CN115156253B - 一种铝电解大修渣资源化处理方法 - Google Patents
一种铝电解大修渣资源化处理方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115156253B CN115156253B CN202210821960.9A CN202210821960A CN115156253B CN 115156253 B CN115156253 B CN 115156253B CN 202210821960 A CN202210821960 A CN 202210821960A CN 115156253 B CN115156253 B CN 115156253B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- overhaul slag
- aluminum electrolysis
- leaching
- acid
- water
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 51
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 239000002893 slag Substances 0.000 title claims abstract description 44
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 title claims abstract description 31
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 32
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 24
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 16
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000002910 solid waste Substances 0.000 claims abstract description 15
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 12
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 10
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 9
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000010808 liquid waste Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 19
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 12
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 12
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 10
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 7
- 159000000000 sodium salts Chemical class 0.000 claims description 6
- MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N Hydrogen peroxide Chemical compound OO MHAJPDPJQMAIIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 claims description 4
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 239000004566 building material Substances 0.000 claims description 4
- QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N hypochlorous acid Chemical compound ClO QWPPOHNGKGFGJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N oxalonitrile Chemical compound N#CC#N JMANVNJQNLATNU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 claims description 3
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims description 3
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZKQDCIXGCQPQNV-UHFFFAOYSA-N Calcium hypochlorite Chemical compound [Ca+2].Cl[O-].Cl[O-] ZKQDCIXGCQPQNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000002222 fluorine compounds Chemical group 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003002 pH adjusting agent Substances 0.000 claims description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 abstract description 13
