[发明专利]铝业炭质危废低温熔融渗透连续分离方法及所得产品

说明书

本发明提供一种铝业炭质危废低温熔融渗透连续分离方法及所得产品，包括步骤：S1：铝业炭质危废经过破碎除铁预处理；S2：对预处理后的炭质危废在1050～1200℃下进行低温电煅，使氟化盐熔融成液态并被渗透分离；S3:剩余的低氟碳粒经渗透除杂后进入高温电煅炉，经高温电煅后得到高纯碳素产品。本发明还提出一种铝业炭质危废低温熔融渗透连续分离系统。本发明提供的铝业炭质危废低温熔融渗透连续分离方法，适用于铝工业含氟化盐阳极残极、阳极碳渣和废阴极三种危废的无害化处置及资源化利用，投资少，效率高；本发明连续式低温熔融渗透除杂分离方法回收的氟化盐产品高白、高纯，各项性能指标达到国标二级品以上要求。

技术领域

本发明属于固废处理技术领域，具体涉及一种铝电解含氟炭质固废的无害化处理与资源化利用的方法及系统。

背景技术

铝工业含氟化盐的阳极残极和废阴极约含30％的氟化盐，阳极碳渣约含70％的氟化盐，此外还含有0.01％～0.1％的氰化钠，属于危险固废，若处置不当，将给环境、空气、土壤或地下水带来严重污染，直接严重危害人体的健康；此外，这三种危险固废除含少量的氮化铝和少量的铁、铝、钙、镁的氧化物或硅铝酸盐杂质外，其余均为氟化盐和碳素，具有很高的资源化利用价值。近几年来，众多科研单位、企业及研究人员对铝工业炭质危险固废开展了许多无害化和资源化的研究，归纳起来主要有以下方法：

1、浮选法处置阳极碳渣：即通过破碎除铁-研磨除铁-捕收剂起泡剂浮选机的浮选方法使得炭与氟化盐、杂质分离；此法应用已久，其优点是投资少，工艺安全；缺点是选出来的氟化盐电解质品质不够理想，含杂含细碳粉较高，不能单独直接回用到电解铝的生产工艺，而且选出的碳粉中含有16％以上的氟化盐，仍属于危险固废；

2、燃烧法处置阳极碳渣或废阴极：把阳极碳渣或废阴极置于炉内燃烧，炭被烧掉，留下氟化盐等不燃物。此法的优点是无二次炭质危险固废产生；其缺点是所得氟化盐电解质与杂质共存，其纯度及白度均不高，不能直接回用到电解铝生产工艺；此外，燃烧炭时，除了存有大量CO₂排空问题之外、还有一定量的CO、NO_x及气态氟化盐或氟化盐固体微粒等有害物排空，无害化处置及资源化利用均不到位，并且有悖于节能减排、环境保护的国策；

3、熔炼法处置阳极碳渣：把阳极碳渣置于容器中加热熔炼，氟化盐和杂质融化留在容器的下部，炭飘浮到氟化盐和杂质熔融液的上面，将炭扒走，再将氟化盐和杂质熔融液倒出或排放出来，冷却收集；该法不足之处有两点：一是收集的氟化盐与杂质共存、白度及纯度均不高，不能单独直接回用到铝电解生产工艺；二是扒出来的炭中仍含15％左右的氟化盐，所得的炭仍为危险固废；

4、研磨-水浸-浮选-滤液蒸发结晶、或酸浸处置电解铝废阴极，该法的优点是水浸滤液蒸发结晶工艺所得氟化钠纯度较高；缺点是废阴极中的氟化铝及冰晶石不能被浸出回收，与碳共存，氟化钠也浸出不完全，碳产品仍属于危险固废，此外蒸发结晶系统投资大、耗能也大；

5、采用真空蒸馏炉进行碳渣中氟化盐和碳的分离：将碳渣置于真空蒸馏炉内进行真空蒸馏，在真空蒸馏炉上部冷凝收集被蒸馏出来的氟化盐和杂质，在真空蒸馏炉下部收集蒸馏后的残余碳渣。该法的优点是工艺比较简单，炭与杂质及氟化盐的分离效果较好；不足的是1)需蒸馏的量大(约70％)、耗能很高；2)氟化盐与杂质共存；3)间歇式生产，效率低，余热浪费大；

6、用电解铝废阴极炭块生产全石墨化碳素制品：将电解铝废阴极炭块高温煅烧，制为全石墨化碳素制品；高温炉产生的废气进入雾化喷淋装置，雾态的水对废气中的氟蒸气进行吸附，合格尾气从水雾喷淋装置顶部排放。该方法尚有工艺难于实现的问题，例如雾态的水对废气中的氟蒸气(氟蒸气温度极高)进行喷淋吸附时，将产生大量的水蒸气，水蒸气中夹带着较高浓度的氟化盐和HF气体，设在水雾喷淋装置顶部的尾气难以合格排放；由雾化喷淋装置到高温炉废气出口的温度梯度为110℃～气态氟化盐所需温度，此温度梯度下，通道内易生成浓稠液体及凝结成固体、导致通道被堵塞。

发明内容