一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法技术

本发明专利技术涉及一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，属于固废处理技术领域，本发明专利技术包括粉碎、置换、水蒸气条件下微波加热三个主要步骤，通过在水蒸气条件下微波加热，不仅能使水蒸气与炭反应，打开炭层通道，且能使水蒸气与阴极炭中的难溶、高熔点含氟盐与水蒸气反应，生成易溶含氟盐，并被水蒸气吸收，最终实现氟和炭的分离，且碳氟分离率最高能达96%，本发明专利技术的技术方案具有流程简单、碳氟分离率高的特点，实现阴极炭的无害化处理以及氟的有价回收。收。收。

【技术实现步骤摘要】
一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法


[0001]本专利技术属于固废处理
，具体的说，涉及一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法。

技术介绍

[0002]据统计，平均每生产1 t金属铝就有30
‑
50 kg废旧阴极产生, 废旧阴极中含有可溶氟和氰化物等有毒物质，其含量已超过国家直接排放标准。我国电解铝工业排出的废旧阴极内衬中可溶性F
‑
含量约2000 mg/L，CN
‑
约15 mg/L。这些废弃材料被列为危险废物 （ 《国家危险废物名录》 中HW32无机氟化物废物、HW07热处理含氰废物、HW33无机氰化物废物）。随着全球环保意识提高和我国可持续发展战略的提出，全球对环境保护和节能减排的力度不断加大，铝电解废旧阴极的回收利用不但保护环境，而且能够变废为宝产生经济效益，所以必须对铝电解废旧阴极进行无害化和资源化处理。
[0003]在电解铝的工业生产过程中，电解槽经高温、化学、机械冲蚀、电解质渗透等作用，槽中的炭质阴阳极在使用一段时间后会出现破损，所以通常电解槽使用 5
‑
8a就需要大修一次，而废阴极炭块主要来自于电解槽大修时阴极的更换。对废旧阴极炭块进行了X光衍射分析及元素分析，如附图1所示。从 XRD 及元素分析结果来看，整个废旧阴极的组成包括C、氟化物、氧化物和微量的氰化物。废旧阴极的主要成分为 C、NaAl
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O
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、Na3AlF6、NaF、CaF2、SiO2及少量的NaCN、Na4Fe(CN)6和Na3Fe( CN)6，其F的含量达到了12.64%，且这些含氟盐的熔点基本均在1000℃以上，很难通过熔融的方式使其与阴极炭分离。大体上可以把废旧阴极看作炭和电解质两个部分，其中炭大概占 56.76%，电解质大概占 44.24%，这两种组分都具有回收利用的价值。因此，根据以上分析，回收利用废旧阴极，绝不仅仅是回收炭和处理其中的有毒物质，回收其中的氟化物同样也有价值。
[0004]目前阴极炭中氟的回收，多通过高温熔融方法，该方法需要较高的温度，能耗高，工艺流程复杂，氟的回收效率低。