- 239000012535 impurity Substances 0.000 abstract description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 abstract description 4
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 4
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 38
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 23
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 23
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 10
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 7
- 229910004261 CaF 2 Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 6
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 5
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 5
- 238000000967 suction filtration Methods 0.000 description 5
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical class [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 4
- 229910016569 AlF 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000004673 fluoride salts Chemical class 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 2
- 239000012043 crude product Substances 0.000 description 2
- 238000001784 detoxification Methods 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000001698 pyrogenic effect Effects 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000282414 Homo sapiens Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 carburant Substances 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006115 defluorination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 239000003673 groundwater Substances 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003595 mist Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/30—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving mechanical treatment
- B09B3/35—Shredding, crushing or cutting
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/40—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving thermal treatment, e.g. evaporation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/70—Chemical treatment, e.g. pH adjustment or oxidation
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B3/00—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless
- B09B3/80—Destroying solid waste or transforming solid waste into something useful or harmless involving an extraction step
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B09—DISPOSAL OF SOLID WASTE; RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
- B09B—DISPOSAL OF SOLID WASTE NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B09B2101/00—Type of solid waste
- B09B2101/55—Slag
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
本发明涉及固体废物资源化利用技术领域，公开了一种铝电解大修渣资源化处理方法，将铝电解大修渣破碎，添加除氟剂后粉磨、均化，得到混合料；将水与酸混合，配制酸液；将混合料与酸液混合，加入除氰剂，在加热的条件下进行浸出；浸出完成后固液分离，得到浸出液以及固体废渣；将浸出液冷却后析出白色晶体，固液分离后得到氟硅酸钠以及分离液；将固体废渣进行水洗后固液分离，得到回收材料以及洗涤水。本发明采用酸液浸出的方式溶出电解铝大修渣中的氟盐及其它杂质，得到更纯净的炭质材料或硅质材料，无危险特性，产品附加值更高，应用范围更广。
Description
技术领域
本发明涉及固体废物资源化利用技术领域，特别是涉及一种铝电解大修渣资源化处理方法。
背景技术
铝电解大修渣是铝电解槽拆解过程中产生的固体废弃物，包括约55％的废阴极炭块和45％的废耐火材料。据统计，平均每产1t电解铝就产生5-10kg的废阴极炭块和10-20kg的废耐火材料，我国电解铝年产能已经接近4000万吨，废阴极炭块的排放量每年约20-40万吨，废耐火材料的排放量每年约40-80万吨。大修渣的主要成分包括石墨化度较高的炭质材料、硅铝质耐火材料和氟化钠、冰晶石、氟化钙等氟盐。如果将大修渣直接堆弃，其有毒物质经过风吹、日晒、雨淋会逐步转移至大气、土壤和地下水中，严重影响动植物和人类的健康及生存，同时也造成了资源的浪费。
长期以来，国内外对大修渣的处理方法做了许多研究，可分为湿法及火法两种技术路线。湿法又可分为浮选法、化学法、浮选-化学联合法等。火法包含高温挥发氟化物及制备炭素材料法，钢铁、水泥熟料、火力发电等协同处理及利用法，回转窑锻烧生产水泥原料法等。大修渣还可以固化稳定化填埋，但填埋的方法不但资源未得到充分利用，也占用了宝贵的危废填埋场资源。传统火法工艺解毒不彻底，不能充分回收资源；目前的湿法工艺解毒产物难利用、资源难回收利用；火法挥发投资大、处理成本高、技术不成熟。目前的技术很难满足资源回收和日趋严格的环保要求。
申请号为CN202110647986.1的发明专利公开了一种废旧铝电解槽内衬和废阴极炭块无害化高效资源回收的方法，该专利采用超高温绝氧燃烧的方式将炭质材料和氟化物分离，得到的阴极炭块石墨化程度高，但是建造及运行成本高昂，能耗高，且氟化物气体对设备的腐蚀严重。
申请号为CN201810628457.5的发明专利公开了一种铝电解大修渣无害化分离方法，该专利采用酸性含铝溶液将大修渣中的氟盐浸出，制备碱式氟化铝；工艺流程简单，但是需要用到的铝盐溶液成本较高，且未提及其它金属离子的去除。
申请号为CN202010045881.4的发明专利公开了一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法，该专利采用硫酸进行酸解脱氟，达到净化炭粉的目的，再从气体中回收氟化物，制备氟盐；所用原料众多，工艺流程复杂。
综上所述，亟需一种铝电解大修渣资源化处理方法，来解决现有技术中大修渣回收利用存在的问题。
发明内容
本发明的目的就在于克服上述不足，提供一种铝电解大修渣资源化处理方法。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种铝电解大修渣资源化处理方法，包括以下步骤：
S1，将铝电解大修渣破碎，添加除氟剂后粉磨、均化，得到混合料；
S2，将水与酸混合，配制酸度为0.1-13mol/L的酸液；
S3，将步骤S1得到的混合料与步骤S2得到的酸液混合，加入铝电解大修渣质量0.1-5％的除氰剂，在加热的条件下进行搅拌浸出；浸出完成后趁热固液分离，得到浸出液以及固体废渣；
该过程主要涉及以下化学反应式：
3H2SO4+SiO2+6NaF→H2SiF6+2H2O+3Na2SO4；
6HCl+SiO2+6NaF→H2SiF6+2H2O+6NaCl；
6HNO3+SiO2+6NaF→H2SiF6+2H2O+6NaNO3；
6H2SO4+2SiO2+2Na3AlF6→2H2SiF6+4H2O+3Na2SO4+Al2(SO4)3；
6HCl+SiO2+Na3AlF6→H2SiF6+2H2O+3NaCl+AlCl3；
6HNO3+SiO2+Na3AlF6→H2SiF6+2H2O+3NaNO3+Al(NO3)3；
浸出过程中产生的废气采用专用的环保设备收集处理后达标排放；废气处理设备为硫化氢处理设备、氟化氢处理设备、酸雾处理设备、氨气处理设备等环保设备中的一种或几种。
S4，将步骤S3得到的浸出液冷却后析出白色晶体，固液分离后得到氟硅酸钠以及分离液；
该过程主要涉及以下化学反应式：
H2SiF6+Na2SO4→H2SO4+Na2SiF6↓；
H2SiF6+2NaCl→2HCl+Na2SiF6↓；
H2SiF6+2NaNO3→2HNO3+Na2SiF6↓；
S5，将步骤S4得到的分离液返回步骤S2中，循环利用；
S6，将步骤S3的固体废渣进行水洗后固液分离，得到回收材料以及洗涤水；
当处理的铝电解大修渣为废阴极炭块时，得到的回收材料为炭质材料；当处理的铝电解大修渣为废耐火材料时，得到的回收材料为硅质材料。上述两种回收材料均无危险特性；其中炭质材料作为燃料、增碳剂、石墨材料等使用；硅质材料作为耐火材料、建筑材料等使用；
S7，将步骤S6得到的洗涤水返回步骤S2循环利用；
S8，当步骤S4得到的分离液的密度大于1.2g/cm3时，加pH调节剂调节pH，分离得到沉渣以及高钠盐水；
S9，将步骤S8得到的高钠盐水蒸发结晶，得到钠盐以及蒸发冷凝水；蒸发冷凝水可回收利用在需要加水的步骤中。
