1.本發(fā)明屬于鋁電解危廢渣無害化處置和資源利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
2.2020年11月國家生態(tài)環(huán)境部令第15號(hào)國家危險(xiǎn)廢物名錄(2021年版)正式發(fā)布，設(shè)計(jì)電解鋁行業(yè)的危廢渣包括大修渣(321
?
023
?
48)、鋁灰(321
?
024
?
48)、炭渣(321
?
025
?
48)，其主要危險(xiǎn)特性包括毒性(t)和反應(yīng)性(r)，見下表：
[0003][0004]
大修渣是電解鋁生產(chǎn)過程電解槽陰極內(nèi)襯維修、更換產(chǎn)生的廢渣，根據(jù)鋁電解生產(chǎn)實(shí)際，大修渣又細(xì)分為廢陰極、廢槽襯、電解質(zhì)灰三大類。廢陰極為電解槽石墨質(zhì)陰極炭塊，在長期的電解生產(chǎn)過程中會(huì)滲入大量電解質(zhì)，經(jīng)過電解質(zhì)侵蝕的石墨質(zhì)陰極炭塊其主要成分是50～70％的c、約30％的氟化物，氟化物以na3alf6、naf、caf2的形式存在，含有微量的nacn。廢槽襯又稱為廢耐火材料，是經(jīng)過電解質(zhì)侵蝕的干式防滲料，包括保溫磚、耐火磚、澆注料以及硅酸鹽板，一般情況下電解質(zhì)只會(huì)侵蝕干式防滲料，并且會(huì)燒結(jié)成整體，其主要化學(xué)成分為naalsio4(俗稱：霞石)，氟化物基本以naf的形式存在，含有極少量的na3alf6和βal2o3等。電解質(zhì)灰料是電解槽停槽未抽干凈的電解質(zhì)在與廢陰極、廢槽襯長期的堆存過程中風(fēng)化形成粉末，電解質(zhì)灰料主要成分為：naf、sio2、al2o3、alf3、硅鋁酸鹽(naalsi3o8)。
[0005]
鋁灰是電解鋁鋁液轉(zhuǎn)移、精煉、合金化、鑄造過程熔體表面產(chǎn)生的鋁灰渣，以及回收鋁過程產(chǎn)生的鹽渣和二次鋁灰。主要含有al、si、f、ca、cl、na等元素，其中含al約為48％，al2o3含量達(dá)到50％左右，其次還有約6％的mgal2o4，約4％的aln，約7％的nacl。
[0006]
炭渣是炭陽極的不均勻燃燒和選擇性氧化導(dǎo)致炭粒脫落產(chǎn)生的物質(zhì)，鋁電解炭渣主要成分為炭和電解質(zhì)，一般含炭20
?
30％，含電解質(zhì)60
?
70％，電解質(zhì)的主要成分為na3alf6，al2o3，caf2等。
[0007]
針對鋁電解危廢渣處置和資源綜合利用，國內(nèi)有高校學(xué)者做了大量研究。目前國內(nèi)外已有技術(shù)，對鋁電解危廢渣的無害化處置和資源綜合利用可以分為濕法處理和火法處理兩大類。濕法處理工藝主要為水浸法、堿浸法、酸浸法、酸堿聯(lián)合浸出法?；鸱ㄌ幚砉に囍?br/>要采用高溫富氧燃燒進(jìn)行無害化處理，或者是將廢陰極作為可利用熱值資源的碳質(zhì)材料，或高溫回收電解質(zhì)。
[0008]
從已有的技術(shù)成果來看，鋁電解危廢渣的濕法處理和火法處理仍然存在許多迫切需要解決的問題。由于大修渣、鋁灰、炭渣、收塵灰各自含有的成分區(qū)別較大，并且成分復(fù)雜，對大修渣、鋁灰、炭渣、收塵灰進(jìn)行的無害化處理工藝均為不同的獨(dú)立技術(shù)路線，導(dǎo)致各種鋁電解危廢渣處理繁瑣，處理成本高，資源化利用也存在困難，至今尚無有效的可將大修渣、鋁灰、炭渣、收塵灰進(jìn)行聯(lián)合處理和資源化利用的方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
[0009]
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種可將大修渣、鋁灰、炭渣進(jìn)行聯(lián)合處理，并可將去除毒害組分的固廢渣進(jìn)行充分的資源化利用的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法。
[0010]
本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：
[0011]
鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，所述鋁電解危廢渣包括大修渣、炭渣、鋁灰，所述大修渣為電解鋁生產(chǎn)過程電解槽陰極內(nèi)襯維修、更換產(chǎn)生的廢渣，細(xì)分為廢陰極、廢槽襯、電解質(zhì)灰；所述炭渣是炭陽極的炭粒脫落產(chǎn)生的物質(zhì)，包括有炭和電解質(zhì)；所述鋁灰是電解鋁鋁液轉(zhuǎn)移、精煉、合金化、鑄造過程熔體表面產(chǎn)生的鋁灰渣，以及回收鋁過程產(chǎn)生的鹽渣和二次鋁灰；所述聯(lián)合處理和資源綜合利用方法如下：
[0012]
(1)將大修渣中的廢陰極和廢槽襯采用加壓堿浸后再逆流洗滌的方法進(jìn)行處理，處理步驟如下：
[0013]
(1.1)將廢陰極和廢槽襯分別進(jìn)行兩級(jí)破碎，破碎至粒度≤10mm的顆粒料占總料重量的90％以上；
[0014]
(1.2)將所得的廢陰極和廢槽襯顆粒料分別加入naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，得到廢陰極漿料和廢槽襯漿料；
[0015]
(1.3)將所得廢陰極漿料和廢槽襯漿料分別送入封閉的浸出設(shè)備中，并加入naoh溶液進(jìn)行加壓堿浸，在加壓堿浸過程中加入浸出液體積2
‰
～4
‰
