一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，屬于鋁電解固廢資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明將鋁電解廢舊陰極炭塊破碎粉磨后進(jìn)行超聲波預(yù)處理，預(yù)處理粉料通過(guò)浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣，浮選廢水回用；電解質(zhì)渣經(jīng)微波加熱除去炭雜質(zhì)得到純度高的電解質(zhì)粉，炭渣通過(guò)加壓酸浸除去可溶物得到純度高的炭粉；酸浸產(chǎn)生的氣體通過(guò)堿液吸收處理，濾液蒸發(fā)結(jié)晶析出鈉鹽、鋁鹽沉淀，蒸餾水回用。本發(fā)明通過(guò)超聲波預(yù)處理、浮選、微波加熱和加壓酸浸的協(xié)同輔助作用，實(shí)現(xiàn)了鋁電解廢舊陰極高效綜合回收利用。本發(fā)明工藝設(shè)計(jì)合理，有價(jià)物質(zhì)回收率高、處理能力強(qiáng)、生產(chǎn)周期短、所得產(chǎn)物純度高、不產(chǎn)生二次污染，適于工業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】
一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，屬于鋁電解固廢資源綜合利用技術(shù)領(lǐng)域。
技術(shù)背景
[0002]鋁電解槽廢舊陰極炭塊是一種富含炭和電解質(zhì)的可用資源。堆存或填埋，不僅不能從根本上消除鋁電解廢舊陰極材料的毒性和腐蝕性危害，而且造成了資源浪費(fèi)。隨著礦物資源的不斷減少以及環(huán)保要求的不斷提高，鋁電解槽廢舊陰極炭塊的綜合利用已成為必然趨勢(shì)。
[0003]劉志東[I]釆用堿浸浮選法對(duì)廢舊陰極進(jìn)行處理，在加熱攪拌條件下用NaOH溶液對(duì)廢舊陰極進(jìn)行浸出，浸出渣釆用浮選法處理得到純度為95.21 %的炭和純度為95%的電解質(zhì)，浸出液與鹽酸反應(yīng)獲得較純冰晶石。浸出廢液及多次循環(huán)后的浮選廢水用漂白粉處理分解氰化物并回收CaF2，可以達(dá)標(biāo)排放。
[0004]專利CN公開(kāi)了105327933A—種基于化學(xué)沉淀和氧化還原反應(yīng)的鋁電解槽廢槽襯處理方法，將廢槽襯破碎、磨細(xì)至粒度1-1Omm后，加入氧化反應(yīng)池中；按理論反應(yīng)值的1.2-2.0倍加入次氯酸鈉溶液，控制弱堿性的pH值7.0-8.5，危險(xiǎn)元素氰化物與次氯酸鈉溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被除去，反應(yīng)時(shí)間為0.5-1.0小時(shí);通過(guò)防腐篩網(wǎng)過(guò)濾氧化反應(yīng)后的殘?jiān)?，置于沉淀反?yīng)池中；將濃度為飽和濃度值0.8-1.0倍的石灰水加入沉淀反應(yīng)池中，浸泡殘?jiān)?.0-1.5小時(shí)，使之結(jié)合氟化物反應(yīng)生成難溶的CaF2,沉淀反應(yīng)后通過(guò)防腐篩網(wǎng)過(guò)濾，所得濾液可作為純堿工業(yè)和氧化鋁工業(yè)的原料;濾后的最終殘?jiān)航?jīng)實(shí)現(xiàn)了無(wú)害化，可作為原料回用于修路、建筑、水泥、耐火等行業(yè)。
[0005]專利CN102978659A公開(kāi)了一種電解槽大修槽渣的深度資源化綜合利用方法，其特征在于，對(duì)電解槽大修槽渣進(jìn)行分選，分別得到電解質(zhì)塊料、陰極棒、廢陰極炭塊、廢耐火磚、廢保溫磚、廢絕熱板、廢扎糊，以及剩余的混合渣料;對(duì)分選的塊料分別進(jìn)行水浸，選出塊料后再次破碎、水浸，選出的塊料進(jìn)行回收，剩余的粉料磨粉、浮選，選出其中的碳粉、耐火材料粉料，其余的粉料制作冶金造渣劑。
[0006]專利CN101480658A公開(kāi)了一種綜合利用鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，包括以下步驟:(I)將廢舊陰極炭塊破碎、磨礦處理；(2)磨礦后，調(diào)節(jié)礦漿的濃度和pH值;然后采用浮選設(shè)備進(jìn)行浮選處理，分離廢舊陰極炭塊中的電解質(zhì)和炭；(3)采用鋁鹽溶液浸出浮選所得碳產(chǎn)品中的電解質(zhì)，進(jìn)一步提高碳產(chǎn)品的品位；(4)將磨礦廢水、浮選廢水和浸出液混合，加入CaO和CaCl 2沉淀回收混合液中的鋁和氟。
[0007]專利CN105062460A公開(kāi)了一種利用廢電解槽的絕緣側(cè)壁制備石油支撐劑的方法，涉及電解鋁廢電解槽的再利用制備石油支撐劑的方法，所述方法包括以下過(guò)程:將廢電解槽的絕緣側(cè)壁從電解槽中拆分后，經(jīng)揀選、分離、用次氯酸鈉的水溶性處理后，消除廢側(cè)壁中的F——和Cf，然后進(jìn)行粗破碎，經(jīng)過(guò)酸洗，回收其中的AIF3，然后進(jìn)行細(xì)破碎，整形、篩分水洗和烘干處理，制備出石油支撐劑。