本发明中的工艺水循环利用，循环多次后，加pH调节剂调pH，分离杂质，工艺水除杂后经蒸发结晶后为钠盐，蒸发冷凝水回用，无外排废水。
优选的，所述步骤S1中，除氟剂为含硅物质；除氟剂添加量占铝电解大修渣质量的0-15％。
优选的，所述含硅物质为硅石、石英砂、硅酸、硅酸钠中的至少一种。
优选的，所述步骤S1中，混合料的粒度为50-400目。
具体的，步骤S1中的破碎过程使用的破碎设备为颚式破碎机、圆锥破碎机、锤式破碎机、辊式破碎机中的一种；粉磨过程中采用的粉磨设备为棒磨机、盘磨机、球磨机、自磨机中的一种。
优选的，所述步骤S2中，酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的至少一种。
优选的，所述步骤S3中，除氰剂为次氯酸、次氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢中的一种；酸液与混合料的液固比为1:1-20:1，浸出温度为20-100℃，浸出时间为0.5-10h。
优选的，步骤S3和步骤S4中固液分离的过程中采用的分离设备为带式压榨过滤机、板框压滤机、离心机、真空抽滤机中的一种。
优选的，所述步骤S6中，水洗过程中的液固比为1:1-20:1；水洗温度为20-100℃，水洗时间为0.5-10h。该过程中所用的水为蒸馏水、自来水中的至少一种；其中蒸馏水可以采用步骤S9得到的蒸发冷凝水。
优选的，所述步骤S8中，pH调节剂为碳酸钙、碱性物质中的至少一种。
进一步的，所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠中的至少一种。
优选的，所述步骤S8中，所述步骤S8中，得到的沉渣包括含氟沉渣、含硅铝沉渣、其他金属杂质沉渣等；含氟沉渣为氟化物沉淀，氟化物沉淀返回步骤S3回收利用；含硅铝沉渣、其他金属杂质沉渣等应用于建筑材料行业。
优选的，所述步骤S9蒸发结晶过程中的蒸发结晶设备为强制循环蒸发结晶器、MVR蒸发结晶器、多效蒸发结晶设备等中的一种或几种。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1)本发明采用酸液浸出的方式溶出电解铝大修渣(废阴极炭块或废耐火材料)中的氟盐及其它杂质，得到更纯净的炭质材料或硅质材料，无危险特性，产品附加值更高，应用范围更广。
2)本发明中电解铝大修渣中的氟盐以氟硅酸钠的方式回收，纯度高，产品附加值高，回收工艺流程简单、能耗低。
3)本发明中各步骤得到的工艺水循环使用，无外排废水，清洁、环保。
4)生产过程产生的废气经过收集、净化后达标排放，不产生二次污染，工作环境清洁、安全。
5)工艺过程仅产生少量含铝、硅等元素的沉渣，可作为铝质原料或硅质原料应用于耐火材料、建筑材料等行业。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
实施例1
本实施例中采用的原料为某公司电解铝电解槽大修时得到的电解铝大修渣，电解铝大修渣包括废阴极炭块和废耐火材料，具体组成如下：
废阴极炭块主要组分为(wt％)：62.5％C；18.7％Na3AlF6(冰晶石)；14.2％NaF；1.8％CaF2；2.1％SiO2。
废耐火材料主要组分为(wt％)：45.2％SiO2；34.2％Na3AlF6(冰晶石)；10.6％NaF；2.1％CaF2；7.7％AlF。
取上述原料，采用如下方法进行处理。
一种铝电解大修渣资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)将200g废阴极炭块破碎，添加24g硅酸后粉磨、均化，过200目筛，得到混合料；
(2)将水与浓硫酸混合，配制酸度为10.5mol/L的酸液；
(3)将步骤(1)得到的混合料与步骤(2)得到的酸液按照5:1的液固比混合，加入3g次氯酸钠，于70℃搅拌浸出8h；反应结束后，趁热抽滤，得到浸出液以及固体废渣；
(4)将步骤(3)得到的浸出液冷却析出白色晶体，用真空抽滤机分离结晶，用5℃的冷水洗涤后，得到高纯氟硅酸钠；氟硅酸钠含量为99.65％；
(5)将步骤(3)得到的固体废渣用与水按照5:1的液固比混合，于80℃加热洗涤0.5h，抽滤，得到炭质材料，炭质材料浸出氟为6.8mg/L，固定碳含量为92.20％，氰化物未检出。
该公司的废耐火材料处理方法与上述方法相同，处理对象为200g废耐火材料，按照上述的步骤依次进行处理，最终得到硅质材料；硅质材料浸出氟为28.2mg/L，二氧化硅含量为89.8％，氰化物未检出。
实施例2
本实施例中采用的原料为某公司电解铝电解槽大修时得到的电解铝大修渣，电解铝大修渣包括废阴极炭块和废耐火材料，具体组成如下：
废阴极炭块主要组分为(wt％)：68.5％C；16.3％Na3AlF6(冰晶石)；10.5％NaF；1.3％CaF2；2.6％SiO2。
废耐火材料主要组分为(wt％)：50.3％SiO2；37.5％Na3AlF6(冰晶石)；5.8％NaF；2.1％CaF2；3.2％AlF3。
取上述原料，采用如下方法进行处理。
一种铝电解大修渣资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)将200g废旧阴极炭块破碎，添加3g石英砂后粉磨、均化，过100目筛，得到混合料；
(2)将水与浓盐酸混合，配制酸度为1mol/L的酸液；
(3)将步骤(1)得到的混合料与步骤(2)得到的酸液按照2:1的液固比混合，加入30wt％的过氧化氢溶液3.3g，于99℃搅拌浸出0.5h。反应结束后，趁热抽滤，得到浸出液以及固体废渣；
(4)将步骤(3)得到的浸出液冷却，析出白色晶体，用真空抽滤机分离结晶，用15℃的冷水洗涤后，得到高纯氟硅酸钠，氟硅酸钠含量为99.72％；
(5)将步骤(3)得到的固体废渣与水按照4:1的液固比混合，于60℃加热洗涤1h，抽滤，得到炭质材料，炭质材料浸出氟为8.2mg/L，固定碳含量为90.64％，氰化物未检出。
