CN109530387B - 一种电解铝浮渣的无害化处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电解铝浮渣的无害化处理工艺，属于铝电解行业固体废弃物循环利用技术领域。本发明将破碎除杂后的铝浮渣与催化剂（硝酸钾和氯化钠的混合物）、反应剂（正冰晶石和冶金级氧化铝的混合物）混合均匀，在燃烧炉内，以600‑760℃温度燃烧时，硝酸钾发生分解，生产助燃气氧气，可促使铝浮渣中的炭充分燃烧；氯化钠对硝酸铵类物质的分解起到促进和催化作用；冶金级氧化铝能够有效吸附融化后的亚冰晶石和氟化盐。采用本发明工艺，燃烧后的铝浮渣残余灰烬中，炭含量小于3%，通过分子比调整得到再生电解质；燃烧烟气中氟化盐含量小于3mg/m3，粉尘颗粒物含量小于20mg/m3，接入铝电解烟气净化***净化后可直接排入大气，从而实现电解铝浮渣的无害化处理目的。
Description
技术领域
本发明属于铝电解行业固体废弃物循环利用技术领域，具体是一种电解铝浮渣的无害化处理工艺。
技术背景
目前，铝电解槽所用的预焙阳极炭块都是由碳素材料混捏、焙烧而成。在铝电解反应过程中，由于阳极炭块中碳素材料的不均质性，液态铝电解质中炭渣的产生是不可避免的。铝电解质中漂浮的炭渣，即铝浮渣会导致铝电解阳极效应，同时会使铝电解质的电压升高，铝电解电流效率减小，吨铝电耗增加。
经过分析研究，铝浮渣的主要成分为炭粉、氟化盐、金属铝和少量杂质，有价成分为冰晶石（六氟铝酸钠）、亚冰晶石（五氟铝酸钠）、碳素材料和金属铝。其中，以质量百分比计，铝浮渣中炭粉含量为30-50%、氟化盐含量为50-70%。
依照《国家危险废物名录》（2016环保部令第39号）规定，铝浮渣属于工业危险废物，废物类别HW48（有色金属冶炼废物），废物代码：321-025-48，危险特性：T。铝浮渣含有的氟化盐对环境污染极其严重，是国家环保重点管控的重要污染物之一。
目前，随着国家环保法的进一步实施，行业内针对铝浮渣的处理方法主要是堆存，但该方法环境污染严重，堆存费用高。鉴于此，部分研究机构和企业也在针对铝浮渣的无害化处理开展研究和试验，但尚未开发出一种适合于电解铝浮渣无害化处理的工艺方法。
发明内容
本发明的目的为了克服上述已有技术的缺陷，提供一种工艺简单、成本低廉、对环境友好的电解铝浮渣的无害化处理工艺。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种电解铝浮渣的无害化处理工艺，具体包括以下步骤：
（1）将电解铝浮渣破碎至粒径0.1-0.25mm，然后采用过滤筛网进行除杂，过滤筛网孔径为0.25-0.3mm，除杂后电解铝浮渣中Fe元素含量小于0.3%；
（2）以硝酸钾和氯化钠的混合物为催化剂，正冰晶石和冶金级氧化铝的混合物为反应剂，并将该催化剂和反应剂分别破碎至粒径为0.1-0.25mm；
（3）将步骤（1）中除杂后铝浮渣，步骤（2）中催化剂和反应剂以质量比6-8 : 0.7-1.3 : 0.7-3.3制备成均匀的混合物料；
（4）将步骤（3）中混合物料投入燃烧炉内，在600-760℃下燃烧8-15min，得到铝浮渣残余灰烬和燃烧烟气；所述铝浮渣残余灰烬中炭含量小于3%，燃烧烟气中氟化盐含量小于3mg/m3，粉尘颗粒物含量小于20mg/m3；
