CN111892022A - 一种铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，将铝电解含氟废弃物及富余电解质破碎磨细制成电解质粉，将电解质粉和酸加入到负压反应器中反应，反应生成的氟化氢经过冷凝、精馏后得到氢氟酸产品，反应残液加中和剂处理后过滤，滤渣为钙盐，滤液为铝酸钠溶液，用于氧化铝生产。本发明可实现铝电解含氟废弃物及富余电解质的全量化资源利用，利用过程流程短，无二次污染物产生，得到的产品可在多行业应用，形成资源大循环，同时为氟化工行业提供了新原料，对促进氟化工行业的发展做出积极贡献。
Description
技术领域
本发明属于铝工业资源综合循环利用领域，具体涉及一种铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法。
背景技术
电解铝生产采用以冰晶石为主的电解质体系，其主要功能是溶解氧化铝，并具有一定导电性，从而使电解过程得以顺利进行。由于电解铝生产原料氧化铝中碱及碱土金属的存在，会与电解质中的氟化铝反应生成氟化钠，为了将电解质分子比控制在所需范围，需不断向电解槽中添加氟化铝，然而通过电解烟气和机械损失、夹带等方式被带走的电解质很少，因此电解槽中的电解质不断增加，产生富余。这部分铝电解含氟废弃物及富余电解质主要以炭渣处理后得到的电解质、废阴极处理后得到的电解质、废内衬处理后得到的电解质以及从电解槽中取出的电解质存在，主要成分是氟化钠、氟化铝和冰晶石等，氟含量极高，是很好的氟资源，需对其进行资源化利用。
论文“电解质替代部分冰晶石方法”、“电解质粉替代冰晶石在铝电解槽焙烧启动中的应用技术研究”、“过量工业铝电解质产生及循环再利用的技术经济性探讨—值得电解铝厂重视和采用的冰晶石替代方法”、“利全球铝电解质市场循环体系提高国内铝电解质综合利用水平”、“铝电解质块破碎处理及循环利用”均说明将电解质冷却后破碎成电解质粉，代替人造冰晶石作为新开槽焙烧启动原料。该方法已在各电解铝企业应用，但近几年，新开槽量逐渐减少，所需电解质量随之减少，铝电解质仍然严重富余,没有得到有效利用。
专利CN110284157A公开了一种阳极炭渣和铝电解质回收利用方法，其步骤为：(1)将待处理的阳极炭渣和/或铝电解质，与含钙物质和含碱物质均匀混合形成混合料，并对混合料进行破碎研磨；(2)将研磨后的混合料在预设温度条件下焙烧预设时长；(3)将焙烧产物进行研磨，然后将研磨后的焙烧产物在含碱溶液中加热搅拌浸出，对浸出浆液进行过滤处理；(4)对滤渣进行洗涤、干燥，得到氟化钙；滤液则为铝酸钠溶液。该方法采用火法与湿法联合的方式对铝电解质进行利用，流程相对较长。
专利CN108677020B公开了一种将废铝电解质无害化及资源化处理方法，其步骤为：(1)将废铝电解质进行破碎、筛分，得到铝电解质颗粒；(2)配置1mol/L浓度的酸液和1mol/L浓度的铝盐溶液备用；(3)将步骤1得到铝电解质颗粒放入步骤2配置的酸液在加热与搅拌条件下进行浸出，控制溶液pH小于5，当氟离子浸出率高于94％时，浸出结束，过滤杂质，得到浸出溶液；(4)向步骤3得到的浸出溶液加入步骤2配置铝盐溶液，加热并搅拌，控制Al3+/Na+摩尔比大于0.3，溶液中产生沉淀时，将溶液进行过滤，得到滤渣与滤液，滤渣经过洗涤，烘干，得到碱式氟化铝产品；(5)得到滤液蒸发结晶，得到钠盐产品。该方法可以实现电解质中氟和钠的再利用，得到碱式氟化铝产品和钠盐产品，但对于电解质中的铝等没有进行有效利用，没有实现电解质的全量化资源利用。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术无法对铝电解含氟废弃物及富余电解质进行全量化利用的问题，提供一种短流程、利用率高的湿法综合利用方案，实现铝电解含氟废弃物及富余电解质资源的循环利用。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，其特征在于：
(1)将铝电解含氟废弃物及富余电解质破碎、磨细制成电解质粉；
(2)将电解质粉和酸加入到负压反应器中反应；
(3)反应生成的氟化氢经过冷凝、精馏后得到氢氟酸产品；
(4)反应残液加中和剂处理后过滤，滤渣为钙盐，滤液为铝酸钠溶液，用于氧化铝生产。
本发明中，铝电解含氟废弃物及富余电解质包括炭渣处理后得到的电解质、废阴极处理后得到的电解质、废内衬处理后得到的电解质以及从电解槽中取出的电解质，电解质粉的粒度为200目以下。
本发明中，负压反应器的压力为-100Pa～-400Pa，反应过程搅拌，反应器可以是水平的，通过反应器自身旋转实现反应物料搅拌。反应器可以是垂直的，通过内置搅拌器搅拌或通过磁力搅拌器搅拌。搅拌的目的是使电解质粉与酸充分接触，提高反应效率。
本发明中，反应温度为180℃-350℃，反应时间为1h-4h，反应过程加热方式采用间接加热方式，可以用燃气、电、煤炭或导热油中的一种或混合加热。
本发明中，所用酸为浓硫酸、浓磷酸中的一种或两种混合。
本发明中，中和剂为氧化钙或氢氧化钙中的一种或两种混合。
本发明的有益技术效果：
本发明方案将铝电解含氟废弃物及富余电解质作为资源进行全量化循环再利用，处置过程流程短，无二次污染物产生，利用率达100％，得到的产品可在铝工业外的相关行业应用，实现的铝电解含氟废弃物及富余电解质的多元高值化综合利用，同时为氟化工行业提供了新原料，对促进氟化工行业的发展做出积极贡献。
附图说明
