一種鋁電解槽大修渣資源化無害化處理方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電解鋁固廢處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋁電解槽大修渣資源化無害化處 理方法，同時還涉及一種鋁電解槽大修渣資源化無害化處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 中國的電解鋁生產(chǎn)起步于20世紀50年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，電解鋁技術(shù)得到 了長足的進步，中國大型預(yù)焙陽極電解槽設(shè)計水平和電解鋁生產(chǎn)技術(shù)管理水平達到了世界 先進水平。目前，電解鋁行業(yè)主要采用冰晶石-氧化鋁熔鹽電解法，以熔融冰晶石作為溶 劑，氧化鋁作為溶質(zhì)，以碳素體作為陽極，鋁液作為陰極，通入強大的直流電后，在950°C~ 970°C條件下，在電解槽內(nèi)的兩極上進行電化學(xué)反應(yīng)得到純鋁。
[0003] 電解槽是電解鋁生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，由于碳素陰極對電解質(zhì)熔鹽的濕潤性較好，陰 極內(nèi)襯不可避免地受到電解質(zhì)、鋁液等的浸蝕，使電解槽的內(nèi)襯遭到破壞，故鋁電解槽的壽 命一般只有2~5年，需要定期進行維修和更換材料，其替換下來的大修渣主要成分為一些 廢陰（陽）極炭塊、耐火材料以及防滲透材料，其中包括大量冰晶石，冰晶石作為電解鋁的 助熔劑，具有重要的資源回收價值，而氟化物與氰化物均被國家環(huán)保監(jiān)管部門列入危險固 體廢物名單。
[0004] 目前，我國電解鋁行業(yè)每年產(chǎn)生的鋁電解槽大修渣約為25萬噸，并有200多萬噸 的累積堆存，大部分鋁廠對這些大修渣還沒有進行有效地處理與回收利用，主要采用做過 防滲處理的露天堆放或土壤填埋方式處理，這不僅要占用大量的土地，造成資源浪費，而且 其揚塵也會嚴重污染大氣環(huán)境。同時，大修渣中的氟化物和氰化物均為水溶性，如果將大 修渣隨意丟棄，將使其中的氟化物和氰化物隨雨水流入江河，滲入土壤和地下水，對周圍環(huán) 境、土壤和地下水均造成嚴重污染。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，不乏有對鋁電解槽大修渣進行污染防治處理的研宄，比如采用磁選 法分離出鐵，由于大修渣組分復(fù)雜，普通磁選機效果不佳，而梯度磁選或超導(dǎo)磁選的設(shè)備投 入巨大，能耗和成本高；又如采用火法進行無害化處理，將大修渣置于流化床內(nèi)，添加硫酸 鹽，通入氧氣高溫燃燒分解氰化物，該工藝涉及二次污染，且對設(shè)備材料和密封性要求較 高，運行成本也較高，難以在工業(yè)上推廣使用。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)中，CN103239828B公開了一種程控、手控電解鋁大修渣無害化生產(chǎn)工 藝，包括：將大修渣粉料送到反應(yīng)倉內(nèi)；大修渣粉料進行預(yù)檢，得出大修渣粉料中氰化物的 含量、氟化物的含量及pH值；打開A試劑倉與反應(yīng)倉連接的螺旋輸送機，將除氰劑加入到 反應(yīng)倉內(nèi)，混合反應(yīng)，檢測氰化物濃度小于0. 