CN117735512A - 一种铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电解铝行业危险废物的资源综合利用技术领域，提供了一种铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，该技术方案包括：S1、经浮选系统处理过后的铝电解槽炭渣粉碎研磨，过筛后待用；S2、按一定重量比例向坩埚电阻炉中加入Na2CO3和炭渣粉，搅拌混合；S3、在一定温度下焙烧，得到焙烧后混合料；S4、在焙烧后混合料中加入一定重量的Na2S2O3，且和水形成浸出液，调节pH值，将浸出液放置反应罐中；S5、反应罐中放入磁子后，再将反应罐放入恒温水浴锅中，设置浸出温度和浸出时间；S6、抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。利用湿法粉磨浸出，可提取纯度较高的碳粉，此碳粉可回收利用，可实现炭渣的无害化与资源化。
Description
技术领域
本发明属于电解铝行业危险废物的资源综合利用技术领域，特别涉及一种铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法。
背景技术
电解槽长期处于过热状态下运行，会加快阳极氧化和阴极破损速度，甚至缩减电解槽的寿命。因此，技术人员需要定期清理电解槽中的炭渣，以减少其对电解铝生产的危害。炭渣属于危险废弃物，对大气、水体和土壤有严重的危害，所以急需对炭渣进行无害化和资源化处理。此外，炭渣中含有冰晶石，其具有稳定性好，在一般条件下不分解、不挥发、不潮解，熔点高于铝，导电性好，节约电量等优势。但由于冰晶石在自然界中产量稀少，因此有必要对其进行回收利用。
中国实用新型公开了一种铝电解槽废碳渣回收冰晶石的系统（公告号：CN205773399U，公告日：20161207），该系统可以实现能够针对废碳渣中冰晶石的含量及杂质成分，将废碳渣中的冰晶石彻底地浮选回收，但并未将碳渣无害化。故以减少炭渣对环境的危害，并寻找适当的回收利用途径，使炭渣可以成为有价值的资源。
发明内容
鉴于现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，利用湿法粉磨浸出，将炭渣处理回收得到纯净碳粉。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，包括：
S1、经浮选系统处理过后的铝电解槽炭渣粉碎研磨，过筛后待用；
S2、按一定重量比例向坩埚电阻炉中加入Na2CO3和炭渣粉，搅拌混合；
S3、在一定温度下焙烧一定时间后，得到焙烧后混合料；
S4、在焙烧后混合料中加入一定重量的Na2S2O3，且和水形成浸出液，调节pH值，将浸出液放置反应罐中；
S5、反应罐中放入磁子后，再将反应罐放入恒温水浴锅中，设置浸出温度和浸出时间；
S6、抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。
在本发明公开的其中一个技术方案中，所述Na2S2O3与Na2CO3的重量比为1:1~2。
在本发明公开的其中一个技术方案中，所述S2步骤中，Na2CO3和炭渣粉重量比为1:2~3。
在本发明公开的其中一个技术方案中，述S3步骤中，焙烧温度在900℃~1000℃，焙烧时间为2小时。
在本发明公开的其中一个技术方案中，所述S3步骤中，浸出液pH值为12~14、浸出温度为20℃ ~30℃，浸出时间为1h以上。
在本发明公开的其中一个技术方案中，所述S6步骤中，抽滤后的滤液能回收用于制备浸出液。
本发明的有益效果：
经浮选系统处理过后的炭渣粉碎研磨过筛后与Na2CO3 搅拌混合后焙烧，焙烧后的混合料再经加入Na2S2O3的浸出液，可提取纯度较高的碳粉，此碳粉可回收利用，可实现炭渣的无害化与资源化。
将浸出液重复循环使用，可减少使用成本，方法工艺操作简单，能获得纯度高的碳粉，满足不同的市场需求。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法的流程示意图。
具体实施方式
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
本发明实施例提供了一种铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，包括如下步骤
S1、经浮选系统处理过后的铝电解槽炭渣粉碎研磨，过筛后待用；
S2、按一定重量比例向坩埚电阻炉中加入Na2CO3和炭渣粉，搅拌混合；
S3、在一定温度下焙烧一定时间后，得到焙烧后混合料；
S4、在焙烧后混合料中加入一定重量的Na2S2O3，且和水形成浸出液，调节pH值，将浸出液放置反应罐中；
S5、反应罐中放入磁子后，再将反应罐放入恒温水浴锅中，设置浸出温度和浸出时间；
S6、抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。
添加Na2CO3可以实现炭渣的无害化和资源化的目的。在高温下，炭渣粉中的电解质里的氟离子、偏铝酸根离子会与Na2CO3进行反应，将这些电解质转移到可浸出的溶液中进行处理。随后，再加入Na2S2O3使其与溶液中的氟离子反应形成沉淀物，通过过滤分离可以将沉淀物去除。这样的处理方法可以实现对炭渣的无害化和资源化。减少了电解质的含量，从而降低了对环境的潜在影响。同时，将氟离子硫代硫酸根离子反应生成沉淀物，也有助于进一步提高碳粉的纯度。
