[发明专利]一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法

权利要求书

1.一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将阴极炭块破碎化处理得阴极炭块粉末料；

2）对阴极炭块粉末料进行碳提取得到黑色碳粉；

3）利用步骤2）中的黑色碳粉制备氧化石墨溶液；

4）再通过剥离将氧化石墨溶液处理成氧化石墨烯溶液。

2.如权利要求1所述的一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法，其特征在于，还包括步骤5）对氧化石墨烯溶液进行干燥处理，回收得氧化石墨烯产品。

3.如权利要求1所述的一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法，其特征在于，步骤1）中，依次采用颚式破碎机、球磨机进行破碎化处理，使粒度达到100～450目的粉末料占到粉末料总量的75wt %以上。

4.如权利要求1所述的一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法，其特征在于，步骤2）中，通过浮选或者酸碱浸的方式进行碳提取，其中，浮选处理后碳含量在75～95wt%，酸碱浸后碳含量在85～95wt%。

5.如权利要求3所述的一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法，其特征在于，使用酸碱浸的方式提碳时：先加碱溶液碱提，再加入酸液酸提；所述碱溶液为NaOH或KOH或Ca(OH)₂，碱溶液的浓度为0.01～0.1mol/L，所述酸为盐酸、硝酸和硫酸中的一种或两种以上的混合，酸溶液的浓度为0.5～1mol/L。

6.如权利要求1所述的一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法，其特征在于，步骤3）中，黑色碳粉制备氧化石墨的过程具体为分步添加法或直接混合法；

所述分步添加法为：取2g步骤2）中提取的黑色碳粉加入1.0g～2.0g NaNO₃和40～50mL浓硫酸，冰浴条件下搅拌30～60min，再加入2～15g KMnO₄，升至室温后再搅拌1～3h，随后在15～20min内加入230～240ml去离子水，升至85～95℃反应0.5～2h，结束后将溶液温度降低至55～65℃，加入5～8ml双氧水，降至室温后，加入HCl洗涤，后处理得到氧化石墨溶液；

所述直接混合法为：称取2g步骤2）中处理得到的黑色碳粉，先加入10～14g KMnO₄混合，再加入由240 mlH₂SO₄与12～16 mlH₃PO₄组成的混合液，温度控制在35～40℃，在45～50℃下搅拌10～14h，冷却至室温后，依次加入260～280ml冰水与5～8 ml双氧水并搅拌均匀；加入HCl洗涤，后处理得到氧化石墨溶液。

7.如权利要求6所述的一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法，其特征在于，后处理分为三种方式：a）加入浓度为0.5～3 mol/L的KOH或NaHCO₃或NH₃·H₂O将溶液处理成中性，并通过透析获取氧化石墨分散液，透析袋分子量为3000～14000，透析时间为12～72h；或b）用去离子水洗涤后离心得底部沉淀，反复3次洗涤处理后，加去离子水分散得氧化石墨烯溶液，洗涤的条件为5000～12000r/min，离心5～20分钟；或c）加去离子水多次抽滤洗涤后向沉淀中加去离子水再分散。

8.如权利要求6所述的一种铝电解槽废阴极炭块的高值化回收方法，其特征在于，步骤3）中，使用的浓硫酸浓度为75wt%～98 wt%，H₃PO₄浓度为50～85 wt%，HCl的浓度为0.5～1.5mol/L，HCl洗涤为3次，双氧水浓度为10～30wt%。