[发明专利]一种铝电解槽废耐火材料中含钠、含氟化合物的机械化学转化与回收方法

权利要求书

1.一种铝电解槽废耐火材料中含钠化合物、含氟化合物的机械化学转化与回收方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1) 将铝电解槽废耐火材料破碎、磨粉与均化，得到颗粒≤200µm的铝电解槽废耐火材料粉；分析确定单位质量铝电解槽废耐火材料粉中钠摩尔数或者质量以及氟的摩尔数或者质量；分析确定单位质量铝电解槽废耐火材料粉中CN^-离子的摩尔数或者质量；

将研磨体加入到转化磨中，再对转化磨进行空气排空或者N₂置换，将计量的铝电解槽废耐火材料粉加入到转化磨中，控制铝电解槽废耐火材料粉与研磨体的质量比为1:(0.2~10)，将计量的水加入到转化磨中，控制铝电解槽废耐火材料粉与水的固液质量比为1:(1~10)；

按铝电解槽废耐火材料粉中含钠化合物、含氟化合物转化成相应产物化学反应计量比的1~3倍的量，或者按铝电解槽废耐火材料粉质量5~80%的量将含钠化合物与含氟化合物的转化剂加入到转化磨中；

按铝电解槽废耐火材料粉质量0~1%的量将助磨剂加入到转化磨中；

(2)完成步骤(1)后开启转化磨，控制转化磨的转速为10~1000rpm、转化温度为10~110℃；在转化过程中、分批次定时对料浆取样分析检查，直至料浆固相物中Na⁺离子含量达到企业标准、可溶性F^-离子含量达到国家排放标准时停止转化磨；

(3) 完成步骤(2)后将料浆转入搅拌反应器进行破胶与陈化处理，控制温度60~150℃、处理时间为0.5~5h；

(4) 将步骤(3)得到的料浆采用过滤或离心分离方式进行固液分离，并将含水固相物在转化磨或搅拌反应器中，以水为洗涤剂按1:(1~10)的固液质量比重复若干次分散洗涤并固液分离，洗涤至固相物中可溶性离子的含量达到企业标准为止，合并分离液，分别得到含水固相物及可溶性混合物的稀溶液；

(5) 将步骤(4)得到的含水固相物在80~300℃温度下进行干燥或者热处理1~10h，再进行粉碎得到含氟矿物质与耐火材料的混合粉末；

将含氟矿物质与耐火材料的混合粉末置于空气气氛及700~1200℃温度下的高温炉中煅烧0.5~5h，其中的碳素组分将被完全氧化燃烧、其残留物为含氟矿物质与耐火材料的混合物；

(6) 将步骤(4)所得可溶性混合物的稀溶液进行浓缩处理得到混合物浓溶液或者进行结晶处理得到固相混合物，或者进一步将固相混合物中的Na、K、Li、Al、Mg、Ca化合物分离提纯；

(7) 按铝电解槽废耐火材料粉中CN^-离子转化成N₂和CO₂或者NH₃和CO₂的化学反应计量比的1~5倍的量、或者按铝电解槽废耐火材料粉质量0.1~10%的量，将氰化物转化剂加入到步骤(2)、或者步骤(3)、或者步骤(6)中将含氰化合物氧化转化成无害的N₂或NH₃和CO₂，分批次定时对转化体系进行分析检查，直至体系中的CN^-离子含量达到国家排放标准时停止转化反应；

(8) 将步骤(2)或步骤(3)或步骤(6)所产生的NH₃、CO₂、H₂O气体通过吸收剂转化及干燥，所产生的还原性气体进行收集或者直接氧化燃烧。

2.根据权利要求1所述的铝电解槽废耐火材料中含钠化合物、含氟化合物的机械化学转化与回收方法，其特征在于，所有的步骤中，pH控制为不低于6，且不使用质子酸物质；所使用的含钠化合物与含氟化合物的转化剂、氰化物转化剂、助磨剂物质中不含氯元素。