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
下面进行举例说明：
实施例1，按重量比1:1向坩埚电阻炉中加入Na2CO3 1kg、粉碎研磨过筛后的炭渣粉1kg，搅拌混合。设置焙烧温度为900℃，焙烧时间为2h后得到混合料。将混合料和1kgNa2S2O3加入水中形成浸出液，并调节pH值到12。设置浸出温度为20℃，浸出时间为1h。将抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。
经测定后计算得出：碳粉纯度为76%。
实施例2，按重量比1:1向坩埚电阻炉中加入Na2CO3 1kg、粉碎研磨过筛后的炭渣粉1kg，搅拌混合。设置焙烧温度为900℃，焙烧时间为2h后得到混合料。将混合料和1kgNa2S2O3加入水中形成浸出液，并调节Ph值到13。设置浸出温度为20℃，浸出时间为1h。将抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。
经测定后计算得出：碳粉纯度为80%。
实施例3，按重量比1:1向坩埚电阻炉中加入Na2CO3 1kg、粉碎研磨过筛后的炭渣粉1kg，搅拌混合。设置焙烧温度为950℃，焙烧时间为2h后得到混合料。将混合料和1kgNa2S2O3加入水中形成浸出液，并调节pH值到13。设置浸出温度为20℃，浸出时间为1h。将抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。
经测定后计算得出：碳粉纯度为92%。
对照例1，按重量比1:1向坩埚电阻炉中加入Na2CO3 1kg、粉碎研磨过筛后的炭渣粉1kg，搅拌混合。设置焙烧温度为900℃，焙烧时间为2h后得到混合料。将混合料加入水中形成浸出液，并调节pH值到13。设置浸出温度为20℃，浸出时间为1h。将抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。
经测定后计算得出：碳粉纯度为56%。
对照例2，按重量比1:1向坩埚电阻炉中加入Na2CO3 1kg、粉碎研磨过筛后的炭渣粉1kg，搅拌混合。设置焙烧温度为950℃，焙烧时间为2h后得到混合料。将混合料加入水中形成浸出液，并调节pH值到12。设置浸出温度为20℃，浸出时间为1h。将抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。
经测定后计算得出：碳粉纯度为71%。
。
经实施例1和2的对比中可以得出，当浸出液为碱性条件下，浸出液中铝离子以氢氧化铝的形式析出，故提高浸出液pH值，从而可提高碳粉的纯度；但当pH再升高时，铝会以偏铝酸根离子存在于溶液中，故pH值为13时最佳。
经实施例2和3的对比中可以得出，提高混合料的焙烧温度，将体系中的二氧化碳溢出，可提高碳粉的纯度。
经实施例1与对照例1、实施例3与对照例2分别相比可得出，添加Na2S2O3在浸出液中可提高碳粉的纯度，在金属离子存在的情况下，硫代硫酸根离子和炭渣里面的氟离子可以形成金属沉淀或沉淀物。因为金属离子与硫代硫酸根离子和氟离子都能够生成相应的不溶性盐类，从而可提高碳粉的纯度。
为了节约成本，可将S6中抽滤后的滤液充当浸出液继续对混合料进行浸出。需要注意的是，在进行浸出液的重复使用时，要注意监测液体中的浓度和杂质含量，确保其不会影响到下一次的回收效果。同时，在进行反复使用过程中，还需要对设备和材料进行定期的维护和清洗，以确保设备的正常运转。为了提高碳粉的纯度，可将S6得到的碳粉再经湿法粉磨浸出。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、经浮选系统处理过后的铝电解槽炭渣粉碎研磨，过筛后待用；
S2、按一定重量比例向坩埚电阻炉中加入Na2CO3和炭渣粉，搅拌混合；
S3、在一定温度下焙烧一定时间后，得到焙烧后混合料；
S4、在焙烧后混合料中加入一定重量的Na2S2O3，且和水形成浸出液，调节pH值，将浸出液放置反应罐中；
S5、反应罐中放入磁子后，再将反应罐放入恒温水浴锅中，设置浸出温度和浸出时间；
S6、抽滤后的浸出渣经过水洗、烘干后得到炭粉。
2.根据权利要求1所述的铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，其特征在于，所述Na2S2O3与Na2CO3的重量比为1:1~2。
3.根据权利要求1所述的铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，其特征在于，所述S2步骤中，Na2CO3和炭渣粉重量比为1:2~3。
4.根据权利要求2所述的铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，其特征在于，所述S3步骤中，焙烧温度在900℃~1000℃，焙烧时间为2小时。
5.根据权利要求1所述的铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，其特征在于，所述S4步骤中，浸出液pH值为12~14、浸出温度为20℃~30℃，浸出时间为1h以上。
6.根据权利要求1所述的铝电解槽炭渣湿法粉磨回收方法，其特征在于，所述S6步骤中，抽滤后的滤液能回收用于制备浸出液。
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