该公司的废耐火材料处理方法与上述方法相同，处理对象为200g废耐火材料，按照上述的步骤依次进行处理，最终得到硅质材料；硅质材料浸出氟36.3mg/L，二氧化硅含量为85.4％，氰化物未检出。
实施例3
本实施例中采用的原料为某公司电解铝电解槽大修时得到的电解铝大修渣，电解铝大修渣包括废阴极炭块和废耐火材料，具体组成如下：
废阴极炭块主要组分为(wt％)：69.8％C；15.6％Na3AlF6(冰晶石)；8.2％NaF；1.7％CaF2；2.7％AlF3；1.2％SiO2。
废耐火材料主要组分为(wt％)：51.6％SiO2；34.3％Na3AlF6(冰晶石)；7.5％NaF；1.8％CaF2；3.9％AlF3。
取上述原料，采用如下方法进行处理。
一种铝电解大修渣资源化处理方法，包括以下步骤：
(1)将100kg废阴极炭块破碎，添加9kg石英砂后粉磨、均化，过80目筛，得到混合料；
(2)将水与浓盐酸混合，配制酸度为9.0mol/L的酸液；
(3)将步骤(1)得到的混合料与步骤(2)所述的酸液按照5:1的液固比混合，加入5kg次氯酸(可采用工业次氯酸)，于100℃搅拌浸出8h；反应结束后，采用板框压滤机趁热过滤，得到浸出液以及固体废渣；
(4)将步骤(3)得到的浸出液冷却析出白色晶体，用板框压滤机固液分离后得到氟硅酸钠粗品与分离液，氟硅酸钠粗品用15℃的冷水按照液固比1:1洗涤后，得到高纯氟硅酸钠，其中氟硅酸钠含量为99.18％；
(5)将步骤(3)得到的固体废渣与水按照5:1的液固比混合，于80℃加热洗涤1h，抽滤，得到炭质材料与洗涤水，炭质材料浸出氟为17.8mg/L，固定碳含量为88.86％，氰化物未检出；
(6)将步骤(4)得到的分离液和步骤(5)得到的洗涤水返回步骤(2)的工序中，参与配制酸液，继续浸出混合料；循环8次后，得到的分离液的密度为1.22g/m3；
(7)加氢氧化钙调节步骤(6)中循环多次的分离液的pH至7～8，沉淀分离氟元素，得到氟化物沉淀；
(8)继续加氢氧化钠调pH，沉淀分离钙、铝、硅等杂质元素，得到含钙、铝、硅等金属杂质的沉渣，以及分离杂质后的高钠盐水；
(9)将步骤(8)得到的高钠盐水蒸发结晶，得到氯化钠以及蒸发冷凝水；蒸发冷凝水回收利用；
(10)步骤(3)浸出过程中产生的废气收集后处理即可。
该公司的废耐火材料处理方法与上述方法相同，处理对象为100kg废耐火材料，按照上述的步骤依次进行处理，步骤(6)得到硅质材料；硅质材料浸出氟为27.4mg/L，二氧化硅含量为86.3％，氰化物未检出。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种铝电解大修渣资源化处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，将铝电解大修渣破碎，添加除氟剂后粉磨、均化，得到混合料；
S2，将水与酸混合，配制酸度为0.1-13mol/L的酸液；
S3，将步骤S1得到的混合料与步骤S2得到的酸液混合，加入铝电解大修渣质量0.1-5％的除氰剂，在加热的条件下进行浸出；浸出完成后固液分离，得到浸出液以及固体废渣；
S4，将步骤S3得到的浸出液冷却后析出白色晶体，固液分离后得到氟硅酸钠以及分离液；
S5，将步骤S4得到的分离液返回步骤S2中，循环利用；
S6，将步骤S3的固体废渣进行水洗后固液分离，得到回收材料以及洗涤水；
S7，将步骤S6得到的洗涤水返回步骤S2循环利用；
S8，当步骤S4得到的分离液的密度大于1.2g/cm3时，加pH调节剂调节pH，分离得到沉渣以及高钠盐水；
S9，将步骤S8得到的高钠盐水蒸发结晶，得到钠盐以及蒸发冷凝水；
所述步骤S1中，除氟剂为含硅物质；除氟剂添加量占铝电解大修渣质量的0-15％；
所述含硅物质为硅石、石英砂、硅酸、硅酸钠中的至少一种。
2.根据权利要求1所述的一种铝电解大修渣资源化处理方法，其特征在于：所述步骤S1中，混合料的粒度为50-400目。
3.根据权利要求1所述的一种铝电解大修渣资源化处理方法，其特征在于：所述步骤S2中，酸为硫酸、盐酸、硝酸、磷酸中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的一种铝电解大修渣资源化处理方法，其特征在于：所述步骤S3中，除氰剂为次氯酸、次氯酸钠、次氯酸钙、过氧化氢中的一种；酸液与混合料的液固比为1:1-20:1，浸出温度为20-100℃，浸出时间为0.5-10h。
5.根据权利要求1所述的一种铝电解大修渣资源化处理方法，其特征在于：所述步骤S6中，水洗过程中的液固比为1:1-20:1；水洗温度为20-100℃，水洗时间为0.5-10h。
6.根据权利要求1所述的一种铝电解大修渣资源化处理方法，其特征在于：所述步骤S8中，pH调节剂为碳酸钙、碱性物质中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的一种铝电解大修渣资源化处理方法，其特征在于：所述碱性物质为氢氧化钠、氢氧化钙、碳酸钠中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的一种铝电解大修渣资源化处理方法，其特征在于：所述步骤S8中，得到的沉渣包括含氟沉渣、含硅铝沉渣；含氟沉渣为氟化物沉淀，氟化物沉淀返回步骤S3回收利用；含硅铝沉渣应用于建筑材料行业。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210821960.9A CN115156253B (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种铝电解大修渣资源化处理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210821960.9A CN115156253B (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种铝电解大修渣资源化处理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115156253A CN115156253A (zh) | 2022-10-11 |