5mg/L合格；根據(jù)檢測得到的氟化物的含量計 算需要添加B試劑倉內(nèi)的除氟劑的量，同時啟動輸酸管道上的酸泵，從儲酸罐中將酸液泵 入調(diào)酸罐，將稀釋的酸通過調(diào)酸罐下部的閥門導(dǎo)入反應(yīng)倉中，攪拌反應(yīng)，至氟化物濃度小于 10mg/L，pH值在6-7時合格；將反應(yīng)倉內(nèi)的漿料打入緩沖池，將緩沖池中的漿料打入壓濾 機，壓濾機分離出來的水導(dǎo)入過濾槽過濾后回流至蓄水池中再次使用，壓濾機過濾出來的 干泥料掉入壓濾機下方運料車里運出。該方法向大修渣漿料中加入除氰劑和除氟劑，從而 實現(xiàn)鋁電解槽大修渣的無害化處理。但是，電解槽大修渣中含有大量的冰晶石，該系統(tǒng)在進 行無害化時，大修渣所含的大量冰晶石被當作廢物處理，造成了極大的浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種鋁電解槽大修渣資源化無害化處理方法，在對鋁電解槽 大修渣進行除氰除氟無害化處理的基礎(chǔ)上，提取出其中的冰晶石及鋁離子進行回收利用， 實現(xiàn)了資源化的目的。
[0008] 本發(fā)明的第二個目的是提供一種鋁電解槽大修渣資源化無害化處理系統(tǒng)。
[0009] 為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0010] 一種鋁電解槽大修渣資源化無害化處理方法，包括下列步驟：
[0011] 1)酸浸：將大修渣粉料與質(zhì)量濃度為4%~8%的硫酸混合制成固液比為1:3~5 的漿料，攪拌浸取，得混合漿料A ;
[0012] 2)除氰：將步驟1)所得混合漿料A加熱至60~70°C，在負壓條件下，使?jié){料中的 氰化氫以氣體形式逸出并用堿性溶液進行吸收，至漿料中的氰化物濃度小于〇. 5mg/L，得混 合漿料B ;
[0013] 3)浮選：向步驟2)所得混合漿料B中加入浮選劑進行浮選，浮選后得底層泥漿和 表層泥漿，底層泥漿經(jīng)固液分離得粗冰晶石和混合液A ;
[0014] 4)除鋁：按照Or與混合液A中的Al3+的摩爾比為2. 85~3. 15:1的比例，向步驟 3)所得混合液A中加入除鋁劑，攪拌進行反應(yīng)，后進行固液分離得粗氫氧化鋁和混合液B ;
[0015] 5)除氟：向步驟3)所得表層泥漿和步驟4)所得混合液B中分別加入除氟劑，攪 拌進行反應(yīng)，至體系中水溶性氟化物的含量小于l〇mg/L。
[0016] 步驟1)中，所述大修渣粉料的粒徑為200~300目。先將大修渣塊料破碎成直徑 為20~40mm的大修渣顆粒，再將所得大修渣顆粒球磨成粒徑為200~300目的細粉，即得 大修渣粉料。大修渣粉料在酸浸之前進行取樣預(yù)檢，得到大修渣粉料中冰晶石、氰化物、氟 化物的含量及pH值。
[0017] 步驟1)中，所述攪拌浸取的時間為30~60min。酸浸的作用是使大修渣粉料中的 鐵、硅、鋁等酸溶性物質(zhì)溶出。
[0018] 步驟2)中，所述堿性溶液為氫氧化鈉溶液。氫氧化鈉溶液能夠吸收中和氰化氫氣 體生成NaCN的堿性溶液，可作為化工生產(chǎn)的原材料使用。進一步的，步驟2)中用堿性溶 液吸收后，堿性溶液未能完全吸收的氣體用除氰劑溶液進行吸收去除。所用的除氰劑為具 有氧化性能、能夠?qū)rr 1轉(zhuǎn)化成N 2的物質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)氰化物的進一步去除與除氰劑溶液的 無害化；優(yōu)選的，所用除氰劑為現(xiàn)有技術(shù)中已成熟使用的具有氧化Cf 1能力的物質(zhì)，如氯酸 鈉、次氯酸鈣、漂白粉、雙氧水、漂粉精、二氧化氯中的任意一種。
[0019] 該處理方法中，除氰采用導(dǎo)出HCN氣體用堿性溶液（或堿性溶液與除氰劑）吸收 進行去除的方法，避免了直接在混合漿料A中加入除氰劑可能引入雜質(zhì)的風險，除氰后的 漿料能夠正常進行后續(xù)的浮選和除鋁、除氟步驟。
