[发明专利]一种铝电解槽废旧阴极和铝灰的环保处理方法

说明书

本发明公开了一种铝电解槽废旧阴极和铝灰的环保处理方法，涉及铝灰和废旧阴极回收利用技术领域，所述处理方法包括以下步骤：首先，将铝灰与第一试剂进行焙烧、湿磨浸出、过滤得到铝酸钠溶液；其次，废旧阴极中依次加水、抑制剂、捕收剂和发泡剂进行浮选，并对精碳粉和冰晶石进行回收，浮选液可循环使用富集氟化钠；最后，将步骤S1中铝酸钠溶液与步骤S2中富集氟化钠的浮选液混合，用酸调节pH至9～10后过滤、干燥得到高分子比冰晶石。本发明以废旧阴极和铝灰两种危险废物为原料制备高纯度高分子比的冰晶石，实现了行业内资源的回收与循环利用，生产成本低，经济效益显著。

技术领域

本发明涉及铝灰和废旧阴极回收利用技术领域，具体涉及一种铝电解槽废旧阴极和铝灰的环保处理方法。

背景技术

铝灰是伴随电解铝、铝加工和再生铝行业的危险废弃物，广义的铝灰包括二次铝灰、阴极炭块、阳极炭渣、电解槽防渗料、耐火料、铝合金厂收尘灰和铝加工的污泥等；狭义的铝灰特指铝冶炼、铝合金熔铸及再生铝加工生产过程中漂浮于铝熔体表面不熔夹杂物、氧化物、添加剂以及与添加剂进行化学反应的反应物。据估算，我国每年铝灰量约为200多万吨，如果将已排出并堆存、掩埋和抛弃的铝灰计算在内，我国境内的铝灰量大约有1000万吨。铝灰的危害性主要是可溶性氟化物、氮化铝的存在，以及高温含盐类灰尘与空气中水分作用产生的氯化氢气体。

铝电解槽的寿命约为5至8年，大修过程中废旧阴极、阴极糊、沉积物、耐火砖、保温砖和炭渣等大修渣是铝行业不可避免的固体废弃物。电解铝用阴极长期浸泡于电解铝铝液中，由于电解质熔盐对阴极炭块的湿润性好，阴极炭块在电解槽运行过程中，不断地受到氟化盐、铝液和各种应力的作用而发生变形、破裂，其裂缝中残留了大量的杂质，而杂质含量的增加导致阴极电阻率变小而报废。废旧阴极的裂缝中含有30%以上的氟化钠、冰晶石和少量的金属氧化物杂质。由于废旧阴极超高的氟含量，导致浸出液中氟化物浓度远远超标而被视为是铝电解工业中主要的危险固体废物。

国内外对于铝灰处理的研究主要集中在一次铝灰中金属铝的回收，而对于二次铝灰的综合利用，尽管研究人员开发了利用铝灰制备聚合硫酸铝、聚合氯化铝、合成油墨用氧化铝、超细氧化铝粉体、棕刚玉等材料，但处理中铝回收率低、能量消耗大，同时存在氮化铝和碳化铝水解产生氨气、氢气的危险，生产的产品因铝灰中毒害成分未进行充分处置而市场接受度不高。因此，如何实现铝灰和废旧阴极废弃资源的回收利用，以及减少其对环境造成的污染迫在眉睫。

冰晶石即氟铝酸钠，分子式为Na₃AlF₆，主要用于电解铝工业的助熔剂。根据冰晶石中氟化钠与氟化铝的分子比，存在高分子比冰晶石和低分子比冰晶石之分，高分子比冰晶石（nNaF/AlF₃=2.8～3.0）是以正冰晶石为主的混合物。以高分子比冰晶石作为电解铝助熔剂可延长电解槽寿命，有利于降低产品总水含量和灼损，降低生产成本，具有挥发损失少，环境污染小的优点。然而，目前国内各电解铝厂为了降低生产成本，大部分使用的是分子比为1.8～2.2的低分子比冰晶石作为铝电解的助熔剂。因此，开发工艺简单、成本低的高纯度、高分子比冰晶石制备工艺具有现实意义。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种铝电解槽废旧阴极和铝灰的环保处理方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种铝电解槽废旧阴极和铝灰的环保处理方法，包括以下步骤：

S1、将铝灰与第一试剂进行焙烧、湿磨浸出、过滤得到铝酸钠溶液；

S2、废旧阴极中加水、抑制剂、捕收剂和发泡剂进行浮选，并对精碳粉和冰晶石进行回收，浮选液循环使用富集氟化钠；

S3、将步骤S1中铝酸钠溶液与步骤S2中富含氟化钠的浮选尾液混合，用酸调节pH至9～10后过滤、干燥得到高分子比冰晶石。

进一步地，所述铝灰与第一试剂的质量比为1：1～1：1.5。