权利要求
1.一种
电解铝厂产
固废碱浸回收系统，其特征在于，其包括浸出槽、第一
过滤机、第一二氧化碳反应釜、第二过滤机、第一浓缩器、高温水解槽、降温器、萃取槽、第一浆化槽、浸钙槽、第三过滤机、氯化钙净化槽，所述浸出槽的进口连通有碱性钙给料管和废冰晶石粉给料管，所述浸出槽的出口与所述第一过滤机的进口连通，所述第一过滤机的液相出口与所述第一二氧化碳反应釜的进口连通，所述第一二氧化碳反应釜的出口与所述第二过滤机的进口连通，所述第二过滤机的出口与所述第一浓缩器的进口连通，所述第一浓缩器的液相出口与所述高温水解槽的进口连通，所述高温水解槽的出口与所述降温器的进口连通，所述降温器的出口与所述萃取槽的进口连通，所述萃取槽的第一出口与碳酸钠储罐的进口连通;所述第二过滤机的固相出口、所述第一浓缩器的固相出口以及所述萃取槽的第二出口均与
锂盐溶液储罐的进口连通;所述第一过滤机的固相出口与所述第一浆化槽的进口连通，所述第一浆化槽的出口与所述浸钙槽的进口连通，所述浸钙槽的顶部连通有盐酸给料管;所述浸钙槽的出口与所述第三过滤机的进口连通，所述第三过滤机的固相出口连通有氟化钙排出管，所述第三过滤机的液相出口与所述氯化钙净化槽的进口连通，所述氯化钙净化槽的排液口与氯化钙溶液储罐的进口连通。
2.根据权利要求1所述的一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，所述碳酸钠储罐的出口与第二浓缩器的进口连通，所述第二浓缩器的固相出口与加热搅拌槽的进口连通，所述加热搅拌槽的出口与第一离心机的进口连通，所述第一离心机的固相出口与干燥机的进口连通，所述干燥机的出口连通有重质碳酸钠排放管。
3.根据权利要求2所述的一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，所述第二浓缩器的液相出口与第一三通管的进口连通，所述第一三通管的一个出口与所述第二浓缩器的进口连通，所述第一三通管的另一个出口与高钾结晶母液储罐的进口连通。
4.根据权利要求2所述的一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，所述第一离心机的液相出口与第二三通管的进口连通，所述第二三通管的一个出口与所述第二浓缩器的进口连通，所述第二三通管的另一个出口与高钾结晶母液储罐的进口连通。
5.根据权利要求1所述的一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，所述氟化钙排出管的出口与第二浆化槽的进口连通，所述第二浆化槽的出口与碱浸搅拌槽的进口连通，所述碱浸搅拌槽的顶部连通有氢氧化钠给料管，所述碱浸搅拌槽的出口与第四过滤机的进口连通，所述第四过滤机的固相出口连通有高品位氟化钙排放管。
6.根据权利要求5所述的一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，所述第四过滤机的液相出口与第二二氧化碳反应釜的进口连通，所述第二二氧化碳反应釜的出口与第五过滤机的进口连通，所述第五过滤机的固相出口连通有
氢氧化铝排放管。
7.根据权利要求6所述的一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，所述第五过滤机的液相出口与碳酸钠储罐的进口连通。
8.根据权利要求1所述的一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，所述第一过滤机为第一过滤洗涤一体机，所述第一过滤洗涤一体机的洗水出口与所述浸出槽的进口连通。
9.根据权利要求6所述的一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，所述第五过滤机为第五过滤洗涤一体机，所述第五过滤洗涤一体机的洗水出口与所述第二浆化槽的进口连通。
说明书
技术领域：
[0001]本发明涉及电解铝厂固废处理技术领域，具体地说涉及一种电解铝厂产固废碱浸回收系统。