[0020] 步驟3)中，所述浮選劑為捕收劑與起泡劑的質(zhì)量比為1:1的混合物；所述捕收劑 為非極性捕收劑，即不溶于水的烴油（中性油）；進一步的，所述捕收劑為煤油或柴油，或者 為商品化的物質(zhì)，如XF-3型捕收劑。所述起泡劑為2號油、松醇油、樟腦油、甲醇、吡啶中的 任意一種，或者商品化的物質(zhì)，如BK-201型起泡劑。浮選后油水分層，底層泥漿一般為水層 泥漿，表層泥漿一般為油層泥漿。
[0021] 在浮選過程中，浮選劑以3~6ml/(min 的速度加入衆(zhòng)料中（即每噸衆(zhòng)料每分 鐘加入浮選劑3~6ml)，至浮選結(jié)束?？偟母∵x時間為40~120min?？筛鶕?jù)衆(zhòng)料的量靈 活調(diào)節(jié)浮選劑的用量和浮選時間。采用浮選機進行浮選時，浮選機上的自動刮板將表層產(chǎn) 生的浮選劑層及以氣泡粘附形式浮選上來的碳質(zhì)材料及時刮走收集。
[0022] 浮選后還加入了絮凝劑；所述絮凝劑為聚丙烯酰胺。添加絮凝劑的作用是抑制漿 料中的氣泡，使浮選后的產(chǎn)品達到質(zhì)量標準和出料要求。絮凝劑的加入量為：絮凝劑與漿料 的體積比為1:100。
[0023] 步驟3)中，所述浮選包括四級浮選，分別為一級粗選、二級精選、三級精選和四級 掃選；每級浮選的時間為10~30min。一級粗選用作快速去除大修澄中的碳質(zhì)材料；二級 精選與三級精選用作進一步去除剩余的碳質(zhì)材料，并在殘酸的作用下進一步使硅、鐵、鋁等 雜質(zhì)溶解去除；四級掃選用作篩選前面未能充分去除的雜質(zhì)。在四級掃選后添加絮凝劑。
[0024] 優(yōu)選的：所述浮選包括以下步驟：
[0025] a. -級粗選：向步驟2)所得混合漿料B中加入第一浮選劑進行浮選，浮選后得底 層泥衆(zhòng)A和表層泥衆(zhòng)；
[0026] b.二級精選：向步驟a所得底層泥漿A中加入第二浮選劑進行浮選，浮選后得底 層泥衆(zhòng)B和表層泥衆(zhòng)；
[0027] c.三級精選：向步驟b所得底層泥漿B中加入第三浮選劑進行浮選，浮選后得底 層泥衆(zhòng)C和表層泥衆(zhòng)；
[0028] d.四級掃選：向步驟c所得底層泥漿C中加入第四浮選劑進行浮選，后加入絮凝 劑，得底層泥漿D和表層泥漿。
[0029] 其中，所述第一、第二、第三浮選劑為捕收劑與起泡劑的質(zhì)量比為1:1的混合物； 第四浮選劑為起泡劑。每級浮選過程中，對應(yīng)使用的浮選劑以3~6ml/(min 的速度加 入漿料中（即每噸漿料每分鐘加入浮選劑3~6ml)，至該級浮選結(jié)束。每級浮選的時間為 10~30min ;優(yōu)選的，一級粗選、二級精選、三級精選、四級掃選的時間依次遞減。
[0030] 采用浮選機進行浮選時，浮選機上的自動刮板將表層產(chǎn)生的浮選劑層及以氣泡粘 附形式浮選上來的碳質(zhì)材料及時刮走收集，作為表層泥漿。將每一級浮選產(chǎn)生的表層泥漿 收集合并，作為進入下一步處理的表層泥漿。
[0031] 步驟4)中，所述除鋁劑為能與鋁離子生成氫氧化鋁沉淀的氫氧化物或其溶液，優(yōu) 選的，所述除鋁劑為氫氧化鈉溶液。在進行步驟4)的除鋁操作前，可先對步驟3)所得混合 液A中的Al 3+的含量進行檢測，根據(jù)檢測結(jié)果計算需要添加的氫氧化鈉的量。步驟4)中， 所用的氫氧化鈉溶液為氫氧化鈉飽和溶液；攪拌進行反應(yīng)使濾液中的鋁離子以氫氧化鋁的 形式沉淀下來；固液分離所得的固體為粗氫氧化鋁，可以作為化工生產(chǎn)的原料使用。
[0032] 步驟5)中，所述