[0008]參考文獻(xiàn)
[0009][1]劉志東.鋁電解槽廢舊陰極綜合利用研究[D].昆明，昆明理工大學(xué)，2012 [〇〇1〇]當(dāng)前適用于工業(yè)化應(yīng)用的關(guān)于鋁電解廢舊陰極炭塊的回收處理工藝并不多，而且存在的弊端也制約了工藝的進(jìn)一步推廣，這些弊端主要包括工藝復(fù)雜、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、有價(jià)物質(zhì)不能有效回收、處理成本高、環(huán)保壓力大、能耗高等。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法。
[0012]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，包括下述步驟:
[0013]步驟一[〇〇14]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒；
[0015]步驟二[〇〇16]將步驟一所得備用顆粒與水配成漿體通過(guò)超聲波預(yù)處理，預(yù)處理后物料進(jìn)行浮選;浮選得到炭渣、電解質(zhì)渣和廢水，廢水返回浮選過(guò)程循環(huán)使用；[〇〇17] 步驟三
[0018]將步驟二所得電解質(zhì)渣微波加熱，得到電解質(zhì)粉；
[0019]步驟四
[0020]將步驟二所得炭渣進(jìn)行加壓酸液浸出，浸出后過(guò)濾，得到炭粉和濾液；
[0021]步驟五
[0022]將步驟四所得濾液蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生沉淀，過(guò)濾分離得到鈉鹽、鋁鹽混合物和蒸餾水，蒸餾水回用。
[0023]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，步驟一中，所述備用料中，粒徑小于200目的顆粒占備用料總質(zhì)量的50 % -100 %。
[0024]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，步驟二中，所述備用顆粒與水配成漿體，液固比為1-3:1。
[0025]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，步驟二中，所述超聲波頻率選擇25-40KHZ、優(yōu)選40KHz，超聲波功率50-600W、優(yōu)選150-300W，超聲波處理時(shí)間5-60min、優(yōu)選15-30min。
[0026]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，步驟二中，所述浮選過(guò)程為一次粗選。
[0027]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，步驟二中，將超聲波處理后的礦漿與水配成待選漿料進(jìn)行浮選;所述待選漿料中，固體占待選漿料總質(zhì)量的10%-50%，優(yōu)選20%-30%。
[0028]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，所述浮選過(guò)程所用藥劑包括捕收劑、起泡劑、抑制劑;所述捕收劑為煤油、輕柴油、汽油中的至少一種;所述起泡劑為2號(hào)油;所述抑制劑為水玻璃。
[0029]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，所述捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入200_600g的比例加入;所述起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入20-100g的比例加入;所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入200-500g的比例加入。
[0030]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，步驟三中，將步驟二所得電解質(zhì)渣微波輻射加熱，功率200-1000W、優(yōu)先400-700W，時(shí)間5-60min、 優(yōu)選15-30min，得到電解質(zhì)粉。
[0031]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，步驟四中，將炭渣進(jìn)行加壓酸液浸出時(shí)，控制浸出溫度為100-300°C、優(yōu)選150-200°C ;控制浸出時(shí)間為30_180min、優(yōu)先30-60min;控制液固質(zhì)量比為5-10:1;控制攪拌速率200-800r/min、 優(yōu)先 500-800r/min。