技术实现思路

[0005]为了克服
技术介绍
中存在的问题，本专利技术提供了一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，通过水蒸气条件下微波处理电解铝废旧阴极炭，可将其中的氟有效回收，且收率能达到75%以上，最高可以达到96%，实现了资源回收和固废的处理。
[0006]为实现上述目的，本专利技术是通过如下技术方案实现的：所述的从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，其特征在于：将电解铝废旧阴极，在通入水蒸气条件下微波处理，得到含氟液体和活性炭A。
[0007]进一步的，所述的从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，包括以下步骤：（1）将电解铝废旧阴极炭粉碎，得到阴极炭粉；（2）将阴极炭粉放入微波炉中，向微波炉中通入惰性气体，将微波炉内空气置换出；
（3）置换完成后，将微波炉加热，同时通入水蒸气，得到含氟液体和活性炭A。
[0008]进一步的，步骤（1）中，电解铝废旧阴极炭粉碎至100
‑
200目。
[0009]进一步的，步骤（3）中，微波加热温度为900℃
‑
1000℃，水蒸气通入量为50g/L/min
‑
80g/L/min。
[0010]进一步的，步骤（3）中，微波加热时间为2h
‑
3h。
[0011]进一步的，步骤（2）的惰性气体为氮气或氩气。
[0012]进一步的，步骤（3）所述的含氟液体为氢氟酸溶液。
[0013]进一步的，步骤（3）得到的活性炭A在蒸馏水中清洗，干燥后得到再生活性炭。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术通入水蒸气条件下进行微波加热，微波条件下水蒸气与炭发生反应，生成CO，一部分炭的反应，为含氟盐的扩散提供通道，使含氟盐与水蒸气接触，并被水蒸气吸收，不需要加热至熔融温度，即使氟化盐被水蒸气吸收，最终形成含氟溶液，实现与炭的分离。
[0015]在微波煅烧下，阴极炭表面先受热，内部升温比外部升温慢，水蒸气本身也是高温气体，当与C发生反应，扩大炭层，高温水蒸气进入阴极炭中加速升温，促进含氟盐与炭的分离。
[0016]通过水蒸气条件下微波热解，水蒸气与部分氟化盐发生反应，使难溶盐转化为易溶盐，并被水蒸气吸收，同时，由于阴极炭中含有酸性物质，酸性物质的存在，会加速水蒸气与含氟盐的反应，使难溶盐与水蒸气反应转变为易熔盐。
附图说明
[0017]图1是废旧阴极炭块的X光衍射图；图2是本专利技术实施例2温度对碳氟分离率的影响；图3是本专利技术实施例3水蒸气通入量对碳氟分离率的影响。
具体实施方式
[0018]为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将对本专利技术的优选实施例进行详细的说明，以方便技术人员理解。
[0019]从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，包括以下步骤：（1）将电解铝废旧阴极炭粉碎至200目，得到阴极炭粉。
[0020]通过将电解铝废旧阴极炭粉碎，可加速水蒸气与活性炭的接触，加速反应的进行，如果粒度太大，则不利于水蒸气与炭层的充分接触，影响实验效果。
[0021]（2）将阴极炭粉放入微波炉中，向微波炉中通入惰性气体，将微波炉内空气置换出；置换出空气，作用是防止微波炉中有多余的空气与炭粉反应，影响废旧阴极炭块的回收利用。
[0022]（3）置换完成后，将微波炉加热至900℃
‑
1000℃，，同时通入50g/L/min
‑
80g/L/min的水蒸气，得到含氟液体和活性炭A。
[0023]在通入水蒸气条件下微波煅烧，可使水蒸气与炭发生反应，生成CO，为炭层打开通道，使水蒸气能与含氟盐发生反应，使高熔点、难溶的含氟盐与水反应，生成易溶的氟化氢，
例如：。
[0024]NaF+H2O
→
HF
↑
+NaOH（4）得到的活性炭A在蒸馏水中清洗，干燥后得到再生活性炭。
[0025]本专利技术所用阴极炭，通过X衍射分析，主要成分见表1。
[0026]表1 废旧阴极炭块的组成与含量 %实施例1步骤1、将电解铝产生的废旧阴极炭块通过微型高速粉碎机进行粉碎处理，得到实验初步的原料，再通过筛选，最终选择200目的废旧阴极炭粉。
[0027]步骤2、将经过步骤1的废旧阴极炭粉放入50mL石英坩埚舟中，再将坩埚舟放入石英玻璃管中。
[0028]步骤3、将玻璃管放入微波炉中，并且通入氮气，将玻璃管中的空气排尽。
[0029]步骤4、使用单通道蠕动泵将水流量调整为3.5g/min，将水流加热，使其以水蒸气形式通入微波炉。
[0030]步骤5、将步骤4产生的水蒸气用玻璃管通入微波炉中并且调整微波炉功率为500w升温至950℃，并保温3h；得到固体A与液体B。
[0031]对上述的步骤5本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，其特征在于：将电解铝废旧阴极，在通入水蒸气条件下微波处理，得到含氟液体和活性炭A。2.根据权利要求1所述的一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将电解铝废旧阴极炭粉碎，得到阴极炭粉；（2）将阴极炭粉放入微波炉中，向微波炉中通入惰性气体，将微波炉内空气置换出；（3）置换完成后，将微波炉加热，同时通入水蒸气，得到含氟液体和活性炭A。3.根据权利要求2所述的一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，其特征在于：步骤（1）中，电解铝废旧阴极炭粉碎至100
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200目。4.根据权利要求2所述的一种从电解铝废旧阴极炭回收氟化物的方法，其特征在于：步骤（3）中，微波...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏洪应，蔡无尘，张利波，徐英杰，蒋桂玉，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：