一种从阳极碳渣中回收氟的方法

技术领域

本发明属于化工和环保领域，具体涉及一种从阳极碳渣中回收氟的方法。

背景技术

阳极碳渣产生于电解铝生产过程的含氟化盐的残渣，其主要成分为氟化盐、碳以及少量的金属氧化物，其产生量约占铝产量的0.1～2％。

目前处理阳极炭渣的方法比较单一，有的将其作为燃料使用，所含的电解质全部进入灰渣，不仅使炭渣中的氟化物对环境造成影响，同时也浪费了价值可观的电解质。另一种采用焙烧法和浮选法处理阳极炭渣，浮选法得到炭材料和电解质，但是纯度都不高，不能作为返回料使用，得到的电解质中含有炭，也不能返回电解车间使用。

CN109650343A公开了一种阳极碳渣中氟化盐的高温提纯方法，采用破碎筛分的方式进行预处理，庵后通过电解槽加热将氟化盐熔融，从而实现氟化盐与碳的分离，制备氟化盐产品。该方法存在熔融态氟化盐与碳分离不彻底、能耗高、碳渣未实现在利益等问题。

CN109161930A公布了一种电解铝阳极碳渣与电解质的分离工艺，采用两级破碎+两级分选工艺，将阳极碳渣充分磨细，然后通过磁选+分级沉淀法实现碳与氟化盐的分离。该方法为物理分选法，回收的氟化盐中碳含量较高，难实现再利用，同时回收的碳中氟化盐含量也较高，应用困难。

通过对比分析以及实际生产经验发现目前的技术存在以下问题：

阳极碳渣产生量大，组分复杂，靠简单的分离方法难实现阳极碳渣的有效处置；解决阳极碳渣中主要的氟化物和碳的再利用品质是阳极碳渣处置的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种从阳极碳渣中回收氟的方法。该方法采用球磨机将阳极碳渣充分碾磨，将残留于碳渣中的金属、金属氧化物碾磨成薄片后通过筛分分离，筛过的粉末主要为氟化盐和碳，通过酸洗将氟化盐溶解达到与碳分离的目的，酸洗液再分别通过脱氟、脱铝实现氟和铝以氢氟酸和氢氧化铝的回收。

为实现本发明的目的，提供如下实施方案:

在一实施方案中，本发明的一种从阳极碳渣中回收氟的方法包括以下步骤：

1)将阳极碳渣碾磨，待其中的金属和金属氧化物成薄片过筛，分离回收金属和金属氧化物，过筛的粉末阳极碳渣含有氟化盐和碳；

2)将粉末阳极碳渣用硫酸进行酸洗反应，转化成硫酸盐及氟化氢水溶液，板框过滤，滤液为酸洗液进入下步处理，残留固体为碳粉，干燥后回收；

3)步骤2)的酸洗液通过脱氟塔真空脱除氟化氢，氟化氢和水蒸气混合气体从塔顶分离，冷凝形成氢氟酸产品,氢氟酸浓度为35～46％；

4)步骤3)中脱氟塔内酸洗液采用浓度为30％的NaOH溶液调节pH值，使其中的铝形成Al(OH)3沉淀出来，过滤回收固体Al(OH)

5)将上步过滤的滤液通过蒸发浓缩回收Na

上述本发明的方法，优选的，步骤1)中所述过筛为10目，未达到细度的颗粒再返回碾磨，直达到10目粒；

上述本发明的方法，优选的，步骤2)中所述硫酸的浓度为40％，加入量为阳极碳渣质量的1.2倍；

上述本发明的方法，优选的，步骤3)中脱氟塔的真空压力为10kpa；

上述本发明的方法，优选的，步骤3)中回收的氢氟酸浓度为35～46％；

上述本发明的方法，优选的，步骤4)中，所述pH值为10～10.5。

在一实施方案中，本发明的一种从阳极碳渣中回收氟的方法，包括以下步骤：

1)除去金属及氧化物:将阳极碳渣采用球磨机充分碾磨，将残留于碳渣中的金属、金属氧化物碾磨成薄片后通过筛分分离，除去并回收金属及氧化物，剩余的粉末物质主要为氟化盐和碳；

2)碳粉回收：筛分后的粉末固体进入振动酸洗床，加入硫酸与其充分反应，将氟化盐充分转化成硫酸盐及氟化氢水溶液，然后通过板框过滤分离得到不溶的固体碳粉，经干燥后作为碳粉产品回收，滤液为酸洗液进入下一步处理；

3)氟化氢回收：酸洗液通过脱氟塔在真空条件下充分脱除氟化氢，氟化氢和水蒸气混合气从塔顶分离，冷凝形成氢氟酸产品。

4)铝回收：完成氢氟酸回收后的酸洗液采用NaOH溶液调节PH值，使其中的铝产生Al(OH)

5)钠盐回收：将步骤4)过滤的滤液蒸发浓缩回收Na

在一实施方案中，本发明的一种从阳极碳渣中回收氟的方法，包括以下步骤：

1)将阳极碳渣采用球磨机充分碾磨，将残留于碳渣中的金属、金属氧化物碾磨成薄片后通过筛分分离，除去金属和金属氧化物，剩余的粉末物质是成分主要为氟化盐和碳的阳极碳渣；

2)步骤1)中筛分后的阳极碳渣固体粉末加入振动酸洗床，加入为阳极碳渣质量的1.2倍的40％硫酸与其充分反应，将氟化盐充分转化成硫酸盐及氟化氢水溶液，然后通过板框过滤分离得到不溶的碳粉，经干燥后回收碳粉产品，滤液为酸洗液；

3)步骤2)中的酸洗液通过脱氟塔在10kpa真空条件下充分脱除氟化氢，氟化氢和水蒸气混合气体从塔顶分离，冷凝形成氢氟酸产品,氢氟酸浓度为35～46％；

4)步骤3)中脱除氟化氢后的酸洗液采用浓度为30％的NaOH溶液调节pH值＝10～0.5，使其中的铝以Al(OH)

5)步骤4)的过滤滤液通过蒸发浓缩回收Na

本发明的方法，其优势在于：

1、本发明的方法可以实现阳极碳渣全部物质的回收；

2、本发明的方法回收得到的产品均为单一物质，分别为铝片、碳粉、氢氟酸、氢氧化铝、硫酸钠，产品纯度高，应用市场广泛；

3、本发明的方法采用真空条件脱除氟化氢，与水蒸气混合冷凝直接形成氢氟酸水溶液。

具体实施方式

以下实施例公是公是代表性，用于进一步说明和理解本发明的精神实质不以任何方式限制本发明的范围，任何在本发明的精神实质内进行简单的变通和修饰，都属于本发明的范围。

实施例1阳极碳渣回收

工艺步骤：

1、回收金属和金属氧化物

将阳极碳渣采用球磨机充分碾磨，将残留于碳渣中的金属和金属氧化物碾磨成薄片，通过10目筛，分离、除去并回收金属和金属氧化物，剩余的粉末物质主要为氟化盐和碳，未过筛的粗颗粒可返回再碾磨，过10目筛。

2、回收碳粉

筛分后的粉末固体加入振动酸洗床，加入40％浓度的硫酸与其充分反应，然后通过板框过滤分离得到不溶的碳粉，过滤，得到的固体经干燥后，回收碳粉产品，滤液为酸洗液，进入下一步处理。

3、回收氢氟酸

将上步的酸洗液通过脱氟塔在10kpa真空条件下充分脱除氟化氢，氟化氢和水蒸气的混合气体从塔顶分离，冷凝形成氢氟酸产品,氢氟酸浓度为35～46％(根据回收后需实际需要可调节浓度)，收率在92～97％范围。

4、回收氢氧化铝

将上步完成脱除氟化氢的酸洗液采用浓度为30％的NaOH溶液调节pH值至10～0.5范围，使其中的铝全部以Al(OH)

5、回收硫酸钠

将步骤4的过滤的滤液通过蒸发浓缩分离得到Na