| CN115156253B true CN115156253B (zh) | 2023-08-11 |
Family
ID=83492679
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210821960.9A Active CN115156253B (zh) | 2022-07-13 | 2022-07-13 | 一种铝电解大修渣资源化处理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115156253B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115465877A (zh) * | 2022-10-27 | 2022-12-13 | 云南云铝润鑫铝业有限公司 | 电解铝大修渣协同脱硫石膏制备氟化钙的方法及其用途 |
| CN115676861B (zh) * | 2022-11-12 | 2023-11-03 | 郑州大学 | 一种利用大修渣制备霞石和偏铝酸钠的方法 |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105214275A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-01-06 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 电解铝废槽衬中氰化物和氟化物的处理方法 |
| CN106166560A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-11-30 | 大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心 | 一种废阴极炭块的处理方法 |
| CN106565120A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-04-19 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解废槽衬的无害化处理利用方法 |
| CN107088570A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-25 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解废耐火材料的处理方法 |
| RU2630117C1 (ru) * | 2016-12-16 | 2017-09-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ переработки отработанной углеродной футеровки алюминиевого электролизера |
| CN107720723A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-02-23 | 北京科技大学 | 一种全面处理铝电解槽废槽衬的方法 |
| CN108728867A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-02 | 东北大学 | 一种铝电解废阴极炭块无害化分离方法 |
| CN111153395A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-15 | 眉山顺应循环再生资源有限公司 | 一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法 |
| CN111889489A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-11-06 | 郑州鸿跃环保科技有限公司 | 一种铝电解大修渣的处理方法和处理系统 |
| CN113426808A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-24 | 云南云铝润鑫铝业有限公司 | 一种铝电解大修渣加压碱浸回收氟化盐的方法 |
| CN113800539A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-17 | 广西博世科环保科技股份有限公司 | 一种大修渣湿法浸出液中盐提纯回收工艺 |
-
2022
- 2022-07-13 CN CN202210821960.9A patent/CN115156253B/zh active Active
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105214275A (zh) * | 2015-10-15 | 2016-01-06 | 郑州经纬科技实业有限公司 | 电解铝废槽衬中氰化物和氟化物的处理方法 |
| CN106166560A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-11-30 | 大唐国际发电股份有限公司高铝煤炭资源开发利用研发中心 | 一种废阴极炭块的处理方法 |
| CN106565120A (zh) * | 2016-11-07 | 2017-04-19 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解废槽衬的无害化处理利用方法 |
