一種鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)及方法，屬于電解鋁廢棄物處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁電解槽陰極碳?jí)K為電解鋁過程中作為陰極使用的碳在電解槽大修時(shí)產(chǎn)生的廢舊物質(zhì)，主要成分為碳和氟化鈉，還含有少量氟化鈣、冰晶石、氧化鋁等，其中的碳主要為石墨，石墨和氟化物均具有較高的回收利用價(jià)值。
[0003]陰極廢碳?jí)K中碳的回收傳統(tǒng)方式為采用電弧爐生產(chǎn)高純碳粒，如申請(qǐng)公布號(hào)為CN103754861A(申請(qǐng)公布日為2014年4月30日)的中國發(fā)明專利申請(qǐng)公開了一種利用廢舊碳?jí)K的電弧爐生產(chǎn)高純碳粒的方法，將鋁電解槽陰極碳?jí)K破碎后置入直流電弧爐中，使其中的氟化鹽及其他雜質(zhì)汽化后冷卻得高純碳粒。該方法工藝復(fù)雜，能源消耗較大，而且容易對(duì)環(huán)境造成污染，不利于推廣。
[0004]采用液相除雜提純能夠克服上述缺點(diǎn)，申請(qǐng)公布號(hào)為CN103726074A的中國發(fā)明專利(申請(qǐng)公布日為2014年4月16日)公開了一種回收利用鋁電解廢舊物料生產(chǎn)鋁電解質(zhì)并回收碳的方法，將廢舊陰極碳?jí)K或者電解鋁廢碳渣破碎，磁選后進(jìn)行浮選分離，得到底流產(chǎn)品和泡沫產(chǎn)品，泡沫產(chǎn)品經(jīng)壓濾、干燥得到碳粉。該方法需要對(duì)漿料進(jìn)行浮選，以得到鋁電解質(zhì)，還需要加入浮選劑，能夠?qū)Ω∵x得到的電解質(zhì)的純度的提高起到促進(jìn)作用，但是浮選劑的加入對(duì)后續(xù)碳粉的提純不利。另外，該方法操作復(fù)雜，處理效率較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高回收石墨的純度的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)，本發(fā)明的目的還在于提供一種鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的方法。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)的技術(shù)方案如下:
一種鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)，包括浸出倉以及與浸出倉相連的固液分離裝置，所述浸出倉的出料口與固液分離裝置的加料口相連。
[0007]還包括緩沖裝置，所述固液分離裝置的固體出口與緩沖裝置的加料口相連，所述緩沖裝置的出料口與固液分離裝置的加料口相連。
[0008]還包括用來進(jìn)行回收氟化I丐反應(yīng)的反應(yīng)倉，所述固液分離裝置的液體出口與反應(yīng)倉的加料口相連，所述反應(yīng)倉的出料口與固液分離裝置的加料口相連。
[0009]所述固液分離裝置包括第一固液分離裝置和第二固液分離裝置，第一固液分離裝置的加料口與浸出倉的出料口相連，第一固液分離裝置的液體出口與反應(yīng)倉的加料口相連，第二固液分離裝置的液體出口與反應(yīng)倉的加料口相連。在具有緩沖裝置時(shí)，第一固液分離裝置的固體出口與緩沖裝置的加料口相連，第二固液分離裝置的加料口與緩沖裝置的出料口及反應(yīng)倉的出料口相連。所述緩沖裝置的出料口與第一固液分離裝置的加料口相連。
[0010]所述固液分離裝置的加料口與緩沖裝置的出口相連。具體的，所述第一固液分離裝置的加料口與緩沖裝置的出口相連。
[0011]第一固液分離裝置為壓濾機(jī)。第二固液分離裝置為離心分離機(jī)。離心分離機(jī)的固體出口上連接有烘干機(jī)，以將反應(yīng)倉中得到的氟化鈣進(jìn)行烘干。烘干機(jī)上連接有噸包機(jī)。
[0012]本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)還包括循環(huán)水池，所述循環(huán)水池的入水口與第二固液分離裝置的液體出口相連，所述循環(huán)水池的出口與浸出倉的加料口相連。
[0013]為了方便自動(dòng)加料，氟化鈣回收劑加入口上連接有拆包機(jī)。為了提高混合效率，浸出倉、反應(yīng)倉、緩沖裝置中均設(shè)置有攪拌器。
[0014]本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)還包括與浸出倉相連的輸料裝置，輸料裝置包括破碎機(jī)、塊料倉、給料機(jī)、球磨機(jī)、粉料倉。
[0015]破碎機(jī)上連接有振動(dòng)輸送機(jī)，振動(dòng)輸送機(jī)上連接有原料輸送帶，原料經(jīng)原料輸送帶送至振動(dòng)輸送機(jī)，由振動(dòng)輸送機(jī)送入破碎機(jī)。振動(dòng)輸送機(jī)上設(shè)置有除鐵裝置，用來除去原料中的鐵塊。破碎機(jī)下部設(shè)置有皮帶輸送機(jī)和滾動(dòng)篩選機(jī)。
[0016]塊料倉下部設(shè)置有給料機(jī)，給料機(jī)的出料端與球磨機(jī)的進(jìn)料口相連，用以將塊料倉中的小塊塊料輸送至球磨機(jī)進(jìn)行制粉。
[0017]本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)還包括除塵裝置，除塵裝置能夠?qū)⑹占降姆蹓m送入輸料裝置。
[0018]本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)還包括儲(chǔ)酸罐，儲(chǔ)酸罐通過管道與加酸口相連。
[0019]本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)還包括監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)。塊料倉和粉料倉頂部均設(shè)置有漫反射測(cè)距儀。漫反射測(cè)距儀用以檢測(cè)倉內(nèi)的物料高度，并通過監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)換算為倉內(nèi)的物料質(zhì)量。浸出倉、反應(yīng)倉、循環(huán)水池、緩沖池、破碎機(jī)、塊料倉、球磨機(jī)、拆包機(jī)、儲(chǔ)酸罐、壓濾機(jī)、離心分離機(jī)、烘干機(jī)、噸包機(jī)、原料輸送帶、振動(dòng)輸送機(jī)、皮帶輸送機(jī)、混動(dòng)篩選機(jī)、螺旋輸送機(jī)、除塵器、給料機(jī)的進(jìn)出口及其之間的連接管道上均設(shè)置有電動(dòng)閥，電動(dòng)閥與監(jiān)測(cè)控制系統(tǒng)相連，用以控制各個(gè)電動(dòng)閥的開啟和關(guān)閉。
[0020]浸出倉、反應(yīng)倉的側(cè)壁上以及粉料倉的底部均設(shè)置有取樣口。用以取樣檢測(cè)物料中氟化物含量或者其pH。
[0021]本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)鋁電解槽陰極碳?jí)K中石墨的尚效回收，而且能提尚石墨的純度。
[0022]進(jìn)一步的，本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的系統(tǒng)設(shè)置有反應(yīng)倉，將回收石墨時(shí)的濾液全部收集合并，通過生成氟化鈣的形式回收其中的氟化物，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了陰極碳?jí)K的資源化，較好地實(shí)現(xiàn)了電解鋁廢渣的資源化處理與利用，為工業(yè)化實(shí)踐提供了設(shè)計(jì)與處理依據(jù)，具有良好的產(chǎn)業(yè)化前景。
[0023]本發(fā)明的電解槽陰極碳?jí)K回收再利用方法的技術(shù)方案如下:
一種鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的方法，包括:將陰極碳?jí)K粉料與水混合，浸出，所得浸出渣即為石墨；
本發(fā)明的鋁電解槽陰極碳?jí)K回收石墨的方法通過制漿、浸出、固液分離，將陰極碳?jí)K中的雜質(zhì)溶出并分離，即可得到回收石墨產(chǎn)品。本發(fā)明的方法還能避免其他雜質(zhì)的引入，提高回收石墨產(chǎn)品的純度。另外，本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單易操作，處理效率非常高。
[0024]所述浸出渣進(jìn)行至少一次的加水、浸出、固液分離后得到石墨。多次浸出、分離可以提高雜質(zhì)溶出的效率，進(jìn)一步提高石墨的純度。一般的，將浸出渣進(jìn)行兩次加水、浸出、固液分離的過程，即可使陰極碳?jí)K中的氟化物及其他雜質(zhì)充分溶出，具體的，將浸出渣加水、浸出、進(jìn)行固液分離后得到的分離渣再次加水、浸出、固液分離即得到石墨產(chǎn)品。
[0025]與陰極碳?jí)K粉料混合的水的量為陰極碳?jí)K粉料質(zhì)量的3倍以上。為了提高浸出效率，加入水的量控制為陰極碳?jí)K粉料質(zhì)量的3-5倍。
[0026]所述浸出的時(shí)間一般在1min以上，以能夠保證陰極碳?jí)K粉料中的氟化物充分溶出。浸出時(shí)間進(jìn)一步優(yōu)化為10-30min。
[0027]將浸出渣加水后進(jìn)行10_30min的攪拌。
[0028]固液分離后的浸出液中含有大量的氟離子，將浸出液加酸調(diào)節(jié)呈中性，再加入氟化鈣回收劑，反應(yīng)，固液分離，得氟化鈣固體。氟化鈣回收劑的加入量以反應(yīng)后氟離子含量小于10mg/L為準(zhǔn)。
[0029]所述氟化鈣回收劑為氯化鈣、氫氧化鈣、氧化鈣中的一種。這些氟化鈣回收劑能夠?qū){料中的可溶性氟鹽轉(zhuǎn)化為氟化鈣，并保證不弓I入其他污染物。
[0030]固液分離得氟化鈣后的分離液與陰極碳?jí)K粉料混合，循環(huán)進(jìn)行回收石墨，以對(duì)水進(jìn)行循環(huán)利用。
[0031]上述反應(yīng)的時(shí)間一般在1min以上，以保證反應(yīng)充分。反應(yīng)時(shí)間進(jìn)一步優(yōu)化為10-3Omin，以提尚反應(yīng)效率。
[0032]所述酸為鹽酸。一般的，鹽酸的質(zhì)量濃度為8-10%。加酸后攪拌反應(yīng)10-30min。
[0033]所述固液分離為過濾或者離心分離。所述過濾是指采用壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾。
[0034]本發(fā)明的通過將陰極碳?jí)K粉料進(jìn)行制漿、浸出、固液分離后得到石墨，提高了陰極碳?jí)K的資源化利用程度，而且方法簡(jiǎn)單，效率非常高。進(jìn)一步的，將回收石墨后的浸出液(或分離液)通過加入氟化鈣回收劑的方式，生成氟化鈣沉淀，進(jìn)一步提高了陰極碳?jí)K的資源化程度，使陰極碳?jí)K中的大部分有用資源都得到了回收。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明