（5）将步骤（4）中燃烧烟气接入铝电解烟气净化***净化后排入大气；将铝浮渣残余灰烬通过荧光分析确定其中NaF和AlF3的物质的量之比，然后通过额外添加AlF3，使NaF和AlF3的物质的量之比保持在2.1-2.3:1，得到再生电解质。
进一步地，上述催化剂中硝酸钾和的氯化钠的质量比为7-9 : 1-3，优选为9:1。
上述反应剂中正冰晶石和冶金级氧化铝的质量比为7-9 : 1-3，优选为4:1。
本发明的有益效果为：
本发明将破碎除杂后的铝浮渣与一定比例的催化剂（硝酸钾和氯化钠的混合物）、反应剂（正冰晶石和冶金级氧化铝的混合物）混合均匀，在燃烧炉内，以600-760℃温度燃烧时：
（1）硝酸钾发生分解，生产助燃气氧气，可促使铝浮渣中的炭充分燃烧。
（2）氯化钠对硝酸铵类物质的分解起到促进和催化作用。
（3）反应剂由正冰晶石和冶金级氧化铝组成，在600-760℃下燃烧时，能够促进冰晶石的生成，其中，冶金级氧化铝能够有效吸附融化后的亚冰晶石和氟化盐。
（4）采用本发明工艺，燃烧后的铝浮渣残余灰烬中，炭含量小于3%，通过分子比调整得到再生电解质；燃烧烟气中氟化盐含量小于3mg/m3，粉尘颗粒物含量小于20mg/m3，接入铝电解烟气净化***净化后可直接排入大气，从而实现电解铝浮渣的无害化处理目的。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明一种电解铝浮渣的无害化处理工艺作进一步详细说明。
以下实施例中，未做特殊说明的，各混合物的比例均为质量比。
实施例1
（1）将电解铝浮渣利用球磨机破碎至粒径为0.1mm，然后采用0.25m的过滤筛网进行除杂，除杂后电解铝浮渣中Fe元素含量为0.25%；
（2）以73%硝酸钾和27%氯化钠的混合物为催化剂，70%正冰晶石和30%冶金级氧化铝的混合物为反应剂，并将该催化剂和反应剂通过球磨机均破碎至粒径为0.1mm；
（3）将步骤（1）中除杂后铝浮渣，步骤（2）中催化剂和反应剂通过输送机输送至混料机内，并以质量比6 : 0.7 : 3.3制备成均匀的混合物料；
（4）将步骤（3）中混合物料通过输送机输送至燃烧炉内，在600℃下燃烧8 min，得到铝浮渣残余灰烬和燃烧烟气；所述铝浮渣残余灰烬中炭含量为2.7%，燃烧烟气中氟化盐含量为2.9mg/m3，粉尘颗粒物含量为17mg/m3；
（5）将步骤（4）中燃烧烟气接入铝电解烟气净化***净化后排入大气；将铝浮渣残余灰烬通过荧光分析确定其中NaF和AlF3的物质的量之比为2.5:1，然后通过额外添加AlF3，使NaF和AlF3的物质的量之比2.2:1，得到主要由冰晶石和氧化铝构成的再生电解质。
实施例2
（1）将电解铝浮渣利用球磨机破碎至粒径为0.25mm，然后采用0.3m的过滤筛网进行除杂，除杂后电解铝浮渣中Fe元素含量为0.27%；
（2）以82%硝酸钾和19%氯化钠的混合物为催化剂，80%正冰晶石和20%冶金级氧化铝的混合物为反应剂，并将该催化剂和反应剂通过球磨机均破碎至粒径为0.25mm；
（3）将步骤（1）中除杂后铝浮渣，步骤（2）中催化剂和反应剂通过输送机输送至混料机内，并以7 : 1 : 3制备成均匀的混合物料；
（4）将步骤（3）中混合物料通过输送机输送至燃烧炉内，在760℃下燃烧13min，得到铝浮渣残余灰烬和燃烧烟气；所述铝浮渣残余灰烬中炭含量为2.8%，燃烧烟气中氟化盐含量为3mg/m3，粉尘颗粒物含量为19mg/m3；