的破氰藥劑h2o2進(jìn)行破氰處理；加壓堿浸的加壓方式是各自利用廢陰極漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體、廢槽襯漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行自然加壓，不從外界提供壓力源，控制壓力為0.5mpa～3.0mpa；
[0016]
(1.4)加壓堿浸完成后浸出設(shè)備卸壓，卸壓排出的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨；廢陰極浸出液和廢槽襯浸出液分別進(jìn)行過濾，得到廢陰極濾液、廢槽襯濾液和濾渣，濾渣經(jīng)過逆流洗滌后干燥，用作鋼鐵冶煉、制備水泥、制備耐火材料的添加劑；
[0017]
(2)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料采用鋁鹽浸出后再進(jìn)行中和沉淀的方法進(jìn)行處理，步驟如下：
[0018]
(2.1)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料分別加入naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，得到炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料；
[0019]
(2.2)將所得炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料分別采用硫酸鋁溶液進(jìn)行鋁鹽浸出；
[0020]
(2.3)將炭渣浸出液和電解質(zhì)粉浸出液分別進(jìn)行過濾，得到炭渣濾液和炭渣濾渣、電解質(zhì)粉濾液和電解質(zhì)粉濾渣；炭渣濾渣為高純度碳粉；電解質(zhì)粉濾渣為naalsio4，用于制
備鋁酸鹽水泥和高鋁磚；
[0021]
(2.4)將廢陰極濾液、廢槽襯濾液、炭渣濾液、電解質(zhì)粉濾液合并，一起進(jìn)行中和沉淀，再進(jìn)行陳化，陳化完全后進(jìn)行過濾，濾渣成分為al2f
3.2
；(oh)
2.76
·
h2o，經(jīng)煅燒形成氟化鋁，可用于鋁電解生產(chǎn)；濾液為硫酸鈉溶液，經(jīng)冷凍結(jié)晶，結(jié)晶液為純水，結(jié)晶體為芒硝；將芒硝與上述步驟(2.3)得到的高純度碳粉混合后進(jìn)行還原煅燒，煅燒后加入naoh溶液進(jìn)行堿溶，堿溶漿液通過蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶體為硫化鈉，結(jié)晶液為純水；
[0022]
(3)將鋁灰采用加壓堿浸后再進(jìn)行硫酸浸出的方法進(jìn)行處理，步驟如下：
[0023]
(3.1)將鋁灰進(jìn)行干法球磨，球磨至200目以下的鋁灰占全部鋁灰重量的90％以上；
[0024]
(3.2)將球磨所得鋁灰送入封閉的浸出設(shè)備中加水進(jìn)行加壓浸出，得到鋁灰漿液；加壓方式是利用鋁灰中aln與水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣氣體進(jìn)行加壓，不從外界提供壓力源，控制壓力為0.3mpa～0.4mpa；
[0025]
(3.3)加壓浸出完成后浸出設(shè)備卸壓，卸壓產(chǎn)生的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨；加壓浸出所得的鋁灰漿液，加入硫酸浸出，得到浸出渣和浸出液，浸出液為硫酸鋁，用于上述步驟(2.2)的鋁鹽浸出，浸出渣為αal2o3，可用作鋁電解陽極保護(hù)涂層的原料。
[0026]
進(jìn)一步地，上述步驟(1.1)所述將廢陰極和廢槽襯分別進(jìn)行兩級(jí)破碎，一級(jí)破碎至粒度≤400m，二級(jí)破碎至粒度≤10mm的顆粒料占總料重量的90％以上。
[0027]
進(jìn)一步地，上述步驟(1.2)所述將廢陰極和廢槽襯顆粒料分別加入naoh溶液進(jìn)行濕法球磨時(shí)，加入體積濃度50g/l～100g/l的naoh溶液，液固比控制在0.5:1～0.7:1；球磨時(shí)間20min～30min，球磨至漿料中200目以下的料占全部固相重量的90％以上。
[0028]
進(jìn)一步地，上述步驟(1.3)所述將廢陰極漿料和廢槽襯漿料分別送入浸出設(shè)備中加入naoh溶液進(jìn)行加壓堿浸時(shí)，naoh的體積濃度為50g/l～150g/l，液固比為3：1～8：1；控制壓力為0.5mpa～3.0mpa，加壓溫度為110℃～130℃，加壓時(shí)間為60min～180min；加壓過程中進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min
?
2000r/min。
[0029]
進(jìn)一步地，上述步驟(2.2)所述的采用硫酸鋁溶液對炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料進(jìn)行鋁鹽浸出時(shí)，液固比為10：1～15：1；鋁鹽浸出溫度控制為30℃～45℃；浸出時(shí)間為20h～28h；鋁鹽浸出過程中進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min
?
2000r/min。
[0030]
進(jìn)一步地，上述步驟(2.4)所述將廢陰極濾液、廢槽襯濾液、炭渣濾液、電解質(zhì)粉濾液進(jìn)行中和沉淀，方法是向?yàn)V液中逐漸加入naoh，調(diào)節(jié)ph值并控制為5～6，中和沉淀溫度為80℃～100℃；中和沉淀ph值調(diào)節(jié)穩(wěn)定后繼續(xù)陳化3h～5h，中和沉淀和陳化過程中均進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min
?
2000r/min；陳化完全后過濾得到的濾渣經(jīng)470℃～500℃煅燒3h～5h，形成氟化鋁；濾液在
?
8℃～
?
3℃條件下進(jìn)行冷凍結(jié)晶，得到芒硝；將芒硝與上述步驟(2.3)得到的高純度碳粉混合，在800℃～1000℃進(jìn)行還原煅燒，煅燒后加入naoh溶液進(jìn)行堿溶，堿溶漿液通過三效蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶體為硫化鈉，結(jié)晶液為純水。
[0031]
進(jìn)一步地，上述步驟(2.1)所述的將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料分別加入naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，是加入體積濃度100g/l的naoh溶液，液固比為0.5:1～0.7:1；球磨時(shí)間20min～30min，球磨至200目以下的料占全部固相重量的90％以上。
[0032]
進(jìn)一步地，上述步驟(3.2)所述的加壓浸出，水與鋁灰的液固比為3：1～8：1，加壓
浸出溫度為110℃～130℃，加壓浸出時(shí)間為20min～40min；加壓浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為1000r/min
?
2000r/min。
[0033]
進(jìn)一步地，上述步驟(3.3)所述的鋁灰漿液加入硫酸浸出，鋁灰漿液與硫酸的質(zhì)量比為1：1，硫酸質(zhì)量濃度為98％，硫酸浸出溫度為30℃～45℃，硫酸浸出時(shí)間20h～28h；硫酸浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為1000r/min
?
2000r/min。
[0034]
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下顯著優(yōu)點(diǎn)：
[0035]
(1)本發(fā)明以電解質(zhì)粉料和炭渣“鋁鹽浸出+中和沉淀”為主線，協(xié)同完成“加壓堿浸+逆流洗滌”處置大修渣中廢陰極、廢槽襯和“加壓堿浸+硫酸浸出”處置鋁灰，有效地將大修渣、鋁灰、炭渣進(jìn)行聯(lián)合處置，形成了大修渣、鋁灰、炭渣協(xié)同處理的工藝技術(shù)路線，有利于鋁電解典型危廢大修渣、鋁灰、炭渣的集中處置。
[0036]
(2)本發(fā)明依據(jù)大修渣、鋁灰、炭渣不同的毒害屬性以及各自含有的有價(jià)組分，分別利用加壓堿浸、鋁鹽浸出、加壓水浸、硫酸浸出等協(xié)同處置工藝，有效去除了危廢渣中的氟化物、氰化物等毒害組分，處置后的廢渣全部達(dá)到一般固廢的要求。同時(shí)將氟化物、鈉鹽、高純炭等有價(jià)組分在系統(tǒng)內(nèi)全部實(shí)現(xiàn)回收利用，生產(chǎn)出高價(jià)值的氟化鋁產(chǎn)品，解決傳統(tǒng)工藝中冰晶石和電解質(zhì)等過剩產(chǎn)品的問題，氟化鋁可為電解鋁企業(yè)日常消耗的輔料，做到產(chǎn)品在電解鋁企業(yè)就地消耗，大幅度的節(jié)約了電解鋁企業(yè)的生產(chǎn)成本。
[0037]
(3)本發(fā)明將去除毒害組分的一般固廢渣充分資源化利用，廢陰極作為鋼鐵冶煉的增碳劑或燃料，廢槽襯的浸出渣制備鋁酸鹽水泥和制作高鋁磚，找到了一條實(shí)現(xiàn)固廢資源價(jià)值最大化的技術(shù)路徑。
[0038]
(4)本發(fā)明解決了傳統(tǒng)工藝芒硝價(jià)值低的技術(shù)難題，創(chuàng)新性的利用無害化后的炭渣還原芒硝，生產(chǎn)高價(jià)值的硫化鈉，作為銅冶煉浮選工藝的添加劑，硫化鈉產(chǎn)品能達(dá)到國家相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。
[0039]
(5)本發(fā)明通過加壓水浸、硫酸浸出不但能將鋁灰中大量的冰晶石和氧化鋁進(jìn)行回收利用，還能將不溶于硫酸的αal2o3(俗稱：剛玉)進(jìn)行提純，得到純度較好的剛玉，剛玉具有較好的利用途徑和利用價(jià)值。
[0040]
(6)采用本發(fā)明方法，廢陰極浸出液過濾得到的濾渣和廢槽襯浸出液過濾得到的濾渣經(jīng)過干燥，浸出渣氟化物未超過國家《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》的＜100mg/l的標(biāo)準(zhǔn)濃度限值要求；浸出渣氰化物未超過國家《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)浸出毒性鑒別》的＜5mg/l的標(biāo)準(zhǔn)濃度限值要求；浸出渣ph值未在《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)腐蝕性鑒別》標(biāo)準(zhǔn)限值規(guī)定的≥12.5或＜2的范圍內(nèi)。浸出渣已完全達(dá)到一般固廢的要求。
附圖說明
[0041]
圖1為本發(fā)明的整體工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
[0042]
實(shí)施例1
[0043]
本發(fā)明所述的鋁電解危廢渣包括大修渣、炭渣、鋁灰，所述大修渣為電解鋁生產(chǎn)過程電解槽陰極內(nèi)襯維修、更換產(chǎn)生的廢渣，細(xì)分為廢陰極、廢槽襯、電解質(zhì)灰；所述炭渣是炭陽極的炭粒脫落產(chǎn)生的物質(zhì)，包括有炭和電解質(zhì)；所述鋁灰是電解鋁鋁液轉(zhuǎn)移、精煉、合金
化、鑄造過程熔體表面產(chǎn)生的鋁灰渣，以及回收鋁過程產(chǎn)生的鹽渣和二次鋁灰。本發(fā)明所述鋁電解危廢渣的聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，如圖1所示，方法如下：
[0044]
(1)將電解鋁生產(chǎn)過程產(chǎn)生的大修渣中的廢陰極和廢槽襯采用加壓堿浸后再逆流洗滌的方法進(jìn)行處理。所述大修渣是電解鋁生產(chǎn)過程電解槽陰極內(nèi)襯維修、更換產(chǎn)生的廢渣。處理步驟如下：
[0045]
(1.1)將廢陰極和廢槽襯分別進(jìn)行兩級(jí)破碎，一級(jí)破碎至粒度≤400m，二級(jí)破碎至粒度≤10mm的顆粒料占總料重量的90％以上；
[0046]
(1.2)將所得的廢陰極和廢槽襯顆粒料分別加入體積濃度100g/l的naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，液固比控制在0.5:1；球磨時(shí)間25min左右，球磨至漿料中200目以下的料占全部固相重量的90％以上；
[0047]
(1.3)將所得廢陰極漿料和廢槽襯漿料分別送入封閉的浸出槽中，并加入體積濃度100g/l的naoh溶液進(jìn)行加壓堿浸，控制液固比為5：1；堿浸壓力為3.0mpa，加壓溫度為120℃左右，加壓時(shí)間為100min；在加壓堿浸過程中加入浸出液體積3
‰
的破氰藥劑h2o2；加壓堿浸的加壓方式是各自利用廢陰極漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體、廢槽襯漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行自然加壓，不從外界另外提供壓力源加壓，控制壓力2mpa。加壓堿浸過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率1500r/min。
[0048]
在加壓堿浸過程，廢槽襯中的aln遇水發(fā)生水解反應(yīng)，產(chǎn)生氨氣。反應(yīng)式如下：
[0049]
aln+3h2o＝al(oh)3+nh3↑
[0050]
al4c3+12h2o＝4al(oh)3+3ch4↑
[0051]
al2o3+2naoh＝2naalo2+h2o
[0052]
na4fe(cn)6+2naoh＝6nacn+fe(oh)2[0053]
naf部分水解，naf+h2o＝naoh+hf
↑
[0054]
破氰的化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0055]
2nacn+5h2o2＝2nahco3+n2↑
+4h2o
[0056]
(1.4)加壓堿浸完成后浸出設(shè)備卸壓，卸壓排出的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨；廢陰極浸出液和廢槽襯浸出液分別進(jìn)行過濾，得到廢陰極濾液、廢槽襯濾液和濾渣，濾渣經(jīng)過3次逆流洗滌后干燥，濾渣主要成分是炭素材料，用作鋼鐵冶煉、制備水泥、制備耐火材料的添加劑。
[0057]
(2)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料采用鋁鹽浸出后再進(jìn)行中和沉淀的方法進(jìn)行處理，步驟如下：
[0058]
(2.1)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料分別加入體積濃度100g/l的naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，控制液固比為0.5:1；球磨時(shí)間20min，球磨至200目以下的料占全部固相重量的90％以上，得到炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料；
[0059]
(2.2)將所得炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料分別采用硫酸鋁溶液進(jìn)行鋁鹽浸出，控制液固比為12：1；鋁鹽浸出溫度控制為45℃；浸出時(shí)間為20h；鋁鹽浸出過程中進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min；
[0060]
鋁鹽浸出過程的化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0061]
al2(so4)3+2na3alf6＝3na2so4+4alf3[0062]
(2.3)將炭渣浸出液和電解質(zhì)粉浸出液分別進(jìn)行過濾，得到炭渣濾液和炭渣濾渣、
電解質(zhì)粉濾液和電解質(zhì)粉濾渣；炭渣濾渣為高純度碳粉；電解質(zhì)粉濾渣為naalsio4，用于制備鋁酸鹽水泥和高鋁磚；
[0063]
(2.4)將廢陰極濾液、廢槽襯濾液、炭渣濾液、電解質(zhì)粉濾液合并，一起進(jìn)行中和沉淀，方法是向?yàn)V液中逐漸加入naoh，調(diào)節(jié)ph值并控制為5～6，中和沉淀溫度為80℃。中和沉淀完成后再繼續(xù)陳化4h，中和沉淀和陳化過程中均進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min
?
2000r/min。陳化完全后進(jìn)行過濾，濾渣成分為al2f
3.2
；(oh)
2.76
·
h2o，過濾得到的濾渣經(jīng)480℃煅燒4h，形成氟化鋁，可用作鋁電解生產(chǎn)的輔料。濾液為硫酸鈉溶液，在
?
