專利名稱：一種電解鋁廢料再生冰晶石的方法
一種電解鋁廢料再生冰晶石的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬冶煉技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電解鋁廢料再生冰晶石的方法。
背景技術(shù)：
冰晶石又名氟鋁酸鈉(Na3AlF6),是電解鋁生產(chǎn)的主要助熔劑。電解鋁廢料主要由石墨和電解質(zhì)組成，其中電解質(zhì)包括冰晶石和其它氟化鹽，都是可以回收利用的礦產(chǎn)資源。
近年來(lái)，由于鋁工業(yè)的投資熱潮，刺激了電解鋁的生產(chǎn)規(guī)模。我國(guó)電解鋁電解鋁產(chǎn)量已從2000年的282萬(wàn)噸增加至2008年的1376萬(wàn)噸，增長(zhǎng)了約3. 8倍。目前河南省電解鋁產(chǎn)量為188萬(wàn)噸，占全國(guó)總產(chǎn)量的34%，擁有中鋁中州分公司、河南分公司、伊川電力、神火集團(tuán)、萬(wàn)基鋁業(yè)、天元鋁業(yè)等二十多家電解鋁生產(chǎn)企業(yè)。其中，鄭州、洛陽(yáng)、三門峽、焦作地區(qū)集中了全省70%的電解鋁產(chǎn)能，形成了國(guó)內(nèi)最大的鋁工業(yè)區(qū)。隨著電解鋁產(chǎn)量的增加，電解過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，如廢陰(陽(yáng))極炭塊、廢耐火磚、廢保溫磚、廢保溫爐渣的產(chǎn)量也迅速增加。通常情況下，每生產(chǎn)I萬(wàn)噸電解鋁將產(chǎn)生100噸廢炭素材料、80噸廢耐火材料以及一定數(shù)量的保溫材料。
目前,我國(guó)電解招行業(yè)每年產(chǎn)生的固體廢棄物約為25萬(wàn)噸,并有200多萬(wàn)噸的累積堆存。在現(xiàn)有技術(shù)條件下，電解鋁廠主要是采用露天堆放或直接土壤填埋的方法處理電解鋁固體廢棄物(廢料)，不僅占用了大量土地，造成資源的極大浪費(fèi)，而且嚴(yán)重污染環(huán)境。 電解鋁廢料含有的可溶性氟化物、氰化物還會(huì)隨雨水流入江河，滲入地下污染土壤和地下水、地表水，對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境、人類健康和動(dòng)植物生長(zhǎng)造成極大危害。因此，要實(shí)現(xiàn)電解鋁行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展，必須依靠科技進(jìn)步開展電解鋁固體廢棄物的無(wú)害化處理技術(shù)研究。
現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)電解鋁廢料的回收方法有(I)通過簡(jiǎn)單的浮選從廢料中粗分離碳以及回收碳渣中的小部分含氟廢料，其余廢料中的各種主要成分(冰晶石、氧化鋁、碳粉及其它有害雜質(zhì))不能完全分離且流失嚴(yán)重，產(chǎn)品的產(chǎn)率和純度低，鐵、硅、碳嚴(yán)重超標(biāo)，無(wú)法達(dá)到工業(yè)應(yīng)用級(jí)別；(2)通過化學(xué)方法去除鐵。由于廢料中的鐵有一部分是以鐵的氟化鹽形式存在的，而氟化鹽具有很高的化學(xué)穩(wěn)定性，因此化學(xué)法除鐵具有很大的難度，且處理成本很高；(3)通過磁選方式分離鐵。由于電解鋁廢料的組分復(fù)雜，普通的磁選機(jī)分離效果不好，而梯度磁選或超導(dǎo)磁選機(jī)設(shè)備投入巨大，能耗和成本高；(4)焙燒。由于電解鋁廢料中含有大量炭和氟化物，氟化物可作為溶劑，炭可作為燃料燃燒掉。但是，焙燒需要1000°C以上的高溫才能實(shí)現(xiàn)。而且在燃燒過程中，廢料中的揮發(fā)氟化物和灰塵危害工人健康，嚴(yán)重污染環(huán)境，其余雜質(zhì)仍保留灰分中沒被去除。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，提供一種電解鋁廢料再生冰晶石的方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下本發(fā)明的電解鋁廢料再生冰晶石的方法，將電解鋁廢料破碎粉磨至20(Γ300目，加入到濃度為I. 5^3mol/L的鹽酸中，配制成質(zhì)量百分比為2(Γ30%的料液，攪拌浸出3(Tl20分鐘，浸取溫度為1(T40°C ;酸浸完畢后，在上述料液中加入萃取劑，攪拌混合萃取3飛分鐘后靜置分層；將油層過濾收集作為下批油相重復(fù)使用，濾渣回收；將料液過濾，濾液作為下批酸浸液重復(fù)利用；濾餅水洗、干燥即得到冰晶石產(chǎn)品。
