专利名称：一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法
技术领域：
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，涉及一种铝电解过程中产生的阳极碳渣的处理方法，特别是回收阳极碳渣中氟化盐的方法。
背景技术：
在电解铝生产过程中会产生大量含氟化盐的阳极碳渣。通常每生产1吨原铝约产出3-10公斤阳极碳渣，产出的阳极碳渣中含有约70％的氟化盐(主要为氟化钠和冰晶石)，该氟化盐主要来自于电解质，是极有价值的电解原料。目前由于不能有效对其中氟化盐进行回收和返回作电解质使用，造成了氟化盐消耗量大、增加了电解铝生产成本。
以往处理阳极碳渣回收氟化盐的的方法有酸解法或浮选法。酸解法技术要点是先用无机酸将碳渣中氟化盐转化为HF挥发，而后用碱性溶液吸收HF，氟化盐回收率约90％。浮选法技术要点是先将碳渣磨细，加入浮选剂，使碳粉浮在溶液表面，捞出碳粉，而后从溶液中提取氟化盐，氟化盐回收率约85％。但上述方法存在成本高、污染大、废液难处理等难点，氟化盐回收率低，不利于工业规模实施。
发明内容
本发明的目的就是为针对上述已有技术存在的问题，提供一种成本低、污染小、氟化盐回收率高，有利于工业规模生产的回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于其工艺为阳极碳渣中配入氧化铝作为分散剂，作为分散剂的氧化铝配入量占总物料量的重量比为10％-60％，使用燃料灰分＜1％的液体或气体燃料，在650℃-930℃温度下进行煅烧至碳渣中的炭质材料完全燃烧，尾气用氧化铝吸附，将氟化盐保留回收。
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于阳极碳渣以小于5mm的颗粒形式加入。
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于加入的氧化铝为工业级氧化铝。
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于使用的燃料为重油或煤气。
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于使用的燃料为甲烷或天然气。
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于所用处理设备为工业窑炉，包括回转窑及其他类似设备如回转床、沸腾炉、流态化床。
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于尾气用氧化铝吸附回收挥发的氟化物。
本发明的一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，氧化铝在处理过程中作分散剂，避免了物料粘结，保持物料有好的流动性，并增大炭质材料与氧气的接触面积，使炭质材料充分燃烧。
本发明的铝电解阳极碳渣中的氟化盐采用火法方法回收，处理温度的选择是以保证碳渣中约30％的炭质材料完全燃烧，又要保证碳渣中约70％的氟化盐不熔化、不发生明显的化学反应或挥发为宜，处理温度范围为650℃-930℃。阳极碳渣中绝大部分氟化物在火法处理过程中不挥发、不发生化学变化，挥发的氟化物较少，小于阳极碳渣中总氟化物的2％。处理后产品主要成分为氧化铝、冰晶石、氟化钠、少量氟化钙，可直接作为电解原料，全部返回电解槽使用。无污染，氟化盐回收率高，处理成本低，易于工业规模实施。
具体实施例方式
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其回收过程依次为(1)将阳极碳渣破碎成小于5mm的颗粒，配入量占总物料量的40％-90％；(2)以工业氧化铝为分散剂和吸附剂，作分散剂的氧化铝配入量占总物料量的重量比为10％-60％，均匀混入阳极碳渣中；(3)使用洁净的液体或气体燃料，燃料灰分＜1％，在工业窑炉中进行火法处理，处理温度650℃-930℃，尾气用氧化铝吸附，使碳渣中约30％的炭质材料完全燃烧，约70％的氟化盐保留，回收阳极碳渣中氟化盐的方法。
本发明的以阳极碳渣为主要原料，以氧化铝为分散剂和吸附剂，使用洁净的液体或气体燃料，在工业窑炉中进行火法处理，尾气用氧化铝吸附，回收阳极碳渣中氟化盐的方法，处理后产品中含15％-70％的氧化铝和30％-85％的氟化盐，杂质含量极少，可直接全部返回电解槽使用，对电解质和铝液质量无不利影响。本发明的方法能有效回收氟化盐，回收率大于98％，易于工业实施。
下面结合实例对本发明的方法作进一步说明。
实施例1控制火法处理原料中阳极碳渣配入重量为60％，以小于5mm的颗粒形式加入；工业氧化铝配入重量为40％，均匀混入阳极碳渣中；以重油为燃料喷入回转窑燃烧，处理温度控制在800℃，尾气用氧化铝吸附。
经分析，产品中总氟化盐(包括氟化钠、冰晶石和氟化钙)含量为51.41％，氟化钙为1.93％，氧化铝含量为48.58％，产品纯度满足电解槽使用要求，总氟化盐回收率为99.52％。
实施例2控制火法处理原料中阳极碳渣含量为70％，以小于5mm的颗粒形式加入；工业氧化铝配入量为30％，均匀混入阳极碳渣中；以煤气为燃料喷入回转窑燃烧，处理温度控制在850℃，尾气用氧化铝吸附。
经分析，产品中总氟化盐(包括氟化钠、冰晶石和氟化钙)含量为62.27％，其中氟化钙为1.66％；氧化铝含量为37.72％，产品纯度满足电解槽使用要求。总氟化盐回收率为99.39％。
实施例3控制火法处理原料中阳极碳渣含量为50％，以小于5mm的颗粒形式加入；工业氧化铝配入量为50％，均匀混入阳极碳渣中；以重油为燃料喷入回转窑燃烧，处理温度控制在750℃，尾气用氧化铝吸附。
经分析，产品中总氟化盐(包括氟化钠、冰晶石和氟化钙)含量为41.25％，其中氟化钙为2.06％；氧化铝含量为58.74％，产品纯度满足电解槽使用要求。总氟化盐回收率为99.71％。
实施例4控制火法处理原料中阳极碳渣含量为80％，以小于5mm的颗粒形式加入；工业氧化铝配入量为20％，均匀混入阳极碳渣中；以煤气为燃料喷入回转窑燃烧，处理温度控制在750℃，尾气用氧化铝吸附。
经分析，产品中总氟化盐(包括氟化钠、冰晶石和氟化钙)含量为73.95％，其中氟化钙为1.77％；氧化铝含量为26.04％，产品纯度满足电解槽使用要求。总氟化盐回收率为99.91％。
实施例5
控制火法处理原料中阳极碳渣含量为40％，以小于5mm的颗粒形式加入；工业氧化铝配入量为60％，均匀混入阳极碳渣中；以天然气为燃料喷入回转窑燃烧，处理温度控制在900℃，尾气用氧化铝吸附。
经分析，产品中总氟化盐(包括氟化钠、冰晶石和氟化钙)含量为31.71％，其中氟化钙为1.87％；氧化铝含量为68.27％，产品纯度满足电解槽使用要求。总氟化盐回收率为98.21％。
实施例6控制火法处理原料中阳极碳渣含量为85％，以小于5mm的颗粒形式加入；工业氧化铝配入量为15％，均匀混入阳极碳渣中；以煤气为燃料喷入回转窑燃烧，处理温度控制在700℃，尾气用氧化铝吸附。
经分析，产品中总氟化盐(包括氟化钠、冰晶石和氟化钙)含量为80.17％，其中氟化钙为1.79％；氧化铝含量为19.82％，产品纯度满足电解槽使用要求。总氟化盐回收率为99.67％。
权利要求
1.一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于其工艺为阳极碳渣中配入氧化铝作为分散剂，作为分散剂的氧化铝配入量占总物料量的重量比为10％-60％，使用燃料灰分＜1％的液体或气体燃料，在650℃-930℃温度下进行煅烧至碳渣中的炭质材料完全燃烧，尾气用氧化铝吸附，将氟化盐保留回收。
2.根据权利要求1所述的一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于阳极碳渣以小于5mm的颗粒形式加入。
3.根据权利要求1所述的一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于加入的氧化铝为工业级氧化铝。
4.根据权利要求1所述的一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于使用的燃料为重油或煤气。
5.根据权利要求1所述的一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于使用的燃料为甲烷或天然气。
6.根据权利要求1所述的一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于所用处理设备为工业窑炉，包括回转窑及其他类似设备如回转床、沸腾炉、流态化床。
7.根据权利要求1所述的一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，其特征在于尾气用氧化铝吸附回收挥发的氟化物。
全文摘要
一种回收铝电解阳极碳渣中氟化盐的方法，涉及一种铝电解过程中产生的阳极碳渣的处理方法，特别是回收阳极碳渣中氟化盐的方法。其特征在于其工艺为阳极碳渣中配入氧化铝作为分散剂，作为分散剂的氧化铝配入量占总物料量的重量比为10％－60％，使用燃料灰分＜1％的液体或气体燃料，在650℃－930℃温度下进行焙烧至碳渣中的炭质材料完全燃烧，尾气用氧化铝吸附，将氟化盐保留回收。处理后产品中约含15％－70％的氧化铝和30％－85％的氟化盐，杂质含量极少，可直接、全部返回电解槽使用，对电解质和铝液质量无不利影响。
文档编号C01B9/08GK1587028SQ200410069389
公开日2005年3月2日 申请日期2004年7月22日 优先权日2004年7月22日
发明者李旺兴, 陈喜平, 刘凤琴, 罗钟生 申请人:中国铝业股份有限公司