图1为铝电解含氟废弃物及富余电解质资源化利用方法流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。
如图1所示，本发明的一种铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，先将铝电解含氟废弃物及富余电解质破碎磨细，然后向反应器中加入酸和磨细的电解质粉，反应产生的氟化氢气体经冷凝、精馏后制成氢氟酸产品，反应后残液加入中和剂，过滤，滤渣为钙盐，滤液为铝酸钠溶液，用于氧化铝生产。
实施例1
将炭渣处理后得到的电解质破碎、磨细制成电解质粉，粒度在200目以下，加入到水平负压反应器中，反应器压力控制在-100Pa，向负压反应器中加入浓磷酸和电解质粉，180℃反应4h，生成的氟化氢经过冷凝、精馏后得到氢氟酸产品，反应残液加氢氧化钙中和处理后过滤，滤渣为磷酸钙，滤液为铝酸钠溶液，用于氧化铝生产。
实施例2
将废阴极处理后得到的电解质破碎、磨细制成电解质粉，粒度在200目以下，加入到垂直负压反应器中，反应器压力控制在-200Pa，向负压反应器中加入浓硫酸和电解质粉，230℃反应3h，生成的氟化氢经过冷凝、精馏后得到氢氟酸产品，反应残液加氧化钙中和处理后过滤，滤渣为硫酸钙，滤液为铝酸钠溶液，用于氧化铝生产。
实施例3
将废内衬处理后得到的电解质破碎、磨细制成电解质粉，粒度在200目以下，加入到水平负压反应器中，反应器压力控制在-300Pa，向负压反应器中加入浓磷酸、浓硫酸混合酸和电解质粉，260℃反应2h，生成的氟化氢经过冷凝、精馏后得到氢氟酸产品，反应残液加氢氧化钙中和处理后过滤，滤渣为硫酸钙和磷酸钙混合物，滤液为铝酸钠溶液，用于氧化铝生产。
实施例4
将从电解槽中取出的电解质破碎、磨细制成电解质粉，粒度在200目以下，加入到垂直负压反应器中，反应器压力控制在-400Pa，向负压反应器中加入浓硫酸和电解质粉，350℃反应1h，生成的氟化氢经过冷凝、精馏后得到氢氟酸产品，反应残液加氢氧化钙和氧化钙中和处理后过滤，滤渣为硫酸钙，滤液为铝酸钠溶液，用于氧化铝生产。
以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，其特征在于：
(1)将铝电解含氟废弃物及富余电解质破碎、磨细制成电解质粉；
(2)将电解质粉和酸加入到负压反应器中反应；
(3)反应生成的氟化氢经过冷凝、精馏后得到氢氟酸产品；
(4)反应残液添加中和剂处理后过滤，滤渣为钙盐，滤液为铝酸钠溶液，用于氧化铝生产。
2.根据权利要求1所述的铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，其特征在于：铝电解含氟废弃物及富余电解质包括炭渣处理后得到的电解质、废阴极处理后得到的电解质、废内衬处理后得到的电解质以及从电解槽中取出的电解质，电解质粉的粒度为200目以下。
3.根据权利要求1所述的铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，其特征在于：负压反应器的压力为-100Pa～-400Pa。
4.根据权利要求1所述的铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，其特征在于：反应温度为180℃-350℃，反应时间为1h-4h。
5.根据权利要求1所述的铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，其特征在于：所用酸为浓硫酸、浓磷酸中的一种或两种混合。
6.根据权利要求1所述的铝电解含氟废弃物及富余电解质资源利用的方法，其特征在于：中和剂为氧化钙或氢氧化钙中的一种或两种混合。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112758894A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-07 | 淄博华士元环保科技有限公司 | 利用含氟冰晶石固体废物制备氟化氢的方法 |
| CN112777621A (zh) * | 2020-12-30 | 2021-05-11 | 淄博华士元环保科技有限公司 | 回收利用含氟废物制备氟化铝的方法 |
| CN114031099A (zh) * | 2021-11-19 | 2022-02-11 | 东北大学 | 一种高效处理铝电解固体废弃物的酸化焙烧方法 |
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| CN102259838A (zh) * | 2011-06-16 | 2011-11-30 | 西安三瑞实业有限公司 | 一种用回转反应炉连续制备氟化氢的方法 |
| CN109179457A (zh) * | 2018-10-16 | 2019-01-11 | 河南工程学院 | 一种电解铝废渣中锂的提取方法 |
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2020
- 2020-06-29 CN CN202010608253.2A patent/CN111892022A/zh active Pending
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