5℃條件下進(jìn)行冷凍結(jié)晶，結(jié)晶液為純水，結(jié)晶體為芒硝。將芒硝與上述步驟(2.3)得到的高純度碳粉混合，在900℃進(jìn)行還原煅燒，煅燒后加入naoh溶液進(jìn)行堿溶，目的是抑制h2s產(chǎn)生，提純碳粉還原煅燒后的na2s初級(jí)產(chǎn)品。堿溶后的漿液靜置澄清，澄清后的上清液通過三效蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶體為硫化鈉，結(jié)晶液為純水。
[0064]
中和沉淀的化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0065]
0.76al
3+
+3.24alf
2+
→
2al2f
3.24
(oh)
2.76
·
h2o
↓
[0066]
芒硝與碳粉煅燒還原的化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0067]
3na2so4+8c＝3na2s+4co+4co2↓
[0068]
(3)將鋁灰采用加壓堿浸后再進(jìn)行硫酸浸出的方法進(jìn)行處理，步驟如下：
[0069]
(3.1)將鋁灰進(jìn)行干法球磨，球磨至200目以下的鋁灰占全部鋁灰重量的90％以上；
[0070]
(3.2)將球磨所得鋁灰送入封閉的浸出槽中加水進(jìn)行加壓浸出，得到鋁灰漿液。水與鋁灰的液固比為5：1，加壓浸出溫度為120℃，加壓浸出時(shí)間為30min；加壓浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為1500r/min。加壓方式是利用鋁灰中aln與水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣氣體進(jìn)行加壓，不從外界提供壓力源加壓，控制壓力為0.3mpa?；瘜W(xué)反應(yīng)式為：aln+3h2o＝al(oh)3+nh3↑
[0071]
(3.3)加壓浸出完成后浸出槽卸壓，卸壓產(chǎn)生的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨。加壓浸出所得的鋁灰漿液，加入硫酸浸出。鋁灰漿液與硫酸的質(zhì)量比為1：1，硫酸質(zhì)量濃度為98％，硫酸浸出溫度為40℃，硫酸浸出時(shí)間25h。硫酸浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為1500r/min。加壓浸出得到浸出渣和浸出液，浸出液為硫酸鋁，用于上述步驟(2.2)的鋁鹽浸出，浸出渣為αal2o3，可用作鋁電解陽極保護(hù)涂層的原料。
[0072]
鋁灰硫酸浸出的化學(xué)反應(yīng)式如下：
[0073]
al2o3+3h2so4＝al2(so4)3+3h2o。
[0074]
實(shí)施例2
[0075]
鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，方法如下：
[0076]
(1)將大修渣中的廢陰極和廢槽襯采用加壓堿浸后再逆流洗滌的方法進(jìn)行處理，處理步驟如下：
[0077]
(1.1)將廢陰極和廢槽襯分別進(jìn)行兩級(jí)破碎，一級(jí)破碎至粒度≤400m，二級(jí)破碎至粒度≤10mm的顆粒料占總料重量的90％以上；
[0078]
(1.2)將所得的廢陰極和廢槽襯顆粒料分別加入體積濃度100g/l的naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，液固比0.6:1；球磨時(shí)間20min，球磨至漿料中200目以下的料占全部固相重量的90％以上；
[0079]
(1.3)將所得廢陰極漿料和廢槽襯漿料分別送入封閉的浸出槽中，并加入體積濃度50g/l的naoh溶液進(jìn)行加壓堿浸，控制液固比為3：1；堿浸壓力為2mpa，加壓溫度為110℃，加壓時(shí)間為180min；在加壓堿浸過程中加入浸出液體積2
‰
的破氰藥劑h2o2；加壓堿浸的加壓方式是各自利用廢陰極漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體、廢槽襯漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行自然加壓，不從外界另外提供壓力源加壓，控制壓力3mpa。加壓堿浸過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率2000r/min。
[0080]
(1.4)加壓堿浸完成后浸出設(shè)備卸壓，卸壓排出的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨；廢陰極浸出液和廢槽襯浸出液分別進(jìn)行過濾，得到廢陰極濾液、廢槽襯濾液和濾渣，濾渣經(jīng)過2次逆流洗滌后干燥，濾渣主要成分是炭素材料，用作鋼鐵冶煉、制備水泥、制備耐火材料的添加劑。
[0081]
(2)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料采用鋁鹽浸出后再進(jìn)行中和沉淀的方法進(jìn)行處理，步驟如下：
[0082]
(2.1)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料分別加入體積濃度100g/l的naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，控制液固比為0.6:1；球磨時(shí)間25min，球磨至200目以下的料占全部固相重量的90％以上，得到炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料；
[0083]
(2.2)將所得炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料分別采用硫酸鋁溶液進(jìn)行鋁鹽浸出，控制液固比為10：1；鋁鹽浸出溫度控制為40℃；浸出時(shí)間為25h；鋁鹽浸出過程中進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1500r/min；
[0084]
(2.3)將炭渣浸出液和電解質(zhì)粉浸出液分別進(jìn)行過濾，得到炭渣濾液和炭渣濾渣、電解質(zhì)粉濾液和電解質(zhì)粉濾渣；炭渣濾渣為高純度碳粉；電解質(zhì)粉濾渣為naalsio4，用于制備鋁酸鹽水泥和高鋁磚；
[0085]
(2.4)將廢陰極濾液、廢槽襯濾液、炭渣濾液、電解質(zhì)粉濾液合并，一起進(jìn)行中和沉淀，方法是向?yàn)V液中逐漸加入naoh，調(diào)節(jié)ph值并控制為5，中和沉淀溫度為100℃。中和沉淀完成后再繼續(xù)陳化5h，中和沉淀和陳化過程中均進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率2000r/min。陳化完全后進(jìn)行過濾，濾渣成分為al2f
3.2
；(oh)
2.76
·
h2o，過濾得到的濾渣經(jīng)500℃煅燒3h，形成氟化鋁，可用作鋁電解生產(chǎn)的輔料。濾液為硫酸鈉溶液，在
?