背景技术：
[0002]电解铝厂产出的含冰晶石固体废弃物主要有大修渣、阴极碳块、阳极碳块、壳面块、电解质五类，其中大修渣除主要成分Na3AlF6和Na4Fe(CN)6外就是
耐火砖，阴极碳块、阳极碳块除主要成分Na3AlF6、Na2LiAlF6和Na4Fe(CN)6外就是碳粉，壳面块主要成分是Na3AlF6和金属铝，电解质主要成分是Na3AlF6和Na2LiAlF6。
[0003]目前，针对电解铝厂产出的固废，主要处理工艺是通过硫酸或盐酸进行酸浸，提取锂盐，钠离子被置换成低价的氯化钠或硫酸钠，而碳和氟无法回收，作为二次固废处理;并且，阴极碳块、阳极碳块和大修渣中含有氟和氰，酸浸时会产生剧毒气体氰化氢，和强腐蚀性气体氟化氢，存在极高的安全风险。
发明内容：
[0004]本发明的目的在于提供一种电解铝厂产固废碱浸回收系统。
[0005]本发明由如下技术方案实施：一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其特征在于，其包括浸出槽、第一过滤机、第一二氧化碳反应釜、第二过滤机、第一浓缩器、高温水解槽、降温器、萃取槽、第一浆化槽、浸钙槽、第三过滤机、氯化钙净化槽，所述浸出槽的进口连通有碱性钙给料管和废冰晶石粉给料管，所述浸出槽的出口与所述第一过滤机的进口连通，所述第一过滤机的液相出口与所述第一二氧化碳反应釜的进口连通，所述第一二氧化碳反应釜的出口与所述第二过滤机的进口连通，所述第二过滤机的出口与所述第一浓缩器的进口连通，所述第一浓缩器的液相出口与所述高温水解槽的进口连通，所述高温水解槽的出口与所述降温器的进口连通，所述降温器的出口与所述萃取槽的进口连通，所述萃取槽的第一出口与碳酸钠储罐的进口连通;所述第二过滤机的固相出口、所述第一浓缩器的固相出口以及所述萃取槽的第二出口均与锂盐溶液储罐的进口连通;所述第一过滤机的固相出口与所述第一浆化槽的进口连通，所述第一浆化槽的出口与所述浸钙槽的进口连通，所述浸钙槽的顶部连通有盐酸给料管;所述浸钙槽的出口与所述第三过滤机的进口连通，所述第三过滤机的固相出口连通有氟化钙排出管，所述第三过滤机的液相出口与所述氯化钙净化槽的进口连通，所述氯化钙净化槽的排液口与氯化钙溶液储罐的进口连通。
[0006]进一步的，所述碳酸钠储罐的出口与第二浓缩器的进口连通，所述第二浓缩器的固相出口与加热搅拌槽的进口连通，所述加热搅拌槽的出口与第一离心机的进口连通，所述第一离心机的固相出口与干燥机的进口连通，所述干燥机的出口连通有重质碳酸钠排放管。
[0007]进一步的，所述第二浓缩器的液相出口与第一三通管的进口连通，所述第一三通管的一个出口与所述第二浓缩器的进口连通，所述第一三通管的另一个出口与高钾结晶母液储罐的进口连通。
[0008]进一步的，所述第一离心机的液相出口与第二三通管的进口连通，所述第二三通管的一个出口与所述第二浓缩器的进口连通，所述第二三通管的另一个出口与高钾结晶母液储罐的进口连通。
[0009]进一步的，所述氟化钙排出管的出口与第二浆化槽的进口连通，所述第二浆化槽的出口与碱浸搅拌槽的进口连通，所述碱浸搅拌槽的顶部连通有氢氧化钠给料管，所述碱浸搅拌槽的出口与第四过滤机的进口连通，所述第四过滤机的固相出口连通有高品位氟化钙排放管。
[0010]进一步的，所述第四过滤机的液相出口与第二二氧化碳反应釜的进口连通，所述第二二氧化碳反应釜的出口与第五过滤机的进口连通，所述第五过滤机的固相出口连通有氢氧化铝排放管。
[0011]进一步的，所述第五过滤机的液相出口与碳酸钠储罐的进口连通。
[0012]进一步的，所述第一过滤机为第一过滤洗涤一体机，所述第一过滤洗涤一体机的洗水出口与所述浸出槽的进口连通。
[0013]进一步的，所述第五过滤机为第五过滤洗涤一体机，所述第五过滤洗涤一体机的洗水出口与所述第二浆化槽的进口连通。
[0014]本发明的优点：(1)采用碱性钙与废冰晶石混合进行碱性浸出，且采用高温水解脱除了溶液中的氰化物，没有氰化氢和氟化氢气体生成，提高安全性;(2)利用电石渣、氢氧化钙或氧化钙等廉价的碱性钙作为辅料进行电解铝厂产固废的碱浸回收，减少酸的使用，极大的降低了回收成本;(3)利用该系统，可以对废冰晶石中的钠、铝、锂、氟等有效成分进行回收利用，并且分离出的氟化钙主含量高，可作为萤石粉售卖，极大的减少了固废堆存量，提高了经济效益。
附图说明：
[0015]图1为本实施例的整体结构示意图。
[0016]浸出槽1、第一过滤机2、第一二氧化碳反应釜3、第二过滤机4、第一浓缩器5、高温水解槽6、降温器7、萃取槽8、第一浆化槽9、浸钙槽10、第三过滤机11、氯化钙净化槽12、碱性钙给料管13、废冰晶石粉给料管14、锂盐溶液储罐15、盐酸给料管16、氟化钙排出管17、碳酸钠储罐18、氯化钙溶液储罐19、第二浓缩器20、加热搅拌槽21、第一离心机22、干燥机23、重质碳酸钠排放管24、高钾结晶母液储罐25、第一三通管26、第二三通管27、第二浆化槽28、碱浸搅拌槽29、氢氧化钠给料管30、第四过滤机31、高品位氟化钙排放管32、第二二氧化碳反应釜33、第五过滤机34、氢氧化铝排放管35。
具体实施方式：
[0017]在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0018]如图1所示，一种电解铝厂产固废碱浸回收系统，其包括浸出槽1、第一过滤机2、第一二氧化碳反应釜3、第二过滤机4、第一浓缩器5、高温水解槽6、降温器7、萃取槽8、第一浆化槽9、浸钙槽10、第三过滤机11、氯化钙净化槽12，浸出槽1的进口连通有碱性钙给料管13和废冰晶石粉给料管14，浸出槽1的出口与第一过滤机2的进口连通，第一过滤机2的液相出口与第一二氧化碳反应釜3的进口连通，第一二氧化碳反应釜3的出口与第二过滤机4的进口连通，第二过滤机4的出口与第一浓缩器5的进口连通，第一浓缩器5的液相出口与高温水解槽6的进口连通，高温水解槽6的出口与降温器7的进口连通，降温器7的出口与萃取槽8的进口连通，萃取槽8的第一出口与碳酸钠储罐18的进口连通;第二过滤机4的固相出口、第一浓缩器5的固相出口以及萃取槽8的第二出口均与锂盐溶液储罐15的进口连通;第一过滤机2的固相出口与第一浆化槽9的进口连通，第一浆化槽9的出口与浸钙槽10的进口连通，浸钙槽10的顶部连通有盐酸给料管16;浸钙槽10的出口与第三过滤机11的进口连通，第三过滤机11的固相出口连通有氟化钙排出管17，第三过滤机11的液相出口与氯化钙净化槽12的进口连通，氯化钙净化槽12的排液口与氯化钙溶液储罐19的进口连通。
[0019]碳酸钠储罐18的出口与第二浓缩器20的进口连通，第二浓缩器20的固相出口与加热搅拌槽21的进口连通，加热搅拌槽21的出口与第一离心机22的进口连通，第一离心机22的固相出口与干燥机23的进口连通，干燥机23的出口连通有重质碳酸钠排放管24。
[0020]第二浓缩器20的液相出口与第一三通管26的进口连通，第一三通管26的一个出口与第二浓缩器20的进口连通，第一三通管26的另一个出口与高钾结晶母液储罐25的进口连通。
[0021]第一离心机22的液相出口与第二三通管27的进口连通，第二三通管27的一个出口与第二浓缩器20的进口连通，第二三通管27的另一个出口与高钾结晶母液储罐25的进口连通。
[0022]氟化钙排出管17的出口与第二浆化槽28的进口连通，第二浆化槽28的出口与碱浸搅拌槽29的进口连通，碱浸搅拌槽29的顶部连通有氢氧化钠给料管30，碱浸搅拌槽29的出口与第四过滤机31的进口连通，第四过滤机31的固相出口连通有高品位氟化钙排放管32。
[0023]第四过滤机31的液相出口与第二二氧化碳反应釜33的进口连通，第二二氧化碳反应釜33的出口与第五过滤机34的进口连通，第五过滤机34的固相出口连通有氢氧化铝排放管35。
[0024]第五过滤机34的液相出口与碳酸钠储罐18的进口连通。
[0025]第一过滤机2为第一过滤洗涤一体机，第一过滤洗涤一体机的洗水出口与浸出槽1的进口连通。
