电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备

174 编辑：中冶有色技术网来源：山西翌佳环保科技有限公司

2024-01-11 15:49:58

权利要求书： 1.一种电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备，其特征在于，包括输送机、硫酸化焙烧炉、焙砂输送机和吸收塔，其中，所述输送机与硫酸化焙烧炉相连接，所述硫酸化焙烧炉与所述吸收塔相连接，所述输送机用以将混合的电解铝废渣与浓硫酸输向所述硫酸化焙烧炉内，所述焙砂输送机设置在所述硫酸化焙烧炉排砂口的下方，所述吸收塔用以吸收所述硫酸化焙烧炉内产生的氟化氢气体。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述硫酸化焙烧炉包括焙烧炉尾部密封室、炉体以及焙烧炉头部密封室，所述焙烧炉尾部密封室、所述炉体以及所述焙烧炉头部密封室依次相连接，所述焙烧炉尾部密封室连接所述输送机和燃气管，所述焙烧炉头部密封室的底部设置所述排砂口，所述焙烧炉头部密封室的顶部与所述吸收塔相连接。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述炉体呈圆筒状且所述炉体沿所述焙烧炉尾部密封室到所述焙烧炉头部密封室的方向向下倾斜设置。

4.根据权利要求3所述的设备，其特征在于，所述炉体的倾斜角度范围为1°～4°。

5.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述设备还包括旋转支撑装置，所述旋转支撑装置支撑所述炉体，且所述旋转支撑装置能带动所述炉体旋转。

6.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述设备还包括供电解铝废渣装置、供浓硫酸装置以及螺旋搅拌机，所述螺旋搅拌机上设置有送料斗，所述螺旋搅拌机排出端与所述输送机相连接。

7.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供电解铝废渣装置包括料仓、圆盘给料机以及皮带输送机，所述圆盘给料机设置在所述料仓的下方，所述皮带输送机用以将所述圆盘给料机的物料输送至所述螺旋搅拌机上的送料斗。

8.根据权利要求6所述的设备，其特征在于，所述供浓硫酸装置包括浓硫酸储罐、硫酸泵以及硫酸计量槽，所述硫酸泵设置在所述浓硫酸储罐和所述硫酸计量槽连接的管路上，所述硫酸计量槽上连接排液管，所述排液管连接所述螺旋搅拌机，所述排液管设置有控制阀和流量计。

9.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述吸收塔为两个以上且各所述吸收塔依次相连接，其中相邻的两个所述吸收塔之间设置有引风机。

10.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述硫酸化焙烧炉与所述吸收塔之间还设置重力除尘器。

说明书：电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备技术领域[0001] 本实用新型涉及回收电解铝废渣技术领域，尤其是涉及一种电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备。背景技术[0002] 电解铝厂含锂的电解铝废渣主要含有氟化锂、氟化钠、氟化铝、三氧化二铝、还有少量的钙和二氧化硅等，一般含锂在1.5?3.5％，随着新能源的兴起对锂资源需求越来越大，因此对电解铝厂产生大量的含锂废渣回收锂的综合利用也就越来越重要。采用常规的硫酸浸出法、盐酸浸出法对含锂的电解铝废渣进行处理。[0003] 参见图1，示意出了硫酸浸出法的工艺流程图。①将含锂的电解铝渣进行预处理干燥使含水分小于1％，然后用雷蒙磨磨细到200目；②将磨细的含锂的电解铝渣在搅拌桶内采用液固比3:1的比例，直接用1?5mol的硫酸加热到95℃浸出4小时，使电解铝废渣中的氟化锂、氟化钠与硫酸反应，生成硫酸锂、硫酸钠、和硫酸铝，而电解铝渣中的氟化铝与硫酸没有反应经过滤后而留在渣中，将过滤后的这种渣送渣场堆存；产生的HF气体经石灰水吸收处理生成氟化钙渣送渣场堆存。③过滤后滤液用氢氧化钠中和，使硫酸铝形成氢氧化铝沉淀，硫酸锂生成氢氧化锂溶液与硫酸钠溶液，再过滤后的氢氧化铝经煅烧回收三氧化二铝；④氢氧化锂和硫酸钠溶液进行蒸发浓缩，硫酸钠结晶包装销售，氢氧化锂用碳酸钠转化成碳酸锂，过滤后碳酸锂送下道工序结晶洗涤、干燥，然后包装出厂销售。

[0004] 参见图2，示意出了盐酸浸出法的工艺流程图。①将含锂的电解铝渣进行预处理干燥使含水分小于1％，然后用雷蒙磨磨细到200目。②将磨细的含锂的电解铝渣在搅拌桶内采用液固比3:1的比例，直接用36％的盐酸加热到95℃浸出4小时，使电解铝废渣中的氟化锂、氟化钠与盐酸反应，生成氯化锂、氯化钠、和三氯化铝，而电解铝渣中的氟化铝与盐酸没有反应经过滤后而留在渣中，将过滤后的这种渣送渣场堆存；产生的HF气体经石灰水吸收处理生成氟化钙渣送渣场堆存。③过滤后滤液用氢氧化钠中和，使氯化铝形成氢氧化铝沉淀，氯化锂生成氢氧化锂溶液与氯化钠溶液，再过滤后的氢氧化铝经煅烧回收三氧化二铝。④氢氧化锂和氯化钠溶液经蒸发浓缩，氯化钠结晶析出，氢氧化锂用碳酸钠转化成碳酸锂，过滤后碳酸锂送下道工序结晶洗涤、干燥，然后包装出厂销售。

[0005] 本申请人发现硫酸浸出法、盐酸浸出法对含锂的电解铝废渣进行处理存在以下技术问题：[0006] 1)含锂的电解铝渣中的有价元素F和AlF3等没有得到有效回收；[0007] 2)产生的渣量大，造成二次堆积环境污染；[0008] 3)生产过程产生的经济效益相对差一些。实用新型内容

[0009] 本实用新型的目的在于提供一种电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备，通过设备可以焙烧混合的电解铝废渣和浓硫酸浆液，以回收产生的氟化氢作为制备冰晶石的原料，避免含锂的电解铝渣中的有价元素F和AlF3等没有得到有效回收。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。[0010] 为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：[0011] 本实用新型提供的一种电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备，包括输送机、硫酸化焙烧炉、焙砂输送机和吸收塔，其中，所述输送机与硫酸化焙烧炉相连接，所述硫酸化焙烧炉与所述吸收塔相连接，所述输送机用以将混合的电解铝废渣与浓硫酸输向所述硫酸化焙烧炉内，所述焙砂输送机设置在所述硫酸化焙烧炉排砂口的下方，所述吸收塔用以吸收所述硫酸化焙烧炉内产生的氟化氢气体。[0012] 进一步地，所述硫酸化焙烧炉包括焙烧炉尾部密封室、炉体以及焙烧炉头部密封室，所述焙烧炉尾部密封室、所述炉体以及所述焙烧炉头部密封室依次相连接，所述焙烧炉尾部密封室连接所述输送机和燃气管，所述焙烧炉头部密封室的底部设置所述排砂口，所述焙烧炉头部密封室的顶部与所述吸收塔相连接。[0013] 进一步地，所述炉体呈圆筒状且所述炉体沿所述焙烧炉尾部密封室到所述焙烧炉头部密封室的方向向下倾斜设置。[0014] 进一步地，所述炉体的倾斜角度范围为1°～4°。[0015] 进一步地，所述设备还包括旋转支撑装置，所述旋转支撑装置支撑所述炉体，且所述旋转支撑装置能带动所述炉体旋转。[0016] 进一步地，所述设备还包括供电解铝废渣装置、供浓硫酸装置以及螺旋搅拌机，所述螺旋搅拌机上设置有送料斗，所述螺旋搅拌机排出端与所述输送机相连接。[0017] 进一步地，所述供电解铝废渣装置包括料仓、圆盘给料机以及皮带输送机，所述圆盘给料机设置在所述料仓的下方，所述皮带输送机用以将所述圆盘给料机的物料输送至所述螺旋搅拌机上的送料斗。[0018] 进一步地，所述供浓硫酸装置包括浓硫酸储罐、硫酸泵以及硫酸计量槽，所述硫酸泵设置在所述浓硫酸储罐和所述硫酸计量槽连接的管路上，所述硫酸计量槽上连接排液管，所述排液管连接所述螺旋搅拌机，所述排液管设置有控制阀和流量计。[0019] 进一步地，所述吸收塔为两个以上且各所述吸收塔依次相连接，其中相邻的两个所述吸收塔之间设置有引风机。[0020] 进一步地，所述硫酸化焙烧炉与所述吸收塔之间还设置重力除尘器。[0021] 本实用新型提供一种电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备，包括输送机、硫酸化焙烧炉、焙砂输送机和吸收塔，其中，输送机与硫酸化焙烧炉相连接，硫酸化焙烧炉与吸收塔相连接，输送机用以将混合的电解铝废渣与浓硫酸输向硫酸化焙烧炉内，焙砂输送机设置在硫酸化焙烧炉排砂口的下方，吸收塔用以吸收硫酸化焙烧炉内产生的氟化氢气体。含锂电解铝渣主要成分为LiF、AlF、NaF，少量的为CaO，采用硫酸化焙烧，在硫酸化焙烧炉内控制一定的焙烧温度，使氟离子与浓硫酸反应生成氟化氢气体通过吸收塔用水吸收生成氢氟酸送冰晶石合成工序，避免含锂的电解铝渣中的有价元素F和AlF等没有得到有效回收。附图说明[0022] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。[0023] 图1是现有技术中硫酸浸出法处理电解铝废渣的工艺流程图；[0024] 图2是现有技术中盐酸浸出法处理电解铝废渣的工艺流程图；[0025] 图3是本实用新型实施例提供的电解铝废渣的回收方法的工艺流程图；[0026] 图4是本实用新型实施例提供的电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备的示意图。[0027] 图中1?料仓；2?圆盘给料机；3?皮带输送机；4?送料斗；5?双螺旋搅拌机；6?输送机；7?浓硫酸储罐；8?硫酸泵；9?硫酸计量槽；10?焙烧炉尾部密封室；11?炉体；12?焙烧炉头部密封室；13?焙砂输送机；14?重力除尘器；15?一级吸收塔；16?二级吸收塔；17?引风机；18?三级吸收塔；19?尾气排放管。

具体实施方式[0028] 为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。[0029] 本实用新型提供一种电解铝废渣硫酸化焙烧回收氢氟酸的设备，包括输送机6、硫酸化焙烧炉、焙砂输送机13和吸收塔，其中，输送机6与硫酸化焙烧炉相连接，硫酸化焙烧炉与吸收塔相连接，输送机6用以将混合的电解铝废渣与浓硫酸输向硫酸化焙烧炉内，输送机6优选为螺杆输送机，焙砂输送机13设置在硫酸化焙烧炉排砂口的下方，焙烧炉产出的焙砂(即硫酸铝、硫酸锂、硫酸钠)经焙砂输送机13送入料仓，以用于后续下一水解工序，吸收塔用以吸收硫酸化焙烧炉内产生的氟化氢气体。氟化氢气体通过吸收塔用水吸收生成氢氟酸，氢氟酸送冰晶石合成工序备用。

[0030] 含锂电解铝渣主要成分为LiF、AlF3、NaF，少量的为CaO。采用硫酸化焙烧，在硫酸化焙烧炉内控制一定的焙烧温度，使氟离子与浓硫酸反应生成氟化氢气体通过吸收塔用水吸收生成氢氟酸送冰晶石合成工序，避免含锂的电解铝渣中的有价元素F和AlF3等没有得到有效回收。[0031] 经焙烧后生成的硫酸锂、硫酸铝、硫酸钠等硫酸盐经水解过滤除去钙离子及酸不溶物杂质，再将硫酸锂、硫酸铝和硫酸钠等硫酸盐溶液在搅拌桶内控制一定温度加入氢氧化钠搅拌，使之转化为氢氧化锂和氢氧化铝以及硫酸钠，再经过滤得到硫酸钠和氢氧化锂溶液与氢氧化铝滤渣，滤渣氢氧化铝送冰晶石合成，滤液氢氧化锂和硫酸钠进行碳酸钠转化，氢氧化锂转化成碳酸锂沉淀，过滤后碳酸锂经洗涤、离心机甩干后烘干、包装后产品销售，滤液经三效蒸发器蒸发得到硫酸钠送冰晶石合成工序，经处理产生的氢氟酸与氢氧化铝、硫酸钠放入合成工序搅拌桶内搅拌得到冰晶石沉淀，经过滤、烘干后包装，冰晶石产品销售。[0032] 关于硫酸化焙烧炉的具体结构，如下：硫酸化焙烧炉包括焙烧炉尾部密封室10、炉体11以及焙烧炉头部密封室12，焙烧炉尾部密封室10、炉体11以及焙烧炉头部密封室12依次相连接，炉体11均与焙烧炉尾部密封室10和焙烧炉头部密封室12转动连接，焙烧炉尾部密封室10连接输送机6和燃气管，输送机6和燃气管插入焙烧炉尾部密封室10深入炉体11进料端(炉体11与焙烧炉尾部密封室10连接的一端为进料端、炉体11与焙烧炉头部密封室12连接的一端为处理端)，焙烧炉头部密封室12的底部设置排砂口，焙烧炉头部密封室12的顶部与吸收塔相连接。炉体11呈圆筒状且炉体11沿焙烧炉尾部密封室10到焙烧炉头部密封室12的方向向下倾斜设置。炉体11的倾斜角度范围为1°～4°，优选炉体安装倾角为2°。设备还包括旋转支撑装置，旋转支撑装置支撑炉体，且旋转支撑装置能带动炉体11旋转。

[0033] 关于旋转支撑装置的具体结构，这里不做赘述，采用现有技术即可；关于焙烧炉尾部密封室10和焙烧炉头部密封室12与炉体11的具体连接结构，这里也不做过多赘述，采用现有技术即可。[0034] 关于硫酸化焙烧炉具体的工作参数可如下：可选用28米左右长的炉体11，以每分钟1转的速度运转，炉体11进料端安装有天然气喷嘴，工作时用天然气做热源，控制炉温度200℃?600℃，炉料随着炉体转动从进料端往出料端运动，炉料在炉内运行时间约90分钟。

[0035] 设备还包括供电解铝废渣装置、供浓硫酸装置以及双螺旋搅拌机5，双螺旋搅拌机5上设置有送料斗4，双螺旋搅拌机5排出端与输送机6相连接。供电解铝废渣装置用以向送料斗4供电解铝废渣，供浓硫酸装置用以向双螺旋搅拌机5供浓硫酸。

[0036] 供电解铝废渣装置包括料仓1、圆盘给料机2以及皮带输送机3，圆盘给料机2设置在料仓1的下方，皮带输送机3用以将圆盘给料机2的物料输送至双螺旋搅拌机5上的送料斗4。将进厂的电解铝渣用装载机装入料仓1，通过圆盘给料机2均匀给料，用大倾角皮带运输机3送入双螺旋搅拌机5，然后经双螺旋搅拌机5浆化搅拌，输送至搅拌后的物料输送机6，输送机6优选为螺杆输送机。即双螺旋搅拌机5的排出端与输送机6的进口相连接。关于圆盘给料机2以及皮带输送机3的具体结构，这里不做过多赘述，采用现有技术即可。

[0037] 供浓硫酸装置包括浓硫酸储罐7、硫酸泵8以及硫酸计量槽9，硫酸泵8设置在浓硫酸储罐7和硫酸计量槽9连接的管路上，硫酸计量槽9上连接排液管，排液管连接双螺旋搅拌机5，排液管设置有控制阀和流量计。用硫酸泵8把浓硫酸从硫酸储罐7抽至硫酸计量槽9，经计算所需加入硫酸的量后送入双螺旋搅拌机5与电解铝废渣搅拌浆化。[0038] 吸收塔为两个以上且各吸收塔依次相连接，其中相邻的两个吸收塔之间设置有引风机17。另外，硫酸化焙烧炉与吸收塔之间还设置重力除尘器14。参见图4，示意出了吸收塔的个数为三个且三个吸收塔分别为一级吸收塔15、二级吸收塔16以及三级吸收塔18，二级吸收塔16和三级吸收塔18之间设置引风机17。焙烧炉内产生的氟化氢气体(以及少量的引风机)可通过引风机17抽入重力除尘器14，除尘后依次经过一级吸收塔15、二级吸收塔16以及三级吸收塔18，三级吸收塔18上设置尾气排放管19。[0039] 关于电解铝废渣的回收方法，给出了以下优选的具体实施例：[0040] ①将进厂后的电解铝废渣物料与浓硫酸按1：2.5的比例浆化，然后送硫酸化焙烧炉内控制焙烧温度200℃?600℃焙烧2?3小时，使氟离子与浓硫酸反应生成氟化氢气体通过三级吸收塔用水吸收生成氢氟酸(氢氟酸含HF浓度40％)，氢氟酸送冰晶石合成工序备用；经焙烧后使锂离子、铝离子、钠离子及杂质钙离子等生成硫酸锂、硫酸铝、硫酸钠、硫酸钙等硫酸盐。在硫酸化焙烧炉内发生的化学反应如下：

[0041] 2AlF3+3H2SO4→Al2(SO4)3+6HF↑[0042] 2NaF+H2SO4→Na2SO4+2HF↑[0043] 2LiF+H2SO4→Li2SO4+2HF↑[0044] ②经焙烧后生成的硫酸锂、硫酸铝、硫酸钠、硫酸钙等硫酸盐通过雷蒙磨系膜，然后放入搅拌桶内水解后通过板框压滤机过滤，经过滤后的滤渣就是除去的钙离子及酸不溶物杂质；[0045] ③再将滤液(滤液中主要是硫酸锂、硫酸铝和硫酸钠溶液)送入搅拌桶内控制温度60℃加入氢氧化钠搅拌1小时(这里的温度以及时间，不限于仅为60℃，时间仅为1小时)，使之转化为氢氧化锂和氢氧化铝与硫酸钠，再经板框压滤机过滤得到硫酸钠和氢氧化锂溶液与氢氧化铝沉淀物分离，氢氧化铝送冰晶石合成工序。加入氢氧化钠后发生的化学反应如下：

[0046] Al2(SO4)3+6NaOH→2Al(OH)3↓+3Na2SO4[0047] Li2SO4+2NaOH→LiOH+Na2SO4[0048] ④过滤得到的溶液用碳酸钠转化，经板框压滤机过滤得到碳酸锂沉淀，碳酸锂经离心洗涤机洗涤甩干，然后通过红外线干燥剂烘干后通过产品包装机包装。加入碳酸钠后发生的化学反应如下：[0049] LiOH+Na2CO3→Li2CO3↓+NaOH+CO2↑[0050] ⑤经板框压滤机过滤后的母液硫酸钠，经三效蒸发器蒸发浓缩、离心干燥机干燥后得到硫酸钠送冰晶石合成工序。[0051] ⑥将生产的氢氟酸、硫酸钠、氢氧化铝按上面的原理分别计算出各成分的量，然后加入搅拌桶内加热到60℃下搅拌2小时后，通过板框压滤机过滤出冰晶石，经红外线干燥机干燥后采用产品包装机包装销售给电解铝厂。冰晶石成分为六氟铝酸钠Na3AlF6，采用人工合成的原理为：[0052] 3Na2SO4+12HF+2Al(OH)3→2Na3AlF6+3H2SO4+6H2O[0053] 以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。