| RU2630117C1 (ru) * | 2016-12-16 | 2017-09-05 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ переработки отработанной углеродной футеровки алюминиевого электролизера |
| CN107088570A (zh) * | 2017-04-10 | 2017-08-25 | 中国铝业股份有限公司 | 一种铝电解废耐火材料的处理方法 |
| CN107720723A (zh) * | 2017-11-09 | 2018-02-23 | 北京科技大学 | 一种全面处理铝电解槽废槽衬的方法 |
| CN108728867A (zh) * | 2018-06-19 | 2018-11-02 | 东北大学 | 一种铝电解废阴极炭块无害化分离方法 |
| CN111153395A (zh) * | 2020-01-16 | 2020-05-15 | 眉山顺应循环再生资源有限公司 | 一种综合回收电解铝阴极炭块中氟及炭粉的方法 |
| CN111889489A (zh) * | 2020-08-04 | 2020-11-06 | 郑州鸿跃环保科技有限公司 | 一种铝电解大修渣的处理方法和处理系统 |
| CN113426808A (zh) * | 2021-06-29 | 2021-09-24 | 云南云铝润鑫铝业有限公司 | 一种铝电解大修渣加压碱浸回收氟化盐的方法 |
| CN113800539A (zh) * | 2021-08-18 | 2021-12-17 | 广西博世科环保科技股份有限公司 | 一种大修渣湿法浸出液中盐提纯回收工艺 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN115156253A (zh) | 2022-10-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN115156253B (zh) | 一种铝电解大修渣资源化处理方法 | |
| CN106694514B (zh) | 一种铝灰资源化处理方法 | |
| CN104445311B (zh) | 高含量二氧化硅质粉煤灰多联产洁净制备方法 | |
| CN110548753B (zh) | 一种高效清洁的二次铝灰无害化处理方法 | |
| CN109775743B (zh) | 一种从氟化钙污泥提取纯品氟化钙的方法 | |
| CN106238439B (zh) | 铝电解槽废槽衬真空蒸馏脱氟的方法 | |
| CN113479920B (zh) | 一种铝灰资源化利用方法 | |
| CN104261445A (zh) | 一种无害化处理铝灰并制备砂状氧化铝的方法 | |
| CN111348669B (zh) | 一种六氟铝酸钠的制备方法 | |
| CN104743560B (zh) | 一种以煤矸石为原料制备硅、铝系列产品的方法 | |
| CN112551566A (zh) | 电解铝碳渣脱碳脱钠制备氟化铝和氧化铝的方法 | |
| CN110304646A (zh) | 一种从铝灰中高效分离氟、氯、氮成分联产氧化铝精矿的方法 | |
| CN103663510A (zh) | 一种盐酸处理粉煤灰制备氧化铝的方法 | |
| CN115156238B (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 | |
| CN102642857A (zh) | 一种高铝粉煤灰生产金属铝工艺方法 | |
| CN116814957A (zh) | 一种大修渣同步脱氰提锂的方法 | |
| CN117658182B (zh) | 一种铝电解质废料的高效回收方法 | |
| CN104340994B (zh) | 一种循环流化床锅炉粉煤灰综合利用的方法 | |
| CN216155494U (zh) | 一种二次铝灰无害化及全元素资源化的系统 | |
| CN113716591A (zh) | 一种铝灰回收再利用方法 | |
| CN109694092A (zh) | 一种含氯固废的综合治理方法 | |
| CN111994937A (zh) | 一种从含氟污泥中回收氟化钙的方法 | |
| CN116903014A (zh) | 一种铝电解炭渣炭、锂、铝、氟综合回收的方法 | |
| CN215657015U (zh) | 一种垃圾焚烧飞灰资源化处理的系统 | |
| CN114032396A (zh) | 一种低温无害化湿法处理铝灰的方法 |
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 | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20221207 Address after: 454000 Wangzhuang village, zhongzhan District, Jiaozuo City, Henan Province Applicant after: JIAOZUO YUANRUN ENVIRONMENTAL PROTECTION TECHNOLOGY CO.,LTD. Address before: 454191 Xuelian Road, zhongzhan District, Jiaozuo City, Henan Province (formerly Wangfeng cement plant) Applicant before: Henan Yuanrun Recycling Development Technology Co.,Ltd. |
|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |