權(quán)利要求

1.一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，其包括浸出槽、第一過濾機、第一二氧化碳反應(yīng)釜、第二過濾機、第一濃縮器、高溫水解槽、降溫器、萃取槽、第一漿化槽、浸鈣槽、第三過濾機、氯化鈣凈化槽，所述浸出槽的進口連通有堿性鈣給料管和廢冰晶石粉給料管，所述浸出槽的出口與所述第一過濾機的進口連通，所述第一過濾機的液相出口與所述第一二氧化碳反應(yīng)釜的進口連通，所述第一二氧化碳反應(yīng)釜的出口與所述第二過濾機的進口連通，所述第二過濾機的出口與所述第一濃縮器的進口連通，所述第一濃縮器的液相出口與所述高溫水解槽的進口連通，所述高溫水解槽的出口與所述降溫器的進口連通，所述降溫器的出口與所述萃取槽的進口連通，所述萃取槽的第一出口與碳酸鈉儲罐的進口連通;所述第二過濾機的固相出口、所述第一濃縮器的固相出口以及所述萃取槽的第二出口均與鋰鹽溶液儲罐的進口連通;所述第一過濾機的固相出口與所述第一漿化槽的進口連通，所述第一漿化槽的出口與所述浸鈣槽的進口連通，所述浸鈣槽的頂部連通有鹽酸給料管;所述浸鈣槽的出口與所述第三過濾機的進口連通，所述第三過濾機的固相出口連通有氟化鈣排出管，所述第三過濾機的液相出口與所述氯化鈣凈化槽的進口連通，所述氯化鈣凈化槽的排液口與氯化鈣溶液儲罐的進口連通。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，所述碳酸鈉儲罐的出口與第二濃縮器的進口連通，所述第二濃縮器的固相出口與加熱攪拌槽的進口連通，所述加熱攪拌槽的出口與第一離心機的進口連通，所述第一離心機的固相出口與干燥機的進口連通，所述干燥機的出口連通有重質(zhì)碳酸鈉排放管。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，所述第二濃縮器的液相出口與第一三通管的進口連通，所述第一三通管的一個出口與所述第二濃縮器的進口連通，所述第一三通管的另一個出口與高鉀結(jié)晶母液儲罐的進口連通。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，所述第一離心機的液相出口與第二三通管的進口連通，所述第二三通管的一個出口與所述第二濃縮器的進口連通，所述第二三通管的另一個出口與高鉀結(jié)晶母液儲罐的進口連通。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，所述氟化鈣排出管的出口與第二漿化槽的進口連通，所述第二漿化槽的出口與堿浸攪拌槽的進口連通，所述堿浸攪拌槽的頂部連通有氫氧化鈉給料管，所述堿浸攪拌槽的出口與第四過濾機的進口連通，所述第四過濾機的固相出口連通有高品位氟化鈣排放管。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，所述第四過濾機的液相出口與第二二氧化碳反應(yīng)釜的進口連通，所述第二二氧化碳反應(yīng)釜的出口與第五過濾機的進口連通，所述第五過濾機的固相出口連通有氫氧化鋁排放管。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，所述第五過濾機的液相出口與碳酸鈉儲罐的進口連通。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，所述第一過濾機為第一過濾洗滌一體機，所述第一過濾洗滌一體機的洗水出口與所述浸出槽的進口連通。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，所述第五過濾機為第五過濾洗滌一體機，所述第五過濾洗滌一體機的洗水出口與所述第二漿化槽的進口連通。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域：

[0001]本發(fā)明涉及電解鋁廠固廢處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地說涉及一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

[0002]電解鋁廠產(chǎn)出的含冰晶石固體廢棄物主要有大修渣、陰極碳塊、陽極碳塊、殼面塊、電解質(zhì)五類，其中大修渣除主要成分Na3AlF6和Na4Fe(CN)6外就是耐火磚，陰極碳塊、陽極碳塊除主要成分Na3AlF6、Na2LiAlF6和Na4Fe(CN)6外就是碳粉，殼面塊主要成分是Na3AlF6和金屬鋁，電解質(zhì)主要成分是Na3AlF6和Na2LiAlF6。