[0032]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，所述酸液溶質(zhì)選自HC1、H2S〇4、HN03、H3P〇4中的至少一種，優(yōu)先選擇H2S〇4;所述酸液中H+的濃度為 1-1〇111〇1凡，優(yōu)選3-71]1〇1/匕
[0033]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，步驟五中，所述酸浸過(guò)程產(chǎn)生的氣體通過(guò)堿液吸收處理。
[0034]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，所得炭粉的純度大于等于97.63%，碳的回收率大于等于94.67%。[〇〇35]本發(fā)明一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，整個(gè)工藝的周期為65min (不包括破碎備料、蒸發(fā)結(jié)晶和干燥時(shí)間)[〇〇36]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0037] 1.超聲波預(yù)處理增大了粉料中炭和電解質(zhì)的分離，有利于浮選過(guò)程炭和電解質(zhì)的分層，有效提高了浮選效果。
[0038] 2.浮選處理將炭和電解質(zhì)初步分離，減少了酸浸過(guò)程酸的消耗量，縮短了酸浸時(shí)間。
[0039] 3.微波加熱和加壓浸出技術(shù)的應(yīng)用，加速了工序反應(yīng)速度，該工藝不僅有縮短反應(yīng)時(shí)間的效果，同時(shí)意外發(fā)現(xiàn)顯著提高了產(chǎn)物炭粉的純度。
[0040]總之，本發(fā)明在各個(gè)工藝的協(xié)同作用下，尤其是超聲波預(yù)處理、微波輻射加熱和加壓浸出的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了鋁電解廢舊陰極炭塊中有價(jià)物質(zhì)的高效綜合回收。【附圖說(shuō)明】
[0041]圖1為本發(fā)明工藝流程圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0042]下面結(jié)合具體實(shí)施例作進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不因此而受到任何限制。[〇〇43] 實(shí)施例1[〇〇44]取國(guó)內(nèi)某廠鋁電解槽廢舊陰極炭塊100g，測(cè)得主要元素含量為(wt%):C 54.38、 A1 13.41、0 7.54、F 9.62、Na 9.56〇
[0045]步驟一
[0046]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒，備用顆粒中粒徑小于200目的顆粒占備用顆?？傎|(zhì)量的90% ;
[0047]步驟二[〇〇48]將步驟一所得備用顆粒與水按液固比2:1配成漿體，漿體在超聲波環(huán)境中處理 15min，超聲波頻率40KHz，功率200W;[〇〇49]將超聲波處理后礦漿與水配成備選漿料進(jìn)行浮選，備選漿料中廢舊陰極炭塊粉料占總質(zhì)量的25%;浮選試劑捕收劑選擇煤油、抑制劑選擇水玻璃、起泡劑選擇2號(hào)油，浮選過(guò)程為一次粗選;捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入400g的比例加入，起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入40g的比例加入，所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入320g的比例加入。浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣。
[0050] 步驟三[〇〇511將電解質(zhì)渣進(jìn)行微波輻射加熱；微波輻射功率600W，加熱時(shí)間15min，得到40.56g 電解質(zhì)粉。
[0052] 步驟四[〇〇53]按液固比8:1將炭渣加入H2S〇4濃度2.5mol/L的酸液中，酸浸過(guò)程在高壓釜中加壓條件下進(jìn)行，恒溫180 °C，攪拌速度600rpm，反應(yīng)時(shí)間30min，過(guò)濾得到炭粉和濾液，干燥后得到52 ? 73g純度97 ? 63%的炭粉。[〇〇54] 步驟五
[0055]將步驟四所得濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到混合粉體，蒸餾水循環(huán)利用。[〇〇56]整個(gè)處理過(guò)程炭回收率大于等于94.67 %，，炭粉純度97.63 %，工藝周期為65min(不包括破碎備料、蒸發(fā)結(jié)晶和干燥時(shí)間)。
[0057] 對(duì)比例1[〇〇58]取國(guó)內(nèi)某廠鋁電解槽廢舊陰極炭塊100g，測(cè)得主要元素含量為(wt%):C 54.38、 A1 13.41、0 7.54、F 9.62、Na 9.56〇
[0059]步驟一
[0060]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒，備用顆粒中粒徑小于200目的顆粒占備用顆?？傎|(zhì)量的90% ;[0061 ]步驟二
[0062]將步驟一所得備用顆粒與水配成備選漿料進(jìn)行浮選，備選漿料中廢舊陰極炭塊粉料占總質(zhì)量的25 % ;浮選試劑捕收劑選擇煤油、抑制劑選擇水玻璃、起泡劑選擇2號(hào)油，浮選過(guò)程為一次粗選;捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入400g的比例加入，起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入40g的比例加入，所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入320g的比例加入。浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣。
[0063]步驟三[〇〇64]將電解質(zhì)渣進(jìn)行微波輻射加熱;微波輻射功率600W，輻射時(shí)間lOmin，得到3.77g電解質(zhì)粉。
[0065] 步驟四[〇〇66]按液固比8:1將炭渣加入H2S〇4濃度2.5mol/L的酸液中，酸浸過(guò)程在高壓釜中加壓條件下進(jìn)行，恒溫180 °C，攪拌速度600rpm，反應(yīng)時(shí)間90min，過(guò)濾得到炭粉和濾液，干燥后得至1」4.898純度96.45%的炭粉。
[0067]步驟五
[0068]將步驟四所得濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到混合粉體，蒸餾水循環(huán)利用。
[0069]對(duì)比例2
[0070]取國(guó)內(nèi)某廠鋁電解槽廢舊陰極炭塊l〇〇g，測(cè)得主要元素含量為(wt%):C 54.38、 A1 13.41、0 7.54、F 9.62、Na 9.56〇
[0071]步驟一[〇〇72]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒，備用顆粒中粒徑小于200目的顆粒占備用顆?？傎|(zhì)量的90% ;
[0073]步驟二
[0074]將步驟一所得備用顆粒與水按液固比2:1配成漿體，漿體在超聲波環(huán)境中處理 15min，超聲波頻率40KHz，功率200W;[〇〇75]將超聲波處理后礦漿與水配成備選漿料進(jìn)行浮選，備選漿料中廢舊陰極炭塊粉料占總質(zhì)量的25%;浮選試劑捕收劑選擇煤油、抑制劑選擇水玻璃、起泡劑選擇2號(hào)油，浮選過(guò)程為一次粗選;捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入400g的比例加入，起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入40g的比例加入，所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入320g的比例加入。浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣。
[0076] 步驟三[〇〇77]將電解質(zhì)渣進(jìn)行微波輻射加熱;微波輻射功率600W，輻射時(shí)間lOmin，得到3.72g電解質(zhì)粉。
[0078] 步驟四[〇〇79]按液固比8:1將炭渣加入H2S〇4濃度2.5mol/L的酸液中，酸浸過(guò)程在水浴鍋中進(jìn)行，恒溫90 °C，攪拌速度600rpm，反應(yīng)時(shí)間90min，過(guò)濾得到炭粉和濾液，干燥后得到5.23g純度 95.89%的炭粉。
[0080]步驟五
[0081]將步驟四所得濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到混合粉體，蒸餾水循環(huán)利用。[〇〇82]實(shí)施例2[〇〇83]取國(guó)內(nèi)某廠鋁電解槽廢舊陰極炭塊200g，測(cè)得主要元素含量為(wt % ): C 54.38、 A1 13.41、0 7.54、F 9.62、Na 9.56〇
[0084]步驟一
[0085]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒，備用顆粒中粒徑小于200目的顆粒占備用顆?？傎|(zhì)量的100% ;
[0086]步驟二
