CN218785070U - 一种电解铝废炭电极湿法分离装置及资源化利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电解铝行业危险废物的资源综合利用技术领域，公开了一种电解铝废炭电极湿法分离装置及资源化利用系统。所述分离装置包括二级分离单元、导线和控制电源，所述二级分离单元设置有阴极室、阳极室和阴离子交换膜，所述阳极室和阴极室由阴离子交换膜分隔开，内部分别设置有阳极板和阴极板，通过导线和控制电源连接。所述系统是由废阴极预处理单元、废阴极制浆单元、废阳极预处理单元、废阳极一级分离单元、二级分离单元、压滤单元和过滤烘干单元连接而成。该系统能够实现常温常压下氟化物的深度分离，不需要外加化学药剂。通过将废炭电极中废阴极和废阳极分开处理实现高效资源回收，又通过后端技术耦合达到降低设备和运行成本的效果。
Description
技术领域
本实用新型属于电解铝行业危险废物的资源综合利用技术领域，具体涉及一种电解铝废炭电极湿法分离装置及资源化利用系统。
背景技术
电解铝工业中废弃的电极含有氟化物、氰化物等有毒物质，属于危险废物。废电极分为阴极和阳极，均为石墨电极。废阳极炭中含有冰晶石，具有回收价值。中国实用新型专利《浮选法回收铝电解炭渣中炭与氟化盐机组》（公开号：CN205295499U）中，采用浮选工艺分离废阳极中的炭和冰晶石，由于浮选后的炭F离子浸出浓度依然超标，因此需要增加碱浸处理和水处理设施。废阴极中也含有大量氟化物，氟浓度可达7%以上，由于锂对可溶性氟化物的保护作用，常规湿法浸出难以分离彻底，需要采用高温加压、超声波、火法煅烧等活化手段。
废炭电极可以作为替代燃料或者生产石墨实现资源化，但是目前缺少经济可行的氟化物分离技术，现有技术存在分离效果差、二次污染量大、投资运行成本高等问题。开发废炭电极的高效资源化利用工艺系统对于电解铝行业实现绿色循环发展具有重要意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种电解铝废炭电极湿法分离装置及资源化利用系统。该装置及系统能够实现常温常压下氟化物的高效分离并回收，设备精简，具有成本低的优点。
为了实现上述的发明目的，本实用新型采用了以下的技术方案：
一种电解铝废炭电极湿法分离装置，所述分离装置包括二级分离单元、导线和控制电源，所述二级分离单元设置有阴极室、阳极室和阴离子交换膜，所述阳极室和阴极室由阴离子交换膜分隔开，内部分别设置有阳极板和阴极板，通过导线和控制电源连接。
作为优选，所述二级分离单元是双隔室电解槽。
作为优选，所述二级分离单元阳极室设置有阳极室气体出口；所述二级分离单元阴极室内为炭渣浆液，所述阴极板和炭渣浆液接触。
一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统，包括废阴极预处理单元、废阴极制浆单元、废阳极预处理单元和废阳极一级分离单元，所述废阴极预处理单元的出料口和废阴极制浆单元的进料口连接，所述废阳极预处理单元的出料口和废阳极一级分离单元的进料口连接，所述废阳极一级分离单元设置有上层液出料口和下层液出料口，所述系统还包括所述的分离装置，所述分离装置内二级分离单元阴极室进料口和废阴极制浆单元的出料口以及废阳极一级分离单元的上层液出口连接，所述二级分离单元阳极板和阴极板通过导线和直流电源进行并联连接。
作为优选，所述废阴极预处理单元是由依次连接的粗破碎机、细破碎机、球磨机和除铁机组成。
作为优选，所述废阳极预处理单元由依次连接的破碎机、球磨机和除铁机组成。
作为优选，所述废阴极制浆单元是带有搅拌装置的密封反应罐。
作为优选，所述废阳极一级分离单元是浮选机。
作为优选，所述系统还包括压滤单元，所述压滤单元的进料口和二级分离单元的出料口连接，所述压滤单元的液体出口和废阴极制浆单元的液体进口连接。
作为优选，所述系统还包括过滤烘干单元，所述过滤烘干单元和废阳极一级分离单元的下层液出料口连接。
采用本实用新型的有益技术效果：本项目在一级分离单元之后采用双隔室电解槽作为二级分离单元深度分离炭中的氟化物，不需要高温加压，降低系统能耗。通过电解反应阴极产生碱，阳极收集得到氟化氢气体，不需要外加化学药剂。通过将废炭电极中废阴极和废阳极分开处理实现高效的资源回收，又通过后端技术耦合达到降低设备和运行成本的效果。
附图说明
图1为本实用新型系统的结构示意图（图中，1、废阴极预处理单元，2、废阴极制浆单元，3、二级分离单元，4、压滤单元，5、废阳极预处理单元，6、废阳极一级分离单元，7、过滤烘干单元）；
图2为二级分离单元的结构示意图（图中，31、阴极室，32、阳极室，33、阴极板，34、炭渣浆液，35、阳极板，36、阴离子交换膜，37、阳极室气体出口）。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清查、完整的描述，进而进一步解释发明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例。给予本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
实施例
电解铝废炭电极湿法资源化利用系统包括废阴极预处理单元1、废阴极制浆单元2、废阳极预处理单元5、废阳极一级分离单元6、二级分离单元3、压滤单元4和过滤烘干单元5。