[0003]目前，針對電解鋁廠產(chǎn)出的固廢，主要處理工藝是通過硫酸或鹽酸進行酸浸，提取鋰鹽，鈉離子被置換成低價的氯化鈉或硫酸鈉，而碳和氟無法回收，作為二次固廢處理;并且，陰極碳塊、陽極碳塊和大修渣中含有氟和氰，酸浸時會產(chǎn)生劇毒氣體氰化氫，和強腐蝕性氣體氟化氫，存在極高的安全風(fēng)險。

發(fā)明內(nèi)容：

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)。

[0005]本發(fā)明由如下技術(shù)方案實施：一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其特征在于，其包括浸出槽、第一過濾機、第一二氧化碳反應(yīng)釜、第二過濾機、第一濃縮器、高溫水解槽、降溫器、萃取槽、第一漿化槽、浸鈣槽、第三過濾機、氯化鈣凈化槽，所述浸出槽的進口連通有堿性鈣給料管和廢冰晶石粉給料管，所述浸出槽的出口與所述第一過濾機的進口連通，所述第一過濾機的液相出口與所述第一二氧化碳反應(yīng)釜的進口連通，所述第一二氧化碳反應(yīng)釜的出口與所述第二過濾機的進口連通，所述第二過濾機的出口與所述第一濃縮器的進口連通，所述第一濃縮器的液相出口與所述高溫水解槽的進口連通，所述高溫水解槽的出口與所述降溫器的進口連通，所述降溫器的出口與所述萃取槽的進口連通，所述萃取槽的第一出口與碳酸鈉儲罐的進口連通;所述第二過濾機的固相出口、所述第一濃縮器的固相出口以及所述萃取槽的第二出口均與鋰鹽溶液儲罐的進口連通;所述第一過濾機的固相出口與所述第一漿化槽的進口連通，所述第一漿化槽的出口與所述浸鈣槽的進口連通，所述浸鈣槽的頂部連通有鹽酸給料管;所述浸鈣槽的出口與所述第三過濾機的進口連通，所述第三過濾機的固相出口連通有氟化鈣排出管，所述第三過濾機的液相出口與所述氯化鈣凈化槽的進口連通，所述氯化鈣凈化槽的排液口與氯化鈣溶液儲罐的進口連通。

[0006]進一步的，所述碳酸鈉儲罐的出口與第二濃縮器的進口連通，所述第二濃縮器的固相出口與加熱攪拌槽的進口連通，所述加熱攪拌槽的出口與第一離心機的進口連通，所述第一離心機的固相出口與干燥機的進口連通，所述干燥機的出口連通有重質(zhì)碳酸鈉排放管。

[0007]進一步的，所述第二濃縮器的液相出口與第一三通管的進口連通，所述第一三通管的一個出口與所述第二濃縮器的進口連通，所述第一三通管的另一個出口與高鉀結(jié)晶母液儲罐的進口連通。

[0008]進一步的，所述第一離心機的液相出口與第二三通管的進口連通，所述第二三通管的一個出口與所述第二濃縮器的進口連通，所述第二三通管的另一個出口與高鉀結(jié)晶母液儲罐的進口連通。

[0009]進一步的，所述氟化鈣排出管的出口與第二漿化槽的進口連通，所述第二漿化槽的出口與堿浸攪拌槽的進口連通，所述堿浸攪拌槽的頂部連通有氫氧化鈉給料管，所述堿浸攪拌槽的出口與第四過濾機的進口連通，所述第四過濾機的固相出口連通有高品位氟化鈣排放管。

[0010]進一步的，所述第四過濾機的液相出口與第二二氧化碳反應(yīng)釜的進口連通，所述第二二氧化碳反應(yīng)釜的出口與第五過濾機的進口連通，所述第五過濾機的固相出口連通有氫氧化鋁排放管。