[0087]將步驟一所得備用顆粒與水按液固比2:1配成漿體，漿體在超聲波環(huán)境中處理 20min，超聲波頻率40KHz，功率150W;[〇〇88]將超聲波處理后礦漿與水配成備選漿料進(jìn)行浮選，備選漿料中廢舊陰極炭塊粉料占總質(zhì)量的10%;浮選試劑捕收劑選擇煤油、抑制劑選擇水玻璃、起泡劑選擇2號(hào)油，浮選過(guò)程為一次粗選;捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入400g的比例加入，起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入20g的比例加入，所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入320g的比例加入。浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣。
[0089]步驟三
[0090]將電解質(zhì)渣進(jìn)行微波輻射加熱；微波輻射功率800W，加熱時(shí)間lOmin，得到81.58g 電解質(zhì)粉。
[0091]步驟四[〇〇92] 按液固比10:1將炭渣加入H2S〇4濃度2mol/L的酸液中，酸浸過(guò)程在高壓釜中加壓條件下進(jìn)行，恒溫150°C，攪拌速度400rpm，反應(yīng)時(shí)間60min，過(guò)濾得到炭粉和濾液，干燥后得到 105.22g純度97.51 %的炭粉。[〇〇93] 步驟五
[0094]將步驟四所得濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到混合粉體，蒸餾水循環(huán)利用。[〇〇95] 整個(gè)處理過(guò)程炭回收率大于等于94.34%，，炭粉純度97.51 %，工藝周期為lOOmin (不包括破碎備料、蒸發(fā)結(jié)晶和干燥時(shí)間)。
[0096] 實(shí)施例3[〇〇97]取國(guó)內(nèi)某廠鋁電解槽廢舊陰極炭塊300g，測(cè)得主要元素含量為(wt%):C 54.38、 A1 13.41、0 7.54、F 9.62、Na 9.56〇
[0098]步驟一
[0099]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒，備用顆粒中粒徑小于200目的顆粒占備用顆?？傎|(zhì)量的80% ;
[0100]步驟二
[0101]將步驟一所得備用顆粒與水按液固比1:1配成漿體，漿體在超聲波環(huán)境中處理 5min，超聲波頻率25KHz，功率400W;[〇1〇2]將超聲波處理后礦漿與水配成備選漿料進(jìn)行浮選，備選漿料中廢舊陰極炭塊粉料占總質(zhì)量的30%;浮選試劑捕收劑選擇煤油、抑制劑選擇水玻璃、起泡劑選擇2號(hào)油，浮選過(guò)程為一次粗選;捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入600g的比例加入，起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入40g的比例加入，所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入400g的比例加入。浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣。
[0103]步驟三
[0104]將電解質(zhì)渣進(jìn)行微波輻射加熱;微波輻射功率200W，輻射時(shí)間60min，得到121.64g 電解質(zhì)粉。
[0105]步驟四[〇1〇6] 按液固比8:1將炭渣加入H2S〇4濃度0.5mol/L的酸液中，酸浸過(guò)程在高壓釜中加壓條件下進(jìn)行，恒溫180°C，攪拌速度200rpm，反應(yīng)時(shí)間150min，過(guò)濾得到炭粉和濾液，干燥后得到158.25g純度97.36 %的炭粉。
[0107]步驟五
[0108]將步驟四所得濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到混合粉體，蒸餾水循環(huán)利用。
[0109] 整個(gè)處理過(guò)程炭回收率大于等于94.44%，，炭粉純度97.36%，工藝周期為175min (不包括破碎備料、蒸發(fā)結(jié)晶和干燥時(shí)間)。[〇11〇] 實(shí)施例4
[0111]取國(guó)內(nèi)某廠鋁電解槽廢舊陰極炭塊l〇〇g，測(cè)得主要元素含量為(wt%):C 63.85、 A1 8.89、0 3.68、F 8.26、Na 7.63〇[〇112]步驟一
[0113]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒，備用顆粒中粒徑小于200目的顆粒占備用顆?？傎|(zhì)量的50% ;[〇m] 步驟二
[0115]將步驟一所得備用顆粒與水按液固比3:1配成漿體，漿體在超聲波環(huán)境中處理 20min，超聲波頻率40KHz，功率600W;[〇116]將超聲波處理后礦漿與水配成備選漿料進(jìn)行浮選，備選漿料中廢舊陰極炭塊粉料占總質(zhì)量的40%;浮選試劑捕收劑選擇煤油、抑制劑選擇水玻璃、起泡劑選擇2號(hào)油，浮選過(guò)程為一次粗選;捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入200g的比例加入，起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入80g的比例加入，所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入500g的比例加入。浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣。[〇117] 步驟三