8℃條件下進(jìn)行冷凍結(jié)晶，結(jié)晶液為純水，結(jié)晶體為芒硝。將芒硝與上述步驟(2.3)得到的高純度碳粉混合，在1000℃進(jìn)行還原煅燒，煅燒后加入naoh溶液進(jìn)行堿溶，堿溶后的漿液靜置澄清，澄清后的上清液通過三效蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶體為硫化鈉，結(jié)晶液為純水。
[0086]
(3)將鋁灰采用加壓堿浸后再進(jìn)行硫酸浸出的方法進(jìn)行處理，步驟如下：
[0087]
(3.1)將鋁灰進(jìn)行干法球磨，球磨至200目以下的鋁灰占全部鋁灰重量的90％以上；
[0088]
(3.2)將球磨所得鋁灰送入封閉的浸出槽中加水進(jìn)行加壓浸出，得到鋁灰漿液。水與鋁灰的液固比為3：1，加壓浸出溫度為110℃，加壓浸出時(shí)間為20min；加壓浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為1000r/min。加壓方式是利用鋁灰中aln與水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣氣體進(jìn)行加壓，不從外界提供壓力源加壓，控制壓力為0.4mpa；
[0089]
(3.3)加壓浸出完成后浸出槽卸壓，卸壓產(chǎn)生的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨。加壓浸出所得的鋁灰漿液，加入硫酸浸出。鋁灰漿液與硫酸的質(zhì)量比為1：1，硫酸質(zhì)量濃度為98％，硫酸浸出溫度為30℃，硫酸浸出時(shí)間28h。硫酸浸出過程
中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為1000r/min。加壓浸出得到浸出渣和浸出液，浸出液為硫酸鋁，用于上述步驟(2.2)的鋁鹽浸出，浸出渣為αal2o3，可用作鋁電解陽極保護(hù)涂層的原料。
[0090]
實(shí)施例3
[0091]
鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，方法如下：
[0092]
(1)將大修渣中的廢陰極和廢槽襯采用加壓堿浸后再逆流洗滌的方法進(jìn)行處理，處理步驟如下：
[0093]
(1.1)將廢陰極和廢槽襯分別進(jìn)行兩級(jí)破碎，一級(jí)破碎至粒度≤400m，二級(jí)破碎至粒度≤10mm的顆粒料占總料重量的90％以上；
[0094]
(1.2)將所得的廢陰極和廢槽襯顆粒料分別加入體積濃度100g/l的naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，液固比0.7:1；球磨時(shí)間30min，球磨至漿料中200目以下的料占全部固相重量的90％以上；
[0095]
(1.3)將所得廢陰極漿料和廢槽襯漿料分別送入封閉的浸出槽中，并加入體積濃度150g/l的naoh溶液進(jìn)行加壓堿浸，控制液固比為8：1；堿浸壓力為0.5mpa，加壓溫度為130℃，加壓時(shí)間為180min；在加壓堿浸過程中加入浸出液體積4
‰
的破氰藥劑h2o2；加壓堿浸的加壓方式是各自利用廢陰極漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體、廢槽襯漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行自然加壓，不從外界另外提供壓力源加壓，控制壓力0.5mpa。加壓堿浸過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率1000r/min。
[0096]
(1.4)加壓堿浸完成后浸出設(shè)備卸壓，卸壓排出的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨；廢陰極浸出液和廢槽襯浸出液分別進(jìn)行過濾，得到廢陰極濾液、廢槽襯濾液和濾渣，濾渣經(jīng)過4次逆流洗滌后干燥，濾渣主要成分是炭素材料，用作鋼鐵冶煉、制備水泥、制備耐火材料的添加劑。
[0097]
(2)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料采用鋁鹽浸出后再進(jìn)行中和沉淀的方法進(jìn)行處理，步驟如下：
[0098]
(2.1)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料分別加入體積濃度100g/l的naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，控制液固比為0.7:1；球磨時(shí)間30min，球磨至200目以下的料占全部固相重量的90％以上，得到炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料；
[0099]
(2.2)將所得炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料分別采用硫酸鋁溶液進(jìn)行鋁鹽浸出，控制液固比為15：1；鋁鹽浸出溫度控制為30℃；浸出時(shí)間為28h；鋁鹽浸出過程中進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率2000r/min；
[0100]
(2.3)將炭渣浸出液和電解質(zhì)粉浸出液分別進(jìn)行過濾，得到炭渣濾液和炭渣濾渣、電解質(zhì)粉濾液和電解質(zhì)粉濾渣；炭渣濾渣為高純度碳粉；電解質(zhì)粉濾渣為naalsio4，用于制備鋁酸鹽水泥和高鋁磚；
[0101]
(2.4)將廢陰極濾液、廢槽襯濾液、炭渣濾液、電解質(zhì)粉濾液合并，一起進(jìn)行中和沉淀，方法是向?yàn)V液中逐漸加入naoh，調(diào)節(jié)ph值并控制為6，中和沉淀溫度為90℃。中和沉淀完成后再繼續(xù)陳化3h，中和沉淀和陳化過程中均進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min。陳化完全后進(jìn)行過濾，濾渣成分為al2f
3.2
；(oh)
2.76
·
h2o，過濾得到的濾渣經(jīng)470℃煅燒5h，形成氟化鋁，可用作鋁電解生產(chǎn)的輔料。濾液為硫酸鈉溶液，在
?