（5）将步骤（4）中燃烧烟气接入铝电解烟气净化***净化后排入大气；将铝浮渣残余灰烬通过荧光分析确定其中NaF和AlF3的物质的量之比为2.4:1，然后通过额外添加AlF3，使NaF和AlF3的物质的量之比为2.3:1，得到主要由冰晶石和氧化铝构成的再生电解质。
实施例3
（1）将电解铝浮渣利用球磨机破碎至粒径为0.2mm，然后采用0.3m的过滤筛网进行除杂，除杂后电解铝浮渣中Fe元素含量为0.29%；
（2）以81%硝酸钾和19%氯化钠的混合物为催化剂，85%正冰晶石和15%冶金级氧化铝的混合物为反应剂，并将该催化剂和反应剂通过球磨机均破碎至粒径为0.2mm；
（3）将步骤（1）中除杂后铝浮渣，步骤（2）中催化剂和反应剂通过输送机输送至混料机内，并以8 :1.2:0.8制备成均匀的混合物料；
（4）将步骤（3）中混合物料通过输送机输送至燃烧炉内，在700℃下燃烧15min，得到铝浮渣残余灰烬和燃烧烟气；所述铝浮渣残余灰烬中炭含量为2.5%，燃烧烟气中氟化盐含量为2.9mg/m3，粉尘颗粒物含量为14mg/m3；
（5）将步骤（4）中燃烧烟气接入铝电解烟气净化***净化后排入大气；将铝浮渣残余灰烬通过荧光分析确定其中NaF和AlF3的物质的量之比为2.5:1，然后通过额外添加AlF3，使NaF和AlF3的物质的量之比2.1:1，得到主要由冰晶石和氧化铝构成的再生电解质。
Claims (4)
1.一种电解铝浮渣的无害化处理工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
（1）将电解铝浮渣破碎至粒径0.1-0.25mm，然后采用过滤筛网进行除杂，过滤筛网孔径为0.25-0.3mm，除杂后电解铝浮渣中Fe元素含量小于0.3%；
（2）以硝酸钾和氯化钠的混合物为催化剂，正冰晶石和冶金级氧化铝的混合物为反应剂，并将该催化剂和反应剂分别破碎至粒径为0.1-0.25mm；
（3）将步骤（1）中除杂后铝浮渣，步骤（2）中催化剂和反应剂以质量比6-8 : 0.7-1.3 :0.7-3.3制备成均匀的混合物料；
（4）将步骤（3）中混合物料喷入燃烧炉内，在600-760℃下燃烧8-15min，得到铝浮渣残余灰烬和燃烧烟气；所述铝浮渣残余灰烬中炭含量小于3%，燃烧烟气中氟化盐含量小于3mg/m3，粉尘颗粒物含量小于20mg/m3；
（5）将步骤（4）中燃烧烟气接入铝电解烟气净化***净化后排入大气；将铝浮渣残余灰烬通过荧光分析确定其中NaF和AlF3的物质的量之比，然后通过额外添加AlF3，使NaF和AlF3的物质的量之比保持在2.1-2.3:1，得到再生电解质；
所述反应剂中正冰晶石和冶金级氧化铝的质量比为7-9 : 1-3。
2.如权利要求1所述的一种电解铝浮渣的无害化处理工艺，其特征在于：所述催化剂中硝酸钾和的氯化钠的质量比为7-9 : 1-3。
3.如权利要求2所述的一种电解铝浮渣的无害化处理工艺，其特征在于：所述催化剂中硝酸钾和的氯化钠的质量比为9 : 1。
4.如权利要求1所述的一种电解铝浮渣的无害化处理工艺，其特征在于：所述反应剂中正冰晶石和冶金级氧化铝的质量比为4: 1。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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