[0011]進一步的，所述第五過濾機的液相出口與碳酸鈉儲罐的進口連通。

[0012]進一步的，所述第一過濾機為第一過濾洗滌一體機，所述第一過濾洗滌一體機的洗水出口與所述浸出槽的進口連通。

[0013]進一步的，所述第五過濾機為第五過濾洗滌一體機，所述第五過濾洗滌一體機的洗水出口與所述第二漿化槽的進口連通。

[0014]本發(fā)明的優(yōu)點：(1)采用堿性鈣與廢冰晶石混合進行堿性浸出，且采用高溫水解脫除了溶液中的氰化物，沒有氰化氫和氟化氫氣體生成，提高安全性;(2)利用電石渣、氫氧化鈣或氧化鈣等廉價的堿性鈣作為輔料進行電解鋁廠產(chǎn)固廢的堿浸回收，減少酸的使用，極大的降低了回收成本;(3)利用該系統(tǒng)，可以對廢冰晶石中的鈉、鋁、鋰、氟等有效成分進行回收利用，并且分離出的氟化鈣主含量高，可作為螢石粉售賣，極大的減少了固廢堆存量，提高了經(jīng)濟效益。

附圖說明：

[0015]圖1為本實施例的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

[0016]浸出槽1、第一過濾機2、第一二氧化碳反應(yīng)釜3、第二過濾機4、第一濃縮器5、高溫水解槽6、降溫器7、萃取槽8、第一漿化槽9、浸鈣槽10、第三過濾機11、氯化鈣凈化槽12、堿性鈣給料管13、廢冰晶石粉給料管14、鋰鹽溶液儲罐15、鹽酸給料管16、氟化鈣排出管17、碳酸鈉儲罐18、氯化鈣溶液儲罐19、第二濃縮器20、加熱攪拌槽21、第一離心機22、干燥機23、重質(zhì)碳酸鈉排放管24、高鉀結(jié)晶母液儲罐25、第一三通管26、第二三通管27、第二漿化槽28、堿浸攪拌槽29、氫氧化鈉給料管30、第四過濾機31、高品位氟化鈣排放管32、第二二氧化碳反應(yīng)釜33、第五過濾機34、氫氧化鋁排放管35。

具體實施方式：

[0017]在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，如出現(xiàn)術(shù)語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等，其指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，如出現(xiàn)術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

[0018]如圖1所示，一種電解鋁廠產(chǎn)固廢堿浸回收系統(tǒng)，其包括浸出槽1、第一過濾機2、第一二氧化碳反應(yīng)釜3、第二過濾機4、第一濃縮器5、高溫水解槽6、降溫器7、萃取槽8、第一漿化槽9、浸鈣槽10、第三過濾機11、氯化鈣凈化槽12，浸出槽1的進口連通有堿性鈣給料管13和廢冰晶石粉給料管14，浸出槽1的出口與第一過濾機2的進口連通，第一過濾機2的液相出口與第一二氧化碳反應(yīng)釜3的進口連通，第一二氧化碳反應(yīng)釜3的出口與第二過濾機4的進口連通，第二過濾機4的出口與第一濃縮器5的進口連通，第一濃縮器5的液相出口與高溫水解槽6的進口連通，高溫水解槽6的出口與降溫器7的進口連通，降溫器7的出口與萃取槽8的進口連通，萃取槽8的第一出口與碳酸鈉儲罐18的進口連通;第二過濾機4的固相出口、第一濃縮器5的固相出口以及萃取槽8的第二出口均與鋰鹽溶液儲罐15的進口連通;第一過濾機2的固相出口與第一漿化槽9的進口連通，第一漿化槽9的出口與浸鈣槽10的進口連通，浸鈣槽10的頂部連通有鹽酸給料管16;浸鈣槽10的出口與第三過濾機11的進口連通，第三過濾機11的固相出口連通有氟化鈣排出管17，第三過濾機11的液相出口與氯化鈣凈化槽12的進口連通，氯化鈣凈化槽12的排液口與氯化鈣溶液儲罐19的進口連通。

[0019]碳酸鈉儲罐18的出口與第二濃縮器20的進口連通，第二濃縮器20的固相出口與加熱攪拌槽21的進口連通，加熱攪拌槽21的出口與第一離心機22的進口連通，第一離心機22的固相出口與干燥機23的進口連通，干燥機23的出口連通有重質(zhì)碳酸鈉排放管24。

[0020]第二濃縮器20的液相出口與第一三通管26的進口連通，第一三通管26的一個出口與第二濃縮器20的進口連通，第一三通管26的另一個出口與高鉀結(jié)晶母液儲罐25的進口連通。

[0021]第一離心機22的液相出口與第二三通管27的進口連通，第二三通管27的一個出口與第二濃縮器20的進口連通，第二三通管27的另一個出口與高鉀結(jié)晶母液儲罐25的進口連通。

[0022]氟化鈣排出管17的出口與第二漿化槽28的進口連通，第二漿化槽28的出口與堿浸攪拌槽29的進口連通，堿浸攪拌槽29的頂部連通有氫氧化鈉給料管30，堿浸攪拌槽29的出口與第四過濾機31的進口連通，第四過濾機31的固相出口連通有高品位氟化鈣排放管32。

[0023]第四過濾機31的液相出口與第二二氧化碳反應(yīng)釜33的進口連通，第二二氧化碳反應(yīng)釜33的出口與第五過濾機34的進口連通，第五過濾機34的固相出口連通有氫氧化鋁排放管35。

[0024]第五過濾機34的液相出口與碳酸鈉儲罐18的進口連通。

[0025]第一過濾機2為第一過濾洗滌一體機，第一過濾洗滌一體機的洗水出口與浸出槽1的進口連通。

[0026]第五過濾機34為第五過濾洗滌一體機，第五過濾洗滌一體機的洗水出口與第二漿化槽28的進口連通。

[0027]在對電解鋁廠產(chǎn)固廢進行堿性鈣浸出之前，先將電解廠含冰晶石固廢塊料混合破碎后去除其中的單質(zhì)鋁和單質(zhì)鐵，然后細(xì)磨成小于200目的粉料，之后將粉料進行浮選去除碳粉，得到廢冰晶石粉原料;然后利用本系統(tǒng)進行回收，具體回收過程如下：

[0028]S1：堿性鈣浸出

[0029]通過堿性鈣給料管13和廢冰晶石粉給料管14分別向浸出槽1中送入堿性鈣(電石渣、氫氧化鈣或氧化鈣)和廢冰晶石粉，本實施例中送入的堿性鈣為氫氧化鈣，發(fā)生如下浸出反應(yīng)：

[0030]2Na3AlF6+7Ca(OH)2=6NaOH+6CaF2↓+CaAl2(OH)8↓

[0031]2Li3AlF6+7Ca(OH)2=6LiOH+6CaF2↓+CaAl2(OH)8↓

[0032]2LiF+Ca(OH)2=LiOH+CaF2↓

[0033]Na4Fe(CN)6+3NaOH=6NaCN+Fe(OH)3↓

[0034]Na3AlF6+2Ca(OH)2=2NaF↓+NaAlO2+2CaF2↓+2H2O

[0035]2KF+Ca(OH)2=2KOH+CaF2↓

[0036]浸出槽1內(nèi)反應(yīng)后的混合漿料送到第一過濾機2進行固液分離，獲得以NaF、CaF2、CaAl2(OH)8和Fe(OH)3為主的堿浸渣，以及以NaOH、LiOH、NaAlO2和NaCN為主的堿浸液;

[0037]第一過濾機2選用過濾洗滌一體機，排出的洗水送回到浸出槽1中進行循環(huán)處理。

[0038]S2：堿浸液處理

[0039]首先，將堿浸液送到第一二氧化碳反應(yīng)釜3中并通入二氧化碳，二氧化碳與堿浸液發(fā)生如下反應(yīng)：

[0040]CO2+2NaOH=Na2CO3+H2O

[0041]CO2+2LiOH=Li2CO3↓+H2O

[0042]2NaAlO2+CO2+3H2O=2Al(OH)3↓+Na2CO3

[0043]2KOH+CO2=K2CO3+H2O

[0044]然后，將第一二氧化碳反應(yīng)釜3排出的混合漿料送到第二過濾機4中，分離出含有氫氧化鋁的粗制碳酸鋰溶液送到鋰鹽溶液儲罐15中;第二過濾機4分離出的濾液送到第一濃縮器5中，進行蒸發(fā)結(jié)晶使微溶在第一碳酸鈉溶液中的碳酸鋰過飽和析出之后送到鋰鹽溶液儲罐15中，之后將第一濃縮器5排出的母液送到高溫水解槽6中;

[0045]通過高溫水解槽6對溶液進行加熱，使溶液中的氰化鈉轉(zhuǎn)換為甲酸鈉，反應(yīng)方程式如下：

[0046]NaCN+2H2O=HCOONa+NH3↑

[0047]接著，將高溫水解槽6排出的溶液送到降溫器7降溫后送到萃取槽8中，加入堿性萃取劑進行鋰的萃取，將萃取出的鋰鹽溶液送到鋰鹽溶液儲罐15中，剩余的溶液則送到碳酸鈉儲罐18暫存;

[0048]之后將碳酸鈉儲罐18暫存的溶液送到第二濃縮器20中進行蒸發(fā)結(jié)晶，利用碳酸鈉和碳酸鉀結(jié)晶溫度的不同，結(jié)晶析出一水碳酸鈉并送到加熱攪拌槽21進行加熱攪拌，脫除結(jié)晶水得到含有碳酸鈉固體和碳酸鈉飽和溶液經(jīng)第一離心機22進行離心分離，分離出的碳酸鈉經(jīng)干燥機23干燥得到重質(zhì)碳酸鈉產(chǎn)品，之后經(jīng)重質(zhì)碳酸鈉排放管24排出;

[0049]當(dāng)?shù)诙饪s器20、第一離心機22分離出的碳酸鈉飽和母液的鉀含量低于100g/L時，則送回到碳酸鈉儲罐18，之后重新進入第二濃縮器20進行循環(huán)結(jié)晶處理;當(dāng)?shù)诙饪s器20、第一離心機22分離出的碳酸鈉飽和母液的鉀含量高于100g/L時，則送到高鉀結(jié)晶母液儲罐25，之后進行碳酸鉀的回收處理。

[0050]S3：堿浸渣處理

[0051]首先將第一過濾機2過濾出的堿浸渣送到第一漿化槽9中加氯化鈣溶液混合制漿，之后送到浸鈣槽10中，并通過鹽酸給料管16加入鹽酸，發(fā)生如下反應(yīng)：

[0052]CaAl2(OH)8+2HCl=2Al(OH)3↓+CaCl2+2H2O

[0053]CaCl2+2NaF=2NaCl+CaF2↓

[0054]Fe(OH)3+3HCl=FeCl3+3H2O

[0055]Al(OH)3+3HCl=AlCl3+3H2O

[0056]接著，將第一漿化槽9排出的低品位氟化鈣漿料送到浸鈣槽10加入鹽酸，之后經(jīng)第三過濾機11進行固液分離，分離出的溶解有氯化鐵和少量氯化鋁的氯化鈣溶液送到氯化鈣凈化槽12中，并向氯化鈣凈化槽12中加入氫氧化鈣沉淀氯化鈣溶液中的鐵鋁渣，得到的凈化氯化鈣溶液存儲在氯化鈣溶液儲罐19中;

[0057]第三過濾機11分離出的固相送到第二漿化槽28中加水制得中品位氟化鈣漿料，之后送到堿浸攪拌槽29中并通過氫氧化鈉給料管30加入氫氧化鈉溶液，將氫氧化鋁轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，將氯化鐵轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵，反應(yīng)方程式如下：

[0058]Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O

[0059]之后，將堿浸攪拌槽29中的漿料送到第四過濾機31中，分離出含有少量Fe(OH)3的高品位氟化鈣;

[0060]第四過濾機31分離出的溶液送到第二二氧化碳反應(yīng)釜33中并通入二氧化碳，將NaAlO2轉(zhuǎn)化為氫氧化鋁，反應(yīng)方程式如下：

[0061]2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(OH)3↓

[0062]2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O

[0063]將第二二氧化碳反應(yīng)釜33排出的漿料送到第五過濾機34進行固液分離，得到氫氧化鋁產(chǎn)品和碳酸鈉母液，分離出的碳酸鈉母液送到碳酸鈉儲罐18，之后進入后系統(tǒng)進行碳酸鈉的回收。

[0064]第四過濾機31選用過濾洗滌一體機，排出的洗水送到第二漿化槽28用于制漿。

[0065]最后應(yīng)說明的是：以上各實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述各實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進行等同替換;而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。

說明書附圖(1)