3℃條件下進(jìn)行冷凍結(jié)晶，結(jié)晶液為純水，結(jié)晶體為芒硝。將芒硝與上述步驟(2.3)得到的高純度碳粉混合，在800℃進(jìn)行還原煅燒，煅燒后加入naoh溶液進(jìn)行堿溶，堿溶后的漿液靜置澄清，澄清后的上清液通過三效蒸
發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶體為硫化鈉，結(jié)晶液為純水。
[0102]
(3)將鋁灰采用加壓堿浸后再進(jìn)行硫酸浸出的方法進(jìn)行處理，步驟如下：
[0103]
(3.1)將鋁灰進(jìn)行干法球磨，球磨至200目以下的鋁灰占全部鋁灰重量的90％以上；
[0104]
(3.2)將球磨所得鋁灰送入封閉的浸出槽中加水進(jìn)行加壓浸出，得到鋁灰漿液。水與鋁灰的液固比為8：1，加壓浸出溫度為130℃，加壓浸出時(shí)間為40min；加壓浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為2000r/min。加壓方式是利用鋁灰中aln與水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣氣體進(jìn)行加壓，不從外界提供壓力源加壓，控制壓力為0.35mpa；
[0105]
(3.3)加壓浸出完成后浸出槽卸壓，卸壓產(chǎn)生的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨。加壓浸出所得的鋁灰漿液，加入硫酸浸出。鋁灰漿液與硫酸的質(zhì)量比為1：1，硫酸質(zhì)量濃度為98％，硫酸浸出溫度為45℃，硫酸浸出時(shí)間20h。硫酸浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為2000r/min。加壓浸出得到浸出渣和浸出液，浸出液為硫酸鋁，用于上述步驟(2.2)的鋁鹽浸出，浸出渣為αal2o3，可用作鋁電解陽極保護(hù)涂層的原料。
技術(shù)特征：
1.鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，所述鋁電解危廢渣包括大修渣、炭渣、鋁灰，所述大修渣為電解鋁生產(chǎn)過程電解槽陰極內(nèi)襯維修、更換產(chǎn)生的廢渣，細(xì)分為廢陰極、廢槽襯、電解質(zhì)灰；所述炭渣是炭陽極的炭粒脫落產(chǎn)生的物質(zhì)，包括有炭和電解質(zhì)；所述鋁灰是電解鋁鋁液轉(zhuǎn)移、精煉、合金化、鑄造過程熔體表面產(chǎn)生的鋁灰渣，以及回收鋁過程產(chǎn)生的鹽渣和二次鋁灰；所述聯(lián)合處理和資源綜合利用方法如下：(1)將大修渣中的廢陰極和廢槽襯采用加壓堿浸后再逆流洗滌的方法進(jìn)行處理，處理步驟如下：(1.1)將廢陰極和廢槽襯分別進(jìn)行兩級(jí)破碎，破碎至粒度≤10mm的顆粒料占總料重量的90％以上；(1.2)將所得的廢陰極和廢槽襯顆粒料分別加入naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，得到廢陰極漿料和廢槽襯漿料；(1.3)將所得廢陰極漿料和廢槽襯漿料分別送入封閉的浸出設(shè)備中，并加入naoh溶液進(jìn)行加壓堿浸，在加壓堿浸過程中加入浸出液體積2
‰
～4
‰
的破氰藥劑h2o2進(jìn)行破氰處理；加壓堿浸的加壓方式是各自利用廢陰極漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體、廢槽襯漿料與naoh反應(yīng)產(chǎn)生的氣體進(jìn)行自然加壓，不從外界提供壓力源，控制壓力為0.5mpa～3.0mpa；(1.4)加壓堿浸完成后浸出設(shè)備卸壓，卸壓排出的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨；廢陰極浸出液和廢槽襯浸出液分別進(jìn)行過濾，得到廢陰極濾液、廢槽襯濾液和濾渣，濾渣經(jīng)過逆流洗滌后干燥，用作鋼鐵冶煉、制備水泥、制備耐火材料的添加劑；(2)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料采用鋁鹽浸出后再進(jìn)行中和沉淀的方法進(jìn)行處理，步驟如下：(2.1)將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料分別加入naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，得到炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料；(2.2)將所得炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料分別采用硫酸鋁溶液進(jìn)行鋁鹽浸出；(2.3)將炭渣浸出液和電解質(zhì)粉浸出液分別進(jìn)行過濾，得到炭渣濾液和炭渣濾渣、電解質(zhì)粉濾液和電解質(zhì)粉濾渣；炭渣濾渣為高純度碳粉；電解質(zhì)粉濾渣為naalsio4，用于制備鋁酸鹽水泥和高鋁磚；(2.4)將廢陰極濾液、廢槽襯濾液、炭渣濾液、電解質(zhì)粉濾液合并，一起進(jìn)行中和沉淀，再進(jìn)行陳化，陳化完全后進(jìn)行過濾，濾渣成分為al2f
3.2
；(oh)
2.76
·