如图1所示，本实用新型的详细结构如下：
废阴极预处理单元1是由依次连接的粗破碎机、细破碎机、球磨机和除铁机组成。
废阳极预处理单元5是由依次连接的破碎机、球磨机和除铁机组成。
废阴极制浆单元2是带有搅拌装置的密封反应罐，进料口和废阴极预处理单元1的出料口相连接。
废阳极一级分离单元6是浮选机。废阳极一级分离单元6的出料口有两个，分别是浮选上层液出料口和下层液出料口。
二级分离单元3是双隔室电解槽，分为阳极室32和阴极室31，中间用阴离子交换膜36隔开。阳极室32和阴极室31内分别有阳极板35和阴极板33，通过导线与控制电源连接。阳极室32设有阳极室气体出口37。
废阴极预处理单元1的出料口和废阴极制浆单元2的进料口相连接。废阳极预处理单元5的出料口和废阳极一级分离单元6的进料口相连接。废阳极一级分离单元6的下层液出料口和过滤烘干单元7相连。
二级分离单元3的阴极室31进料口与废阴极制浆单元2的出料口，以及废阳极一级分离单元6的上层液出口相连。阴极室31内为炭渣浆液34，阴极板33和炭渣浆液34接触。
二级分离单元3的出料口和压滤单元4的进料口连接。同时压滤单元4的液体出口和废阴极制浆单元2的液体进口连接。
本实用新型的工作原理及方法如下：
电解铝废炭电极中的废阴极炭和废阳极炭分别通过废阴极预处理单元1和废阳极预处理单元5进行破碎、球磨、除铁预处理得到碳粉。废阴极炭在废阴极制浆单元2反应罐内加水搅拌制浆，同时浸出部分氟化物，再进入到二级分离单元3的阴极室31中处理。废阳极炭通过废阳极一级分离单元6分离炭和电解质冰晶石。炭在浮选液上层，进入到二级分离单元3的阴极室31中处理。冰晶石在浮选液下层，进入过滤烘干单元7过滤烘干后得到产品。二级分离单元3中氟离子在电场下迁移到阳极侧，遇阳极侧电解产生的酸性溶液产生氢氟酸气体，气体通过阳极室气体出口37挥发吸收，实现氟的去除。阴极室31炭泥电解除氟后通过压滤单元4进行压滤，滤液可以实现循环利用。
以上为对本实用新型实施例的描述，通过对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的。本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种电解铝废炭电极湿法分离装置，其特征在于，所述分离装置包括二级分离单元（3）、导线和控制电源，所述二级分离单元（3）设置有阴极室（31）、阳极室（32）和阴离子交换膜（36），所述阳极室（32）和阴极室（31）由阴离子交换膜（36）分隔开，内部分别设置有阳极板（35）和阴极板（33），通过导线和控制电源连接。
2.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述二级分离单元（3）是双隔室电解槽。
3.根据权利要求1所述的分离装置，其特征在于，所述二级分离单元（3）阳极室（32）设置有阳极室气体出口（37）；所述二级分离单元（3）阴极室（31）内为炭渣浆液（34），所述阴极板（33）和炭渣浆液（34）接触。
4.一种电解铝废炭电极湿法资源化利用系统，包括废阴极预处理单元（1）、废阴极制浆单元（2）、废阳极预处理单元（5）和废阳极一级分离单元（6），所述废阴极预处理单元（1）的出料口和废阴极制浆单元（2）的进料口连接，所述废阳极预处理单元（5）的出料口和废阳极一级分离单元（6）的进料口连接，所述废阳极一级分离单元（6）设置有上层液出料口和下层液出料口，其特征在于，所述系统还包括权利要求1-3任意一项权利要求所述的分离装置，所述分离装置内二级分离单元（3）阴极室（31）进料口和废阴极制浆单元（2）的出料口以及废阳极一级分离单元（6）的上层液出口连接，所述二级分离单元（3）阳极板（35）和阴极板（33）通过导线和直流电源进行并联连接。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述废阴极预处理单元（1）是由依次连接的粗破碎机、细破碎机、球磨机和除铁机组成。
6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述废阳极预处理单元（5）由依次连接的破碎机、球磨机和除铁机组成。
7.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述废阴极制浆单元（2）是带有搅拌装置的密封反应罐。
8.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述废阳极一级分离单元（6）是浮选机。
9.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括压滤单元（4），所述压滤单元（4）的进料口和二级分离单元（3）的出料口连接，所述压滤单元（4）的液体出口和废阴极制浆单元（2）的液体进口连接。
10.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述系统还包括过滤烘干单元（7），所述过滤烘干单元（7）和废阳极一级分离单元（6）的下层液出料口连接。
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