[0118]將電解質(zhì)渣進(jìn)行微波輻射加熱;微波輻射功率1000W，輻射時(shí)間5min，得到25.76g 電解質(zhì)粉。
[0119]步驟四[〇12〇]按液固比5:1將炭渣加入H2S〇4濃度3.5mol/L的酸液中，酸浸過(guò)程在高壓釜中加壓條件下進(jìn)行，恒溫300°C，攪拌速度SOOrpm，反應(yīng)時(shí)間90min，過(guò)濾得到炭粉和濾液，干燥后得到61 ? 85g純度97 ? 57%的炭粉。
[0121]步驟五
[0122]將步驟四所得濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到混合粉體，蒸餾水循環(huán)利用。
[0123]整個(gè)處理過(guò)程炭回收率大于等于94.52%，，炭粉純度97.57%，工藝周期為130min (不包括破碎備料、蒸發(fā)結(jié)晶和干燥時(shí)間)。
[0124]實(shí)施例5
[0125]取國(guó)內(nèi)某廠鋁電解槽廢舊陰極炭塊200g，測(cè)得主要元素含量為(wt%):C 63.85、 A1 8.89、0 3.68、F 8.26、Na 7.63〇
[0126]步驟一
[0127]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒，備用顆粒中粒徑小于200目的顆粒占備用顆?？傎|(zhì)量的70% ;
[0128]步驟二
[0129]將步驟一所得備用顆粒與水按液固比2:1配成漿體，漿體在超聲波環(huán)境中處理 20min，超聲波頻率40KHz，功率200W;[〇13〇]將超聲波處理后礦漿與水配成備選漿料進(jìn)行浮選，備選漿料中廢舊陰極炭塊粉料占總質(zhì)量的50%;浮選試劑捕收劑選擇煤油、抑制劑選擇水玻璃、起泡劑選擇2號(hào)油，浮選過(guò)程為一次粗選;捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入200g的比例加入，起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入l〇〇g的比例加入，所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入200g的比例加入。浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣。
[0131]步驟三
[0132]將電解質(zhì)渣進(jìn)行微波輻射加熱；微波輻射功率600W，輻射時(shí)間20min，得到52.25g 電解質(zhì)粉。
[0133]步驟四
[0134]按液固比8:1將炭渣加入H2S〇4濃度5mol/L的酸液中，酸浸過(guò)程在高壓釜中加壓條件下進(jìn)行，恒溫200°C，攪拌速度200rpm，反應(yīng)時(shí)間180min，過(guò)濾得到炭粉和濾液，干燥后得至IJ123.81 g純度97.46 %的炭粉。
[0135]步驟五
[0136]將步驟四所得濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到混合粉體，蒸餾水循環(huán)利用。
[0137]整個(gè)處理過(guò)程炭回收率大于等于94.49%，，炭粉純度97.46%，工藝周期為220min (不包括破碎備料、蒸發(fā)結(jié)晶和干燥時(shí)間)。
[0138]實(shí)施例6
[0139]取國(guó)內(nèi)某廠鋁電解槽廢舊陰極炭塊300g，測(cè)得主要元素含量為(wt%):C 63.85、 A1 8.89、0 3.68、F 8.26、Na 7.63〇
[0140]步驟一
[0141]將鋁電解槽廢舊陰極炭塊破碎，得到備用顆粒，備用顆粒中粒徑小于200目的顆粒占備用顆?？傎|(zhì)量的90% ;
[0142]步驟二
[0143]將步驟一所得備用顆粒與水按液固比2:1配成漿體，漿體在超聲波環(huán)境中處理 15min，超聲波頻率40KHz，功率200W;
[0144]將超聲波處理后礦漿與水配成備選漿料進(jìn)行浮選，備選漿料中廢舊陰極炭塊粉料占總質(zhì)量的25%;浮選試劑捕收劑選擇煤油、抑制劑選擇水玻璃、起泡劑選擇2號(hào)油，浮選過(guò)程為一次粗選;捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入400g的比例加入，起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入40g的比例加入，所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入320g的比例加入。浮選得到電解質(zhì)渣和炭渣。
