovations, Inc. | Method and apparatus for treatment of hot vapors |
| CN109047285A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-21 | 湘潭大学 | 一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法与系统 |
| CN109368765A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-02-22 | 萍乡亨厚新材科技有限公司 | 一种利用空气处理含氰废水的方法 |
| CN109499300A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-22 | 湖南涌鑫源环保有限公司 | 一种阴极炭块回收处理中废气的处理方法 |
-
2019
- 2019-09-29 CN CN201910929914.9A patent/CN110697679B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB120684A (en) * | 1917-10-18 | 1918-11-21 | David Joseph Smith | Improvements in Scrubbers, Cleansers and Coolers for Gas. |
| US4889695A (en) * | 1985-02-20 | 1989-12-26 | Aluminum Company Of America | Reclaiming spent potlining |
| WO1998009711A1 (en) * | 1996-09-04 | 1998-03-12 | American Innovations, Inc. | Method and apparatus for treatment of hot vapors |
| CN109047285A (zh) * | 2018-08-01 | 2018-12-21 | 湘潭大学 | 一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的转化方法与系统 |
| CN109368765A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-02-22 | 萍乡亨厚新材科技有限公司 | 一种利用空气处理含氰废水的方法 |
| CN109499300A (zh) * | 2018-12-11 | 2019-03-22 | 湖南涌鑫源环保有限公司 | 一种阴极炭块回收处理中废气的处理方法 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110819371A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-02-21 | 昆明理工大学 | 一种连续回流脱除废铝基催化剂中油物的装置及方法 |
| CN110819371B (zh) * | 2019-10-31 | 2021-11-23 | 昆明理工大学 | 一种连续回流脱除废铝基催化剂中油物的装置及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110697679B (zh) | 2022-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106180118B (zh) | 一种超声波辅助加压酸浸回收铝电解废旧阴极中炭的方法 | |
| CN107282598A (zh) | 一种铝电解槽废弃阴极炭块的回收利用方法 | |
| CN105964660B (zh) | 一种无害化处理铝电解槽废槽衬的方法 | |
| CN108941167A (zh) | 一种铝电解槽废阴极炭块中含钠、含氟化合物的机械化学转化与回收方法 | |
| CN1785537A (zh) | 一种铝电解槽废阴极炭块无害化的处理方法 | |
| Xing et al. | A simple and effective process for recycling zinc-rich paint residue | |
| CN109909272A (zh) | 以废治废无害化处理铝电解槽大修渣的工艺方法 | |
| CN106077036B (zh) | 一种超声波辅助酸浸处理铝电解废旧阴极炭块的方法 | |
| CN204529994U (zh) | 铝电解废槽衬中废阴极炭块的处理装置 | |
| CN109136564A (zh) | 一种电解铝含碳废渣的处理方法 | |
| Nie et al. | Defluorination of spent pot lining from aluminum electrolysis using acidic iron-containing solution | |
| CN107352819A (zh) | 一种铝电解槽炭质废料用于生产氟铝酸钙熟料的方法 | |
| CN110407190A (zh) | 一种铝电解废阴极回收炭的方法 | |
| CN108787718A (zh) | 一种铝电解废炭渣中含钠、含氟化合物的机械化学转化与回收方法 | |
| CN104529032A (zh) | 钢材酸洗的盐酸废液处理方法 | |
| CN105274341A (zh) | 一种废scr脱硝催化剂中金属钒和钨浸出的方法 | |
| Li et al. | An environmentally benign and sustainable process for carbon recovery and efficient defluorination of spent carbon cathode | |
| CN109127655A (zh) | 一种铝电解废炭渣中含钠、含氟化合物的转化方法与系统 | |
| CN109108050A (zh) | 一种铝电解大修渣中含钠、含氟化合物的转化方法与系统 | |
| CN110697679B (zh) | 一种从铝电解槽废阴极炭块中脱氟与回收炭的装置及其方法 | |
| CN115156238A (zh) | 一种铝电解废阴极碳块综合回收资源化利用方法及其应用 | |
| Dong et al. | Harmless recovery and utilization of electrolytic aluminum spent cathode carbon block: a comprehensive review | |
| CN107159688B (zh) | 一种铝电解槽炭质废料再生为生产电石用原料的方法 | |
| RU2472865C1 (ru) | Способ переработки фторсодержащих отходов электролитического производства алюминия | |
| CN111268718B (zh) | 一种含汞有机污泥直接制取氧化汞的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |