【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于有色鋁冶煉回收，具體地說，涉及一種電解質渣的處理方法。
技術介紹
1、電解質渣作為電解鋁生產流程中不可避免產生的固體廢棄物，其構成復雜且對環境及人體健康構成潛在威脅。在鋁電解作業中，陽極與陰極材料的逐漸消耗、電解質的化學反應與分解，共同導致了大量廢渣的形成。這些廢渣主要包含炭、na3alf6(氟鋁酸鈉)、naf(氟化鈉)、caf2(氟化鈣)、nacn(氰化鈉)、al2o3(三氧化二鋁)等成分。
2、氟化物具有強烈的腐蝕性，對環境和人體健康構成威脅，因此電解質渣屬于危險廢物，必須進行無害化處理。電解質渣在進行無害化處理前，通常會先通過高溫焙燒處理。
3、高溫焙燒過程中，電解質渣中的炭質成分轉化為二氧化碳(co2)，氰化物在高溫條件下分解為無毒或低毒氣體，有效縮減了廢渣體積，進而降低了后續處理與處置的成本。焙燒后的電解質渣的主要成分含有氟、鋁、鈉、氧等元素，主要成分包含caf2、naf、na3alf6、al2o3、al3f14(亞冰晶石)、fe2o3(三氧化二鐵)等，可以通過添加鈣鹽、酸浸、堿浸等方式除去氟元素，從而實現無害化處理。
4、①添加鈣鹽：通過向焙燒后的渣中添加鈣鹽，如石灰石或氯化鈣，進行化學反應，使氟化物轉化為難溶于水的氟化鈣(caf2)沉淀，從而去除氟元素。
5、②酸浸：使用酸性含鐵溶液對焙燒后的渣進行浸出，使難溶氟化物轉化為可溶性氟化物，進而實現氟的提取。
6、③堿浸：通過堿浸處理焙燒后的渣，使氟化物與堿反應生成可溶性氟化物，然后通過蒸發結晶等
7、但是，上述幾種除氟的方法存在如下不足：
8、①添加鈣鹽：產生的caf2顆粒較細小，沉降速度慢，需要較長的沉降時間和較大的沉降空間，這直接影響處理效率。此外，細小顆粒的有效分離還需依賴高效的過濾或離心技術，這無疑增加了設備的復雜度和操作難度，使得添加鈣鹽除氟的整體效率不盡如人意。
9、②酸浸：酸浸后需要對浸出液進行進一步的處理，如中和、沉淀、回收等，這些步驟不僅增加了化學試劑的消耗，還引入了額外的設備需求，從而抬高了處理成本。
10、③堿浸：堿浸過程繁瑣，涵蓋預處理、堿浸、過濾、洗滌、干燥等多個環節，每個環節均需精確控制，顯著提升了操作的復雜性。加之堿浸所用堿液(如氫氧化鈉)成本高昂，且整個流程耗水量大、能源消耗高，進一步推高了整體處理成本。
11、綜上所述，現有除氟方法在處理效率、成本控制及操作簡便性方面均存在不足。因此，開發一種既能高效又經濟地實現電解質渣無害化處理的新方法顯得尤為重要。
技術實現思路
1、針對現有技術的不足，本專利技術的目的在于提供一種電解質渣的處理方法。
2、為實現前述專利技術目的，本專利技術采用的技術方案包括：
3、一方面，一種電解質渣的處理方法，包括如下步驟：
4、預處理：將電解質渣磨成粉末后進行燃燒處理，得到余渣；
5、混合：將余渣磨成粉末后加入處理藥粉，然后混合均勻得到混合粉末；
6、加熱反應：加熱混合粉末，收集產生的尾氣，反應結束后加水溶解過濾得到含鋁沉淀；
7、所述處理藥粉為酸性粉末，所述處理藥粉包含銨根離子。
8、本專利技術中，處理藥粉與余渣中的物質發生的反應，用離子方程式表示包括如下：
9、f-+nh4+＝nh4f↑，
10、alf63-+3h+＝alf3+3hf，
11、al3f14+5h+＝3alf3+5hf，
12、fe2o3+6h+＝2fe3++3h2o，
13、部分al2o3發生如下反應：
14、6hf+al2o3＝2alf3+h2o↑。
15、本專利技術中，酸性粉末與鈉元素最終形成鈉鹽，鈉鹽的溶解度較高，而在25℃時，氟化鋁在水中的溶解度為0.559g，氟化鋁的溶解度較小，通過加水溶解過濾即可分離氟化鋁與鈉鹽。
16、優選的，所述酸性粉末中的酸根離子包含硫酸根離子、硫酸氫根離子、磷酸根離子、磷酸一氫根離子、磷酸二氫根離子中的一種或者多種。
17、本專利技術中，硫酸根離子、硫酸氫根離子最終轉化為na2so4(硫酸鈉)，磷酸根離子、磷酸一氫根離子、磷酸二氫根離子最終轉化為na3po4(磷酸三鈉)。
18、本專利技術中，處理藥粉選自硫酸/硫酸銨、硫酸氫銨(nh4hso4)、磷酸一氫銨((nh4)hpo4)、磷酸二氫銨(nh4h2po4)、磷酸/磷酸三銨((nh4)3po4)、磷酸/磷酸一氫銨、磷酸/磷酸二氫銨中的一種或者多種。
19、優選的，所述處理藥粉為硫酸氫銨粉末。
20、優選的，所述處理藥粉中陰離子所帶的負電荷的總量與所述余渣中鈉離子的數量相等。
21、本專利技術中，處理藥粉剛好能夠全部形成鈉鹽，有利于鈉鹽與氟化鋁的分離。
22、優選的，所述加熱反應中加熱溫度為350℃～700℃。
23、本專利技術中，加熱溫度為350℃～700℃，水分、氟化銨能夠揮發，有利于氟化鋁的生成。
24、本專利技術中，na2so4分解溫度約為1000℃以上，na3po4分解溫度約為1340℃，加熱溫度為350℃～700℃時，na2so4和na3po4能夠穩定存在。
25、本專利技術中，在25℃時，na2so4的溶解度為19.5g，na3po4的溶解度為14.5g，na2so4和na3po4的溶解度均大于氟化鋁，通過加水溶解過濾的方式即可分離出氟化鋁。
26、優選的，所述加熱反應中加熱時長為0.5h～1h。
27、優選的，所述加熱反應步驟中，反應結束后加水溶解得到的溶液的ph為4～6。
28、本專利技術中，三氧化二鋁在ph為4～6的條件下相對穩定，三氧化二鋁很難與酸發生反應，鋁離子不易溶出。
29、本專利技術中，在酸性環境下，冰晶石容易分解，氟元素與鋁元素傾向于生成氟化鋁，從而有利于含鋁沉淀的產生。
30、本專利技術中，反應結束后加水溶解得到的溶液的ph選擇4、4.5、5、5.5、6中的一種。
31、本專利技術中，反應結束后加水溶解得到的溶液的ph具體為5。
32、優選的，所述含鋁沉淀包括氟化鋁。
33、優選的，所述含鋁沉淀包括三氧化二鋁。
34、優選的，所述尾氣包括氟化銨。
35、本專利技術中，氟化銨與氟化氫相比，氟化氫是一種有毒氣體，氟化氫具有較高的反應活性和腐蝕性，對呼吸道和眼睛有強烈刺激作用；而氟化銨相對更穩定，易于處理和儲存。另外，氟化銨是一種有價值的化工原料，可用于制備其他氟化物，如氟化氫銨、氟化鋁等。通過轉化過程，可以實現氟資源的循環利用，減少對自然資源的依賴。
36、本專利技術中，通過引入銨根離子結合過量的氟離子，使得反應過程減少氟化氫排放。
37、優選的，所述余渣磨成粉末后的粒徑大于所述處理藥粉的粒徑。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種電解質渣的處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述酸性粉末中的酸根離子包含硫酸根離子、硫酸氫根離子、磷酸根離子、磷酸一氫根離子、磷酸二氫根離子中的一種或者多種。
3.根據權利要求2所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述處理藥粉為硫酸氫銨粉末。
4.根據權利要求1所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述處理藥粉中陰離子所帶的負電荷的總量與所述余渣中鈉離子的數量相等。
5.根據權利要求1所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述加熱反應中加熱溫度為350℃～700℃；
6.根據權利要求1所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述加熱反應步驟中，反應結束后加水溶解得到的溶液的pH為4～6；
7.根據權利要求1所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述余渣磨成粉末后的粒徑大于所述處理藥粉的粒徑。
8.根據權利要求7所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：余渣磨成粉末后的粒徑為50目～400目。
【技術特征摘要】
1.一種電解質渣的處理方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述酸性粉末中的酸根離子包含硫酸根離子、硫酸氫根離子、磷酸根離子、磷酸一氫根離子、磷酸二氫根離子中的一種或者多種。
3.根據權利要求2所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述處理藥粉為硫酸氫銨粉末。
4.根據權利要求1所述的一種電解質渣的處理方法，其特征在于：所述處理藥粉中陰離子所帶的負電荷的總量與所述余渣中鈉離子的數量相等。
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉慧勇，金文駿，
申請(專利權)人：蘇州睿熠新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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