一种铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统及方法，属于电解铝废弃物处理技术领域。
【背景技术】
[0002]铝电解槽阴极碳块为电解铝过程中作为阴极使用的碳在电解槽大修时产生的废旧物质，主要成分为碳和氟化钠，还含有少量氟化钙、冰晶石、氧化铝等，其中的碳主要为石墨，石墨和氟化物均具有较高的回收利用价值。
[0003]阴极废碳块中碳的回收传统方式为采用电弧炉生产高纯碳粒，如申请公布号为CN103754861A(申请公布日为2014年4月30日)的中国发明专利申请公开了一种利用废旧碳块的电弧炉生产高纯碳粒的方法，将铝电解槽阴极碳块破碎后置入直流电弧炉中，使其中的氟化盐及其他杂质汽化后冷却得高纯碳粒。该方法工艺复杂，能源消耗较大，而且容易对环境造成污染，不利于推广。
[0004]采用液相除杂提纯能够克服上述缺点，申请公布号为CN103726074A的中国发明专利(申请公布日为2014年4月16日)公开了一种回收利用铝电解废旧物料生产铝电解质并回收碳的方法，将废旧阴极碳块或者电解铝废碳渣破碎，磁选后进行浮选分离，得到底流产品和泡沫产品，泡沫产品经压滤、干燥得到碳粉。该方法需要对浆料进行浮选，以得到铝电解质，还需要加入浮选剂，能够对浮选得到的电解质的纯度的提高起到促进作用，但是浮选剂的加入对后续碳粉的提纯不利。另外，该方法操作复杂，处理效率较低。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种能够提高回收石墨的纯度的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统，本发明的目的还在于提供一种铝电解槽阴极碳块回收石墨的方法。
[0006]为了实现以上目的，本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统的技术方案如下:
一种铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统，包括浸出仓以及与浸出仓相连的固液分离装置，所述浸出仓的出料口与固液分离装置的加料口相连。
[0007]还包括缓冲装置，所述固液分离装置的固体出口与缓冲装置的加料口相连，所述缓冲装置的出料口与固液分离装置的加料口相连。
[0008]还包括用来进行回收氟化I丐反应的反应仓，所述固液分离装置的液体出口与反应仓的加料口相连，所述反应仓的出料口与固液分离装置的加料口相连。
[0009]所述固液分离装置包括第一固液分离装置和第二固液分离装置，第一固液分离装置的加料口与浸出仓的出料口相连，第一固液分离装置的液体出口与反应仓的加料口相连，第二固液分离装置的液体出口与反应仓的加料口相连。在具有缓冲装置时，第一固液分离装置的固体出口与缓冲装置的加料口相连，第二固液分离装置的加料口与缓冲装置的出料口及反应仓的出料口相连。所述缓冲装置的出料口与第一固液分离装置的加料口相连。
[0010]所述固液分离装置的加料口与缓冲装置的出口相连。具体的，所述第一固液分离装置的加料口与缓冲装置的出口相连。
[0011]第一固液分离装置为压滤机。第二固液分离装置为离心分离机。离心分离机的固体出口上连接有烘干机，以将反应仓中得到的氟化钙进行烘干。烘干机上连接有吨包机。
[0012]本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统还包括循环水池，所述循环水池的入水口与第二固液分离装置的液体出口相连，所述循环水池的出口与浸出仓的加料口相连。
[0013]为了方便自动加料，氟化钙回收剂加入口上连接有拆包机。为了提高混合效率，浸出仓、反应仓、缓冲装置中均设置有搅拌器。
[0014]本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统还包括与浸出仓相连的输料装置，输料装置包括破碎机、块料仓、给料机、球磨机、粉料仓。
[0015]破碎机上连接有振动输送机，振动输送机上连接有原料输送带，原料经原料输送带送至振动输送机，由振动输送机送入破碎机。振动输送机上设置有除铁装置，用来除去原料中的铁块。破碎机下部设置有皮带输送机和滚动筛选机。
[0016]块料仓下部设置有给料机，给料机的出料端与球磨机的进料口相连，用以将块料仓中的小块块料输送至球磨机进行制粉。
[0017]本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统还包括除尘装置，除尘装置能够将收集到的粉尘送入输料装置。
[0018]本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统还包括储酸罐，储酸罐通过管道与加酸口相连。
[0019]本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统还包括监测控制系统。块料仓和粉料仓顶部均设置有漫反射测距仪。漫反射测距仪用以检测仓内的物料高度，并通过监测控制系统换算为仓内的物料质量。浸出仓、反应仓、循环水池、缓冲池、破碎机、块料仓、球磨机、拆包机、储酸罐、压滤机、离心分离机、烘干机、吨包机、原料输送带、振动输送机、皮带输送机、混动筛选机、螺旋输送机、除尘器、给料机的进出口及其之间的连接管道上均设置有电动阀，电动阀与监测控制系统相连，用以控制各个电动阀的开启和关闭。
[0020]浸出仓、反应仓的侧壁上以及粉料仓的底部均设置有取样口。用以取样检测物料中氟化物含量或者其pH。
[0021]本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统，结构简单，操作方便，能够实现对铝电解槽阴极碳块中石墨的尚效回收，而且能提尚石墨的纯度。
[0022]进一步的，本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统设置有反应仓，将回收石墨时的滤液全部收集合并，通过生成氟化钙的形式回收其中的氟化物，在一定程度上实现了阴极碳块的资源化，较好地实现了电解铝废渣的资源化处理与利用，为工业化实践提供了设计与处理依据，具有良好的产业化前景。
[0023]本发明的电解槽阴极碳块回收再利用方法的技术方案如下:
一种铝电解槽阴极碳块回收石墨的方法，包括:将阴极碳块粉料与水混合，浸出，所得浸出渣即为石墨；
本发明的铝电解槽阴极碳块回收石墨的方法通过制浆、浸出、固液分离，将阴极碳块中的杂质溶出并分离，即可得到回收石墨产品。本发明的方法还能避免其他杂质的引入，提高回收石墨产品的纯度。另外，本发明的方法简单易操作，处理效率非常高。
[0024]所述浸出渣进行至少一次的加水、浸出、固液分离后得到石墨。多次浸出、分离可以提高杂质溶出的效率，进一步提高石墨的纯度。一般的，将浸出渣进行两次加水、浸出、固液分离的过程，即可使阴极碳块中的氟化物及其他杂质充分溶出，具体的，将浸出渣加水、浸出、进行固液分离后得到的分离渣再次加水、浸出、固液分离即得到石墨产品。
[0025]与阴极碳块粉料混合的水的量为阴极碳块粉料质量的3倍以上。为了提高浸出效率，加入水的量控制为阴极碳块粉料质量的3-5倍。
[0026]所述浸出的时间一般在1min以上，以能够保证阴极碳块粉料中的氟化物充分溶出。浸出时间进一步优化为10-30min。
[0027]将浸出渣加水后进行10_30min的搅拌。
[0028]固液分离后的浸出液中含有大量的氟离子，将浸出液加酸调节呈中性，再加入氟化钙回收剂，反应，固液分离，得氟化钙固体。氟化钙回收剂的加入量以反应后氟离子含量小于10mg/L为准。
[0029]所述氟化钙回收剂为氯化钙、氢氧化钙、氧化钙中的一种。这些氟化钙回收剂能够将浆料中的可溶性氟盐转化为氟化钙，并保证不弓I入其他污染物。
[0030]固液分离得氟化钙后的分离液与阴极碳块粉料混合，循环进行回收石墨，以对水进行循环利用。
[0031]上述反应的时间一般在1min以上，以保证反应充分。反应时间进一步优化为10-3Omin，以提尚反应效率。
[0032]所述酸为盐酸。一般的，盐酸的质量浓度为8-10%。加酸后搅拌反应10-30min。
[0033]所述固液分离为过滤或者离心分离。所述过滤是指采用压滤机进行压滤。
[0034]本发明的通过将阴极碳块粉料进行制浆、浸出、固液分离后得到石墨，提高了阴极碳块的资源化利用程度，而且方法简单，效率非常高。进一步的，将回收石墨后的浸出液(或分离液)通过加入氟化钙回收剂的方式，生成氟化钙沉淀，进一步提高了阴极碳块的资源化程度，使阴极碳块中的大部分有用资源都得到了回收。
【附图说明】
[0035]图1为本发明