h2o，經(jīng)煅燒形成氟化鋁，可用于鋁電解生產(chǎn)；濾液為硫酸鈉溶液，經(jīng)冷凍結(jié)晶，結(jié)晶液為純水，結(jié)晶體為芒硝；將芒硝與上述步驟(2.3)得到的高純度碳粉混合后進(jìn)行還原煅燒，煅燒后加入naoh溶液進(jìn)行堿溶，堿溶漿液通過蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶體為硫化鈉，結(jié)晶液為純水；(3)將鋁灰采用加壓堿浸后再進(jìn)行硫酸浸出的方法進(jìn)行處理，步驟如下：(3.1)將鋁灰進(jìn)行干法球磨，球磨至200目以下的鋁灰占全部鋁灰重量的90％以上；(3.2)將球磨所得鋁灰送入封閉的浸出設(shè)備中加水進(jìn)行加壓浸出，得到鋁灰漿液；加壓方式是利用鋁灰中aln與水發(fā)生水解反應(yīng)產(chǎn)生的氨氣氣體進(jìn)行加壓，不從外界提供壓力源，控制壓力為0.3mpa～0.4mpa；(3.3)加壓浸出完成后浸出設(shè)備卸壓，卸壓產(chǎn)生的氣體為氨氣，氨氣經(jīng)過硫酸洗滌后形成可作為化肥的硫酸銨；加壓浸出所得的鋁灰漿液，加入硫酸浸出，得到浸出渣和浸出液，
浸出液為硫酸鋁，用于上述步驟(2.2)的鋁鹽浸出，浸出渣為αal2o3，可用作鋁電解陽極保護(hù)涂層的原料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，上述步驟(1.1)所述將廢陰極和廢槽襯分別進(jìn)行兩級(jí)破碎，一級(jí)破碎至粒度≤400m，二級(jí)破碎至粒度≤10mm的顆粒料占總料重量的90％以上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，上述步驟(1.2)所述將廢陰極和廢槽襯顆粒料分別加入naoh溶液進(jìn)行濕法球磨時(shí)，加入體積濃度100g/l的naoh溶液，液固比控制在0.5:1～0.7:1；球磨時(shí)間20min～30min，球磨至漿料中200目以下的料占全部固相重量的90％以上。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，上述步驟(1.3)所述將廢陰極漿料和廢槽襯漿料分別送入浸出設(shè)備中加入naoh溶液進(jìn)行加壓堿浸時(shí)，naoh的體積濃度為50g/l～150g/l，液固比為3：1～8：1；控制壓力為0.5mpa～3.0mpa，加壓溫度為110℃～130℃，加壓時(shí)間為60min～180min；加壓過程中進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min
?
2000r/min。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，上述步驟(2.2)所述的采用硫酸鋁溶液對炭渣漿料和電解質(zhì)粉漿料進(jìn)行鋁鹽浸出時(shí)，液固比為10：1～15：1；鋁鹽浸出溫度控制為30℃～45℃；浸出時(shí)間為20h～28h；鋁鹽浸出過程中進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min
?
2000r/min。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，上述步驟(2.4)所述將廢陰極濾液、廢槽襯濾液、炭渣濾液、電解質(zhì)粉濾液進(jìn)行中和沉淀，方法是向?yàn)V液中逐漸加入naoh，調(diào)節(jié)ph值并控制為5～6，中和沉淀溫度為80℃～100℃；中和沉淀ph值調(diào)節(jié)穩(wěn)定后繼續(xù)陳化3h～5h，中和沉淀和陳化過程中均進(jìn)行攪拌，控制攪拌速率1000r/min
?
2000r/min；陳化完全后過濾得到的濾渣經(jīng)470℃～500℃煅燒3h～5h，形成氟化鋁；濾液在
?
8℃～
?
3℃條件下進(jìn)行冷凍結(jié)晶，得到芒硝；將芒硝與上述步驟(2.3)得到的高純度碳粉混合，在800℃～1000℃進(jìn)行還原煅燒，煅燒后加入naoh溶液進(jìn)行堿溶，堿溶漿液通過三效蒸發(fā)結(jié)晶，結(jié)晶體為硫化鈉，結(jié)晶液為純水。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，上述步驟(2.1)所述的將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料分別加入naoh溶液進(jìn)行濕法球磨，是加入體積濃度100g/l的naoh溶液，液固比為0.5:1～0.7:1；球磨時(shí)間20min～30min，球磨至200目以下的料占全部固相重量的90％以上。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，上述步驟(3.2)所述的加壓浸出，水與鋁灰的液固比為3：1～8：1，加壓浸出溫度為110℃～130℃，加壓浸出時(shí)間為20min～40℃；加壓浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為1000r/min
?
2000r/min。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，其特征在于，上述步驟(3.3)所述的鋁灰漿液加入硫酸浸出，鋁灰漿液與硫酸的質(zhì)量比為1：1，硫酸質(zhì)量濃度為98％，硫酸浸出溫度為30℃～45℃，硫酸浸出時(shí)間20h～28h；硫酸浸出過程中進(jìn)行攪拌，攪拌速率為1000r/min
?
2000r/min。
技術(shù)總結(jié)
鋁電解危廢渣聯(lián)合處理和資源綜合利用方法，是將電解鋁生產(chǎn)過程電解槽陰極內(nèi)襯維修和更換產(chǎn)生的大修渣中的廢陰極和廢槽襯采用加壓堿浸后再逆流洗滌的方法進(jìn)行處理，將炭渣和大修渣中的電解質(zhì)粉料采用鋁鹽浸出后再進(jìn)行中和沉淀的方法進(jìn)行處理，將鋁灰采用加壓堿浸后再進(jìn)行硫酸浸出的方法進(jìn)行處理。本本發(fā)明以電解質(zhì)粉料和炭渣“鋁鹽浸出+中和沉淀”為主線，協(xié)同完成“加壓堿浸+逆流洗滌”處置大修渣中廢陰極、廢槽襯和“加壓堿浸+硫酸浸出”處置鋁灰，有效地將大修渣、鋁灰、炭渣進(jìn)行聯(lián)合處置，有利于鋁電解典型危廢大修渣、鋁灰、炭渣的集中處置，并對去除毒害組分的固廢渣進(jìn)行充分的資源化利用。的資源化利用。