[0145]步驟三
[0146]將電解質(zhì)渣進(jìn)行微波輻射加熱；微波輻射功率600W，輻射時(shí)間15min，得到77.42g 電解質(zhì)粉。
[0147]步驟四
[0148]按液固比7:1將炭渣加入H2S〇4濃度2.5mol/L的酸液中，酸浸過(guò)程在高壓釜中加壓條件下進(jìn)行，恒溫150 °C，攪拌速度600rpm，反應(yīng)時(shí)間90min，過(guò)濾得到炭粉和濾液，干燥后得至IJ185 ? 54g純度97 ? 47 %的炭粉。
[0149]步驟五
[0150]將步驟四所得濾液進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，得到混合粉體，蒸餾水循環(huán)利用。
[0151]整個(gè)處理過(guò)程炭回收率大于等于94.41%，，炭粉純度97.47%，工藝周期為125min (不包括破碎備料、蒸發(fā)結(jié)晶和干燥時(shí)間)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，其特征在于，包括下述步驟: 步驟一 將鋁電解槽廢I日陰極炭塊破碎，得到備用顆粒； 步驟二 將步驟一所得備用顆粒與水配成漿體通過(guò)超聲波預(yù)處理，預(yù)處理后物料進(jìn)行浮選，浮選得到炭渣、電解質(zhì)渣和廢水，廢水返回浮選過(guò)程循環(huán)使用； 步驟三 將步驟二所得電解質(zhì)渣微波加熱，得到電解質(zhì)粉； 步驟四 將步驟二所得炭渣進(jìn)行加壓酸液浸出，浸出后過(guò)濾，得到炭粉和濾液； 步驟五 將步驟四所得濾液蒸發(fā)結(jié)晶，產(chǎn)生沉淀，過(guò)濾分離得到鈉鹽、鋁鹽混合物，蒸餾水回用。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，其特征在于，步驟一中，所述備用料中，粒徑小于200目的顆粒占備用料總質(zhì)量的50%-100%。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，其特征在于，步驟二中，所述備用顆粒與水配成漿體，液固比為1-3:1;所述超聲波頻率選擇25-40KHZ，超聲波功率50-600W，超聲波處理時(shí)間5-60min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，其特征在于，步驟二中，將超聲波處理后的礦漿與水配成待選漿料進(jìn)行浮選;所述待選楽料中，固體占待選楽料總質(zhì)量的10%-50% ;所述浮選過(guò)程為一次粗選。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，其特征在于，所述浮選過(guò)程所用藥劑包括捕收劑、起泡劑、抑制劑;所述捕收劑為煤油、輕柴油、汽油中的至少一種;所述起泡劑為2號(hào)油;所述抑制劑為水玻璃。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，其特征在于，所述捕收劑按每噸廢舊陰極炭塊加入200-600g的比例加入;所述起泡劑按每噸廢舊陰極炭塊加入20-100g的比例加入;所述抑制劑按每噸廢舊陰極炭塊加入200-500g的比例加入。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助浮選回收鋁電解槽廢舊陰極炭塊中炭和電解質(zhì)的方法，其特征在于，步驟三中，將步驟二所得電解質(zhì)渣微波輻射加熱，功率200-1000W，時(shí)間5-60min，得到電解質(zhì)粉。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，其特征在于，步驟四中，將炭渣進(jìn)行加壓酸液浸出時(shí)，控制浸出溫度為100-300°C;控制浸出時(shí)間為30-180min;控制液固質(zhì)量比為5-10:1;控制攪拌速率200-80(^/1^11。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭塊的方法，其特征在于，步驟四中，所述酸液溶質(zhì)選自HCl、H2S04、HN03、H3P04中的至少一種;所述酸液中H+的濃度為Ι-lOmol/L;所述酸浸過(guò)程產(chǎn)生的氣體通過(guò)堿液吸收處理。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種超聲波輔助浮選加壓酸浸綜合回收鋁電解廢舊陰極炭 塊的方法，其特征在于，所得炭粉的純度大于等于97.63%，碳的回收率大于等于94.67%。
【文檔編號(hào)】B09B3/00GK106077037SQ201610498576
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年6月30日
【發(fā)明人】田忠良, 袁杰, 肖勁, 楊凱, 郭偉昌, 賴延清, 李劼
【申請(qǐng)人】中南大學(xué)