所述的萃取劑為松醇油、己醇、輕質(zhì)油、液體石蠟中的至少一種，或是上述四種油中任意兩種或三種成分所組成的混合油。
本發(fā)明基于“循環(huán)酸溶萃取”原理，將電解鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生的含氟廢料中的鐵、硅、 碳等雜質(zhì)元素進(jìn)行有效分離去除后再生冰晶石，而酸性溶劑和萃取劑可以循環(huán)反復(fù)利用。 該工藝具有能耗少、成本低、產(chǎn)率高、易操作等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)標(biāo)要求。本例的產(chǎn)品收率為88、2%，高出多次浮選工藝10%以上，鐵、硅、碳等雜質(zhì)含量均低于多次浮選工藝，能達(dá)到GB/T 4291-1999 二級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)。目前，國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)還未見有相同(似)的工藝問世，也未見有文獻(xiàn)和專利報(bào)導(dǎo)。
以日產(chǎn)20噸再生冰晶石的企業(yè)規(guī)模核算生產(chǎn)成本(包括原料)2500元/噸，優(yōu)質(zhì)再生冰晶石市場(chǎng)價(jià)5000元/噸以上，則每年的產(chǎn)值為3600萬(wàn)元以上，利潤(rùn)1000萬(wàn)元/年以上，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
本發(fā)明的再生冰晶石新工藝具有能耗少、成本低、產(chǎn)率高、易操作等優(yōu)點(diǎn)，用于電解鋁行業(yè)，既減少了對(duì)戰(zhàn)略性資源螢石的消耗，又使電解鋁廢料達(dá)到資源化處理，大大降低含氟含氰廢料對(duì)周圍環(huán)境、土壤和地下水的污染，這對(duì)我國(guó)礦產(chǎn)資源的合理利用、電解鋁行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展和環(huán)境保護(hù)工作具有十分重要的意義。
具體實(shí)施方式
以下實(shí)施例用來(lái)說(shuō)明本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明的范圍。
實(shí)施例I按照工藝流程，從電解鋁廢料中再生冰晶石，具體包括以下步驟I、破碎粉磨用破碎機(jī)將電解鋁廢料破碎至粒徑小于IOmm的顆粒，再細(xì)磨過篩，收集 200^300目的粉體。
2、酸溶浸取將粉磨后電解鋁廢料加入到濃度為3mol/L的鹽酸中，配制成質(zhì)量百分比為30%的料液，攪拌浸取50分鐘，浸取溫度為20°C。
3、油相萃取酸浸完畢后，在上述料液中加入松醇油，松醇油和料液的體積比為 1:4，攪拌混合萃取4分鐘后靜置分層。
4、產(chǎn)品提取將油層過濾收集作為下批油相重復(fù)使用，濾渣作為碳泥回收；將料液過濾，濾液作為下批酸浸液重復(fù)利用；濾餅水洗、干燥即得到冰晶石產(chǎn)品。產(chǎn)品收率為90.6%，產(chǎn)品中F含量為51. 9%, Al含量為14. 3%, Na含量為26. 3%, SiO2含量為O. 3%, Fe2O3 含量為O. 04%ο
實(shí)施例2按照工藝流程，從電解鋁廢料中再生冰晶石，具體包括以下步驟I、破碎粉磨用破碎機(jī)將電解鋁廢料破碎至粒徑小于IOmm的顆粒，再細(xì)磨過篩，收集 200^300目的粉體。
2、酸溶浸取將粉磨后電解鋁廢料加入到濃度為I. 5mol/L的鹽酸中，配制成質(zhì)量百分比為20%的料液，攪拌浸取100分鐘，浸取溫度為10°C。
