铝电解废阴极微量铍元素的去除方法

技术领域

本发明涉及铝工业固体废弃物无害化处理技术领域，特别涉及铝电解废阴极的除铍方法。

背景技术

在铝电解生产过程中，由于高温电解质对电解槽内衬的渗透、腐蚀，导致铝电解槽内衬结构发生变形、破裂等，高温铝液和电解质从这些变形和破裂的裂缝渗入槽内衬，从而导致电解槽无法正常生产，停槽修复时不可避免的会产生废槽衬。其中，废阴极炭块长期在高温下与电解质发生反应，吸附了大量的氟化物和一定量的有害物质，还会沉积铍元素或形成一些有毒物质，成为对环境造成危害的因素。目前，对废阴极炭块中铍元素的处理尚无有效方法，因此，如何开发铝电解废阴极除铍方法，实现电解槽废阴极炭块的无害化处理，是目前废阴极资源化利用中迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为解决上述现有技术存在的问题，提供铝电解废阴极微量铍元素的去除方法，以有效除去废阴极中含有的铍元素，实现铝电解废槽衬的无害化处理和资源化综合利用，有效消除危险固体废物对环境的污染。

本发明采取的技术方案如下：

铝电解废阴极微量铍元素的去除方法，包括如下步骤：

A.分拣破碎：将铝电解槽大修渣经进行分选，分选出废阴极炭块，将废阴极炭块采用破碎机破碎，得到废阴极炭块破碎料；

B.浸出：将废阴极炭块破碎料、净水剂、质量浓度35％的盐酸按照质量比1:1:1的比例混合，在常温下浸泡1-2小时后通入压缩空气充分搅拌混合料，至浸液pH上升至7以上时，将浸出液排出，完成一次浸出；再向经一次浸出处理后的废阴极炭块破碎料中加入新的净水剂和盐酸，重复前述浸出过程，如此重复7～8次；在最后一次浸出完成后用清水清洗废阴极炭块破碎料，将废阴极炭块破碎料中残留的酸和杂质清洗干净；

C.净化处理：将所有浸出液和清洗水排到回收池，通过加入过氧化氢进行氧化除氰，随后加入盐酸置换出钠盐再进行蒸发结晶，得到氟化钠；处理完毕的废阴极炭块破碎料用于制备铝电解的阳极。

进一步地，步骤A所述废阴极炭块破碎料中，粒径小于10mm的破碎料大于98％。

进一步地，步骤B浸出所用净水剂为聚合氯化铝。

进一步地，步骤C得到的氟化钠重新使用到电解槽上，净化处理后的水重复使用至下一次除铍。

本发明与现有技术相比具有以下明显优点：

(1)本发明方法操作简单，特别是除铍浸出过程容易实现，除铍彻底，易于产业化实施；

(2)实现了废阴极炭块的综合利用和资源化利用，生产运行成本较低，具有较大的推广应用价值。

具体实施方式

铝电解废阴极微量铍元素的去除方法，包括如下步骤：

A.分拣破碎：将铝电解槽大修渣经人工进行分选，分选出废阴极炭块，将废阴极炭块采用破碎机破碎，得到废阴极炭块破碎料,其中，粒径小于10mm的废阴极炭块破碎料占比要大于98％；

B.浸出：将废阴极炭块破碎料、聚合氯化铝、质量浓度35％的盐酸按照质量比1:1:1的比例混合，在常温下浸泡1-2小时后通入压缩空气充分搅拌混合料，至浸液pH上升至7以上时，将浸出液排出，完成一次浸出；再向经一次浸出处理后的废阴极炭块破碎料中加入新的净水剂和盐酸，同样是废阴极炭块破碎料、聚合氯化铝、质量浓度35％的盐酸按照质量比1:1:1的比例混合，在常温下浸泡1-2小时后通入压缩空气充分搅拌混合料，至浸液pH上升至7以上时，将浸出液排出，完成二次浸出；如此重复浸出7～8次；在最后一次浸出完成后用清水清洗废阴极炭块破碎料，将废阴极炭块破碎料中残留的酸和杂质清洗干净。经分析，在废阴极材料中，各种物料的含量约为炭素67％，Al

此生产过程中发生如下反应：

铍元素分离:

Be0+2HCl＝BeCl

把反应溶液蒸发浓缩，冷却结晶，分离干燥，制得氯化铍成品用于配制铝合金生产用打渣剂或精炼剂。

废槽衬中的AlN遇水发生水解反应，产生氨气：

AlN+3H

预浸出使用NaOH溶液，其余反应如下：

Al

Al

Na

NaF+H

C.净化处理：将所有浸出液和清洗水排到回收池，通过加入过氧化氢进行氧化除氰，随后加入盐酸置换出钠盐再进行蒸发结晶，得到氟化钠，氟化钠可重新使用到电解槽上，净化处理后的水可重复使用至下一次除铍；处理完毕的废阴极炭块破碎料用于制备铝电解的阳极。

浸出的溶液用双氧水进行氧化除氰，反应如下：

2NaCN+5H

氧化除氰反应完成后，进行过滤，滤液中通入CO