一种铝电解槽废旧阴极炭块的碱浸出液、酸浸出液以及粉煤灰的联合处理方法与流程

文档序号:11243979

本发明属于资源回收再利用技术领域,具体涉及一种利用高硅高铝废渣和铝电解槽阴极炭块酸碱浸出液联合处理的方法。

技术背景

在铝电解生产过程中,阴极炭块由于金属钠和冰晶石等杂质的渗透而膨胀,进一步引起电解槽的破损。国内铝电解槽槽龄在2000天左右就需要进行大修,大修过程中产生的废旧阴极炭块是铝电解行业中主要固体污染物之一。工业铝电解槽的氟平衡调查统计结果显示,每生产1吨电解铝,将会产生10kg左右的废旧阴极炭块。以2016年为例,我国电解铝产量已经达到3167万吨,产生的废旧阴极炭块达30万吨以上,其数量巨大不可忽视。其中含氟物质占30%左右,对其进行碱浸或酸浸可以有效的消除含氟物质对环境和人体的危害。但对浸出液的回收处理成为现阶段亟待解决的问题。

针对上述的浸出液,部分文献对其处理方法进行了相应的研究。对于酸性浸出液中的f-、al3+通常采用含钙氧化物与氯化物对其进行回收;对于碱性浸出液的处理,一般采用调节na、al、f之间的比例符合冰晶石合成,然后调节ph值生成冰晶石。这两种方法均需要大量的添加剂,同时会增加酸碱的消耗量,在一定程度上提高了处理成本。虽然有研究人员提出采用酸碱浸出液相互中和,减少了酸碱用量,但是这种方法对并没有解决添加剂的需求问题。

粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物,其主要成分包括sio2、al2o3、fe2o3、feo、cao等物质。近年来,对粉煤灰中铝、硅等元素资源化开展了较为广泛的研究。目前,处理粉煤灰主要采用火法-湿法联合的工艺,首先,采用碱性条件高温活化,改变其中部分杂质的存在形态;同时,为了提高铝、硅等有价元素的提取率,采用了高压浸出的方法;为破坏其中的al~o~si键,均加入氟化物作为添加剂。这类工艺虽然实现了粉煤灰的综合回收,但是其存在高能耗,酸碱和添加剂消耗量大,设备要求高等问题;并且,部分处理方法还会产生大量尾渣。



技术实现要素:

为了解决铝电解槽阴极炭块酸碱浸液的污染问题和处理过程中消耗酸碱和添加剂的问题,以及上述粉煤灰提铝、硅等有价元素所存在的问题,本发明提出了铝电解槽废旧阴极炭块的碱浸出液、酸浸出液以及粉煤灰的联合处理方法。以达到以废制废,降低能耗,减少工业原料消耗,减轻设备损耗的目的。

本发明人通过大量研究,创新性地将铝电解槽废旧阴极炭块的碱浸出液以及酸浸出液和粉煤灰联合处理,达到了以废治废的效果,还可联产高工业附加值的fe(oh)3、al(oh)3、h2sio3等产品。然而,工艺研发早期,直接采用传统的浸出方法,仍存在处理效果不稳定、能耗较大等问题。通过深入研究,本发明人发现,对粉煤灰进行特殊碱浸处理、再配合超声辅助下的酸浸工艺,可明显改善处理效果,还可明显降低能耗。本发明技术方案具体为:

一种铝电解槽废旧阴极炭块的碱浸出液、酸浸出液以及粉煤灰的联合处理方法,

将铝电解槽废旧阴极炭块的碱浸出液与粉煤灰混合、球磨,进行一次碱浸;随后补加所述的碱浸出液,进行二次碱浸;二次碱浸的体系固液分离得第一滤液和第一滤渣;

第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块的酸浸出液混合,在超声辅助下酸浸;随后固液分离得到第二滤液;

梯度提升第二滤液的ph,从第二滤液中依次分离得到fe(oh)3、al(oh)3、h2sio3;最后将分离h2sio3后的滤液浓缩结晶,得到naf。

作为优选,一次碱浸过程中,碱浸出液与粉煤灰按照质量比0.5~4∶1混合,球磨至粉煤灰磨细至-200目占65%及以上。

作为优选,二次碱浸时,补加的碱浸出液与磨细的粉煤灰按照质量比5~20∶1混合,在50~110℃,100~250r/min条件下浸出30~270min。

作为优选,酸浸过程中,超声波频率控制在30~90khz。

作为优选,处理铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液与第一滤渣按照质量比5~15∶1混合,在超声波辅助下浸出10~70min。

酸浸过程中会释放出sif4,采用第一滤液吸收sif4得吸收液。

本发明中,梯度提升ph所采用的溶液为第一滤液和/或所述的sif4吸收液。

作为优选,fe(oh)3的析出ph为2.0~3.5。

作为优选,al(oh)3的析出ph为3.9~5.8。

作为优选,h2sio3的析出ph为7.2~9.8。

本发明中,第二滤液的ph至2.0~3.5、在该ph条件下析出fe(oh)3、固液分离得到fe(oh)3;将分离出fe(oh)3的滤液提升ph至3.9~5.8,在该ph条件下析出al(oh)3;固液分离得到al(oh)3;将分离出al(oh)3的滤液提升ph至7.2~9.8,在该ph条件下析出h2sio3、固液分离得到h2sio3;分离出h2sio3的滤液在浓缩结晶,得到naf。

本发明中,各固体的析出的温度均优选为40~90℃。搅拌转速优选为90~160r/min。在所述的析出温度、搅拌转速下,优选的析出沉淀时间为20~100min。

各析出固体的干燥温度均优选为110~160℃。

本发明一种优选的铝电解槽废旧阴极炭块的碱浸出液、酸浸出液以及粉煤灰的联合处理方法,包括以下步骤:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰混合,球磨至一定粒度;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液混合,在加热搅拌条件下进行二次碱浸,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣在超声波条件下使用处理铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液进行酸浸,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在加热搅拌条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液,采用和步骤(4)相同的方法调节ph,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液,采用和步骤(4)相同的方法调节ph,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

步骤(7):步骤(6)得到的第五滤液直接蒸发结晶生成naf回收。

本发明利用处理铝电解槽废旧阴极炭块酸碱浸出液与粉煤灰反应,减少了工业酸碱和添加剂的使用,相应的减少了浸出过程的成本;将少量的处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰混合粉磨,既可以作为助磨剂来提升磨矿效率,而且可以提高碱浸效率;利用超声波辅助酸浸,可以进一步的提高酸浸效率;使用处理铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液,在此酸浸液中含有一定量的氟离子,不用再次额外添加氟化物,减少了氟化物的使用量;利用碱浸出液调节酸浸出液的ph,在减少碱液的消耗的同时,对碱浸液进行的回收处理。

步骤(1),利用粉煤灰处理铝电解槽废旧阴极炭块酸碱浸出液中碱浸出液与粉煤灰按照质量比0.5~4∶1混合,粉煤灰磨细至-200目占65%及以上。

通过铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰混合球磨,碱浸出液在整个过程中既是助磨剂又是浸出剂。在球磨过程中,粉煤灰逐渐出现小裂缝,碱浸出液就会进入裂缝中,一方面浸出其中的可溶性物质,另一方面碱浸出液进入裂缝,逐渐使裂缝胀裂,使粉煤灰更容易变细,被包裹的可溶性物质更多的暴露,为进一步浸出提供了较为有利的条件。

作为优选,步骤(1)中铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照质量比1~2∶1混合,粉煤灰磨细至-200目占80%及以上。

步骤(2),将步骤(1)处理好的粉煤灰与铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液混合调浆进行二次碱浸,其中粉煤灰与碱浸出液的的液固质量比为5~20∶1,反应时间为30~270min,搅拌速率为100~250r/min,加热温度为50~110℃。

作为优选,粉煤灰与碱浸出液的的液固质量比为10~15∶1,反应时间为60~210min,搅拌速率为140~210r/min,加热温度为60-90℃。

其中步骤(2)中,碱浸过程中,铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液参与的主要反应为:

al2o3+2oh-=2alo2-+h2o

sio2+2oh-=sio32-+h2o

碱浸反应结束之后,通过过滤步骤,得到第一滤渣和第一滤液,第一滤渣干燥后转移至步骤(3)进行酸浸,第一滤液转移至后续步骤使用。

步骤(3),将步骤(2)得到的第一滤渣在超声波条件下使用处理铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液进行酸浸,其中处理铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液与第一滤渣按照质量比5~15∶1混合,在超声波辅助下浸出10~70min,超声波频率控制在30~90khz。

作为优选,处理铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液与第一滤渣按照质量比7~12∶1混合,在超声波辅助下浸出30~60min,超声波频率控制在40~80khz。

步骤(3)中,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液。

其中步骤(3)中,酸浸过程中,铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液参与的主要反应为:

fe2o3+h+=fe3++h2o

其中步骤(3)中,酸浸过程中,第一滤液和sif4发生的主要反应为:

6oh-+sif4=sio32-+4f-+3h2o

酸浸反应结束之后,通过过滤步骤,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥用作其他方面原料(如生产水泥、制砖等),第二滤液和吸收液在后续步骤使用。

步骤(4),将步骤(3)得到的第二滤液在40~90℃、90~160r/min的条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph至2.0~3.5,反应20~100min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3。

作为优选,第二滤液在50~80℃、100~150r/min的条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph至2.5~3.0,反应时间为20~40min。

其中步骤(4)中,调节ph过程中发生的主要反应为:

fe3++3oh-=fe(oh)3↓

步骤(5),将步骤(4)得到的第三滤液在40~90℃、90~160r/min的条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第三滤液的ph至3.9~5.8,反应20~100min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3。

作为优选,第三滤液在50~80℃、100~150r/min的条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第三滤液的ph至4.5~5.5,反应时间为30~70min。

其中步骤(5)中,调节ph过程中发生的主要反应为:

al3++3oh-=al(oh)3↓

步骤(6),将步骤(5)得到的第四滤液在40~90℃、90~160r/min的条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第四滤液的ph至7.2~9.8,反应20~100min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3。

作为优选,第四滤液在50~80℃、100~150r/min的条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第四滤液的ph至8.0~9.5,反应时间为40~80min。

其中步骤(6)中,调节ph过程中发生的主要反应为:

sio32-+2h+=h2sio3↓

步骤(7):将步骤(6)得到的第五滤液直接蒸发结晶生成naf回收。

各步骤产生的各滤渣均在110~160℃温度下干燥。优选至120~150℃。

本发明具有以下较好的效果:

1、本发明利用粉煤灰处理铝电解槽废旧阴极炭块酸碱浸出液,既消除了阴极炭块浸出液中氟化物的危害,又利用粉煤灰代替其他添加剂(如钙的氧化物、氯化物等)处理酸碱浸出液,生产fe(oh)3、al(oh)3、h2sio3,代替了矿石生产带来的资源压力,降低原料的成本,节约资源,减轻环境压力,变废为宝,且整个过程实现了闭路循环,具有较好的环保效益。

2、本发明利用粉煤灰处理铝电解槽废旧阴极炭块酸碱浸出液,在球磨粉煤灰过程中加入一定量的碱浸出液,既提高了球磨效率,又在球磨过程中进行一次碱浸,为后续二次碱浸减轻了压力。

3、本发明利用粉煤灰处理铝电解槽废旧阴极炭块酸碱浸出液,相对于目前处理粉煤灰的工艺,减少了高温过程,降低了能耗以及碳酸钠等原料的消耗;利用了酸浸液中来自于废旧阴极炭块中的氟化物,破坏了一般酸浸方法不能破坏的al~o~si键,使得粉煤灰中的部分铝硅酸盐一同浸出,并且减少了外加氟化物的消耗,节约了成本;本发明采用超声波辅助手段,在超声波作用下,物质摩擦产生的热量即满足了酸浸过程的热量需要,同时可以加强酸浸过程的浸出效果;同时,此方法相对于部分高压溶出工艺,降低对设备要求。

4、本发明利用粉煤灰处理铝电解槽废旧阴极炭块酸碱浸出液,整个处理过程不仅利用了粉煤灰中的硅、铝、铁等主要元素,而且还将铝电解槽废旧阴极炭块酸碱浸出液中的铝元素进行了回收,同时剩余在溶液中的氟离子以氟化钠的形式进行了回收,实现了有价元素的综合回收。

附图说明:

图1粉煤灰处理铝电解槽废旧阴极炭块酸碱浸出液流程图。

具体实施方法:

以下实例按照上述操作方法实施,其中所用粉煤灰为同一成分含量,主要含sio2:33.56%、al2o3:45.23%、fe2o3:3.28%、铝硅酸盐(naalsio4为例):14.26%;粉煤灰用量均为100g;实施例中滤渣的干燥温度均为120℃。

实施例1:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比0.5∶1混合,球磨至-200目占65%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为5∶1混合,在搅拌速率为180r/min,加热温度为80℃条件下进行二次碱浸,反应120min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比5∶1,在超声波频率30khz的条件下进行酸浸,反应40min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在60℃、130r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为2.8,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为5.1,反应50min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为9.3,反应60min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为82.8%,铝元素的回收效率为86.3%,硅元素的回收效率为87.2%。以上干燥温度均为125℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.63g,al(oh)3:66.5g,h2sio3:44.9g。

实施例2:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比4∶1混合,球磨至-200目占65%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为20∶1混合,在搅拌速率为180r/min,加热温度为80℃条件下进行二次碱浸,反应120min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比15∶1,在超声波频率90khz的条件下进行酸浸,反应40min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在65℃、120r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为2.5,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为4.5,反应50min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为9.0,反应60min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为83.4%,铝元素的回收效率为85.3%,硅元素的回收效率为86.1%。以上干燥温度均为120℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.66g,al(oh)3:65.7g,h2sio3:44.3g。

实施例3:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比1∶1混合,球磨至-200目占80%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为10∶1混合,在搅拌速率为150r/min,加热温度为70℃条件下进行二次碱浸,反应150min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比7∶1,在超声波频率40khz的条件下进行酸浸,反应50min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在50℃、100r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为2.6,反应35min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为4.7,反应60min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为8.3,反应70min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为85.3%,铝元素的回收效率为87.0%,硅元素的回收效率为88.1%。以上干燥温度均为125℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.74g,al(oh)3:67.0g,h2sio3:45.3g。

实施例4:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比2∶1混合,球磨至-200目占85%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为12∶1混合,在搅拌速率为180r/min,加热温度为80℃条件下进行二次碱浸,反应120min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比10∶1,在超声波频率60khz的条件下进行酸浸,反应40min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在70℃、140r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为3.0,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为5.4,反应50min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为8.6,反应60min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为86.4%,铝元素的回收效率为88.7%,硅元素的回收效率为89.9%。以上干燥温度均为125℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.79g,al(oh)3:68.3g,h2sio3:46.3g。

实施例5:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比1.5∶1混合,球磨至-200目占90%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为15∶1混合,在搅拌速率为200r/min,加热温度为90℃条件下进行二次碱浸,反应100min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比12∶1,在声波频率80khz条件下进行酸浸,反应30min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在70℃、150r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为3.0,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为5.2,反应40min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为8.5,反应50min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为89.5%,铝元素的回收效率为91.3%,硅元素的回收效率为93.4%。以上干燥温度均为130℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.93g,al(oh)3:70.3g,h2sio3:48.1g。

对比例1:

和实施例5相比,步骤(1)中,未在所述的铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液中球磨,具体操作如下:

步骤(1):将粉煤灰球磨至-200目占90%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为15∶1混合,在搅拌速率为200r/min,加热温度为90℃条件下进行二次碱浸,反应150min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比12∶1,在超声波频率80khz的条件下进行酸浸,反应30min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在70℃、150r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为3.0,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为5.4,反应40min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为8.3,反应50min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为71.6%,铝元素的回收效率为78.3%,硅元素的回收效率为77.5%。以上干燥温度均为130℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.14g,al(oh)3:60.3g,h2sio3:39.9g。

对比例2:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比0.3∶1混合,球磨至-200目占90%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为15∶1混合,在搅拌速率为200r/min,加热温度为90℃条件下进行二次碱浸,反应100min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比12∶1,在声波频率80khz条件下进行酸浸,反应30min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在70℃、150r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为3.0,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为5.4,反应40min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为8.3,反应50min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为77.4%,铝元素的回收效率为81.2%,硅元素的回收效率为82.5%。以上干燥温度均为130℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.40g,al(oh)3:62.5g,h2sio3:42.5g。

对比例3:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比8∶1混合,球磨至-200目占90%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为15∶1混合,在搅拌速率为200r/min,加热温度为90℃条件下进行二次碱浸,反应100min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比12∶1,在声波频率80khz条件下进行酸浸,反应30min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在70℃、150r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为3.0,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为5.4,反应40min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为8.3,反应50min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为74.7%,铝元素的回收效率为78.6%,硅元素的回收效率为79.3%。以上干燥温度均为130℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.28g,al(oh)3:60.5g,h2sio3:40.8g。

对比例4:

和实施例4相比,步骤(3)中,酸浸出过程未在超声辅助下进行:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比1.5∶1混合,球磨至-200目占90%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为15∶1混合,在搅拌速率为200r/min,加热温度为90℃条件下进行二次碱浸,反应100min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比12∶1进行酸浸,反应30min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在70℃、150r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为3.0,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为5.4,反应40min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为8.3,反应50min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为76.6%,铝元素的回收效率为80.4%,硅元素的回收效率为80.3%。以上干燥温度均为130℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.36g,al(oh)3:61.9g,h2sio3:41.3g。

对比例5:

步骤(1):将处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液与粉煤灰按照液固比质量比1.5∶1混合,球磨至-200目占90%;

步骤(2):将步骤(1)处理好的粉煤灰与处理铝电解槽废旧阴极炭块碱浸出液按照液固质量比为15∶1混合,在搅拌速率为200r/min,加热温度为90℃条件下进行二次碱浸,反应100min,过滤得第一滤液和第一滤渣,第一滤渣干燥待用;

步骤(3):将步骤(2)得到的第一滤渣与铝电解槽废旧阴极炭块酸浸出液按照液固质量比12∶1,在声波频率10khz条件下进行酸浸,反应30min,利用第一滤液吸收产生的sif4得到吸收液,过滤得到第二滤液和第二滤渣,第二滤渣干燥待用;

步骤(4):将步骤(3)得到的第二滤液在70℃、150r/min条件下,用第一滤液和/或吸收液调节第二滤液的ph为3.0,反应30min,过滤得到第三滤液和第三滤渣,第三滤渣干燥,生成fe(oh)3;

步骤(5):将步骤(4)得到的第三滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为5.4,反应40min,过滤得到第四滤液和第四滤渣,第四滤渣干燥,生成al(oh)3;

步骤(6):将步骤(5)得到的第四滤液用和步骤(4)相同的方法调节ph为8.3,反应50min,过滤得到第五滤液和第五滤渣,第五滤渣干燥,生成h2sio3;

其中铁元素的回收效率为72.8%,铝元素的回收效率为75.6%,硅元素的回收效率为78.3%。以上干燥温度均为130℃,最后得到产品:fe(oh)3:3.19g,al(oh)3:58.2g,h2sio3:40.3g。

以上所述,仅为本发明优选实验方案的结果。

再多了解一些
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