3、油相萃取酸浸完畢后，在上述料液中加入松醇油和己醇(體積比為1:1)，混合油和料液的體積比為1:3，攪拌混合萃取3分鐘后靜置分層。
4、產(chǎn)品提取將油層過濾收集作為下批油相重復(fù)使用，濾渣作為碳泥回收；將料液過濾，濾液作為下批酸浸液重復(fù)利用；濾餅水洗、干燥即得到冰晶石產(chǎn)品。產(chǎn)品收率為 91. 7%，產(chǎn)品中F含量為52. 4%, Al含量為14. 8%, Na含量為27. 4%, SiO2含量為O. 3%, Fe2O3 含量為O. 05%。
實(shí)施例3按照工藝流程，從電解鋁廢料中再生冰晶石，具體包括以下步驟I、破碎粉磨用破碎機(jī)將電解鋁廢料破碎至粒徑小于IOmm的顆粒，再細(xì)磨過篩，收集 200^300目的粉體。
2、酸溶浸取將粉磨后電解鋁廢料加入到濃度為2mol/L的鹽酸中，配制成質(zhì)量百分比為25%的料液，攪拌浸取30分鐘，浸取溫度為40°C。
3、油相萃取酸浸完畢后，在上述料液中加入液體石蠟，松醇油和料液的體積比為 1:5，攪拌混合萃取5分鐘后靜置分層。
4、產(chǎn)品提取將油層過濾收集作為下批油相重復(fù)使用，濾渣作為碳泥回收；將料液過濾，濾液作為下批酸浸液重復(fù)利用；濾餅水洗、干燥即得到冰晶石產(chǎn)品。產(chǎn)品收率為91.6%，產(chǎn)品中F含量為51. 2%, Al含量為13. 3%，Na含量為26. 8%, SiO2含量為O. 2%, Fe2O3 含量為O. 04%ο
權(quán)利要求
1.一種電解鋁廢料再生冰晶石的方法，其特征在于將電解鋁廢料破碎粉磨至200^300目，加入到濃度為I. 5^3mol/L的鹽酸中，配制成質(zhì)量百分比為20 30%的料液，攪拌浸出3(T120分鐘，浸取溫度為1(T40°C ;酸浸完畢后，在上述料液中加入萃取劑，攪拌混合萃取3飛分鐘后靜置分層；將油層過濾收集作為下批油相重復(fù)使用，濾渣回收；將料液過濾，濾液作為下批酸浸液重復(fù)利用；濾餅水洗、干燥即得到冰晶石產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電解鋁廢料再生冰晶石的方法，其特征在于加入的萃取劑和料液的體積比為1:3 1:5。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電解鋁廢料再生冰晶石的方法，其特征在于所述的萃取劑為松醇油、己醇、輕質(zhì)油、液體石蠟中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的電解鋁廢料再生冰晶石的方法，其特征在于所述的萃取劑為松醇油、己醇、輕質(zhì)油、液體石蠟中任意兩種或三種成分組成的混合油。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電解鋁廢料再生冰晶石的方法，將電解鋁廢料破碎粉磨至200~300目，加入到濃度為1.5~3mol/L的鹽酸中，配制成質(zhì)量百分比為20~30%的料液，攪拌浸出30~120分鐘，浸取溫度為10~40℃；酸浸完畢后，在上述料液中加入萃取劑，攪拌混合萃取3~5分鐘后靜置分層；將油層過濾收集作為下批油相重復(fù)使用，濾渣回收；將料液過濾，濾液作為下批酸浸液重復(fù)利用；濾餅水洗、干燥即得到冰晶石產(chǎn)品。本項(xiàng)目研發(fā)的再生冰晶石新工藝具有能耗少、成本低、產(chǎn)率高、易操作等優(yōu)點(diǎn)，用于電解鋁行業(yè)，既減少了對(duì)戰(zhàn)略性資源螢石的消耗，又使電解鋁廢料達(dá)到資源化處理，大大降低含氟含氰廢料對(duì)周圍環(huán)境、土壤和地下水的污染，這對(duì)我國(guó)礦產(chǎn)資源的合理利用、電解鋁行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展和環(huán)境保護(hù)工作具有十分重要的意義。
文檔編號(hào)C01F7/54GK102976382SQ20121014375
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月10日
發(fā)明者張宏忠, 楊艷琴, 魏明寶, 郭梅娜, 張華林, 方少明, 董峰, 郝希龍 申請(qǐng)人:鄭州輕工業(yè)學(xué)院