[0026]第五过滤机34为第五过滤洗涤一体机，第五过滤洗涤一体机的洗水出口与第二浆化槽28的进口连通。
[0027]在对电解铝厂产固废进行碱性钙浸出之前，先将电解厂含冰晶石固废块料混合破碎后去除其中的单质铝和单质铁，然后细磨成小于200目的粉料，之后将粉料进行
浮选去除碳粉，得到废冰晶石粉原料;然后利用本系统进行回收，具体回收过程如下：
[0028]S1：碱性钙浸出
[0029]通过碱性钙给料管13和废冰晶石粉给料管14分别向浸出槽1中送入碱性钙(电石渣、氢氧化钙或氧化钙)和废冰晶石粉，本实施例中送入的碱性钙为氢氧化钙，发生如下浸出反应：
[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内反应后的混合浆料送到第一过滤机2进行固液分离，获得以NaF、CaF2、CaAl2(OH)8和Fe(OH)3为主的碱浸渣，以及以NaOH、LiOH、NaAlO2和NaCN为主的碱浸液;
[0037]第一过滤机2选用过滤洗涤一体机，排出的洗水送回到浸出槽1中进行循环处理。
[0038]S2：碱浸液处理
[0039]首先，将碱浸液送到第一二氧化碳反应釜3中并通入二氧化碳，二氧化碳与碱浸液发生如下反应：
[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，将第一二氧化碳反应釜3排出的混合浆料送到第二过滤机4中，分离出含有氢氧化铝的粗制
碳酸锂溶液送到锂盐溶液储罐15中;第二过滤机4分离出的滤液送到第一浓缩器5中，进行蒸发结晶使微溶在第一碳酸钠溶液中的碳酸锂过饱和析出之后送到锂盐溶液储罐15中，之后将第一浓缩器5排出的母液送到高温水解槽6中;
[0045]通过高温水解槽6对溶液进行加热，使溶液中的氰化钠转换为甲酸钠，反应方程式如下：
[0046]NaCN+2H2O=HCOONa+NH3↑
[0047]接着，将高温水解槽6排出的溶液送到降温器7降温后送到萃取槽8中，加入碱性萃取剂进行锂的萃取，将萃取出的锂盐溶液送到锂盐溶液储罐15中，剩余的溶液则送到碳酸钠储罐18暂存;
[0048]之后将碳酸钠储罐18暂存的溶液送到第二浓缩器20中进行蒸发结晶，利用碳酸钠和碳酸钾结晶温度的不同，结晶析出一水碳酸钠并送到加热搅拌槽21进行加热搅拌，脱除结晶水得到含有碳酸钠固体和碳酸钠饱和溶液经第一离心机22进行离心分离，分离出的碳酸钠经干燥机23干燥得到重质碳酸钠产品，之后经重质碳酸钠排放管24排出;
[0049]当第二浓缩器20、第一离心机22分离出的碳酸钠饱和母液的钾含量低于100g/L时，则送回到碳酸钠储罐18，之后重新进入第二浓缩器20进行循环结晶处理;当第二浓缩器20、第一离心机22分离出的碳酸钠饱和母液的钾含量高于100g/L时，则送到高钾结晶母液储罐25，之后进行碳酸钾的回收处理。
[0050]S3：碱浸渣处理
[0051]首先将第一过滤机2过滤出的碱浸渣送到第一浆化槽9中加氯化钙溶液混合制浆，之后送到浸钙槽10中，并通过盐酸给料管16加入盐酸，发生如下反应：
[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]接着，将第一浆化槽9排出的
低品位氟化钙浆料送到浸钙槽10加入盐酸，之后经第三过滤机11进行固液分离，分离出的溶解有
氯化铁和少量氯化铝的氯化钙溶液送到氯化钙净化槽12中，并向氯化钙净化槽12中加入氢氧化钙沉淀氯化钙溶液中的铁铝渣，得到的净化氯化钙溶液存储在氯化钙溶液储罐19中;
[0057]第三过滤机11分离出的固相送到第二浆化槽28中加水制得中品位氟化钙浆料，之后送到碱浸搅拌槽29中并通过氢氧化钠给料管30加入氢氧化钠溶液，将氢氧化铝转化为偏铝酸钠，将氯化铁转化为氢氧化铁，反应方程式如下：
[0058]Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
[0059]之后，将碱浸搅拌槽29中的浆料送到第四过滤机31中，分离出含有少量Fe(OH)3的高品位氟化钙;
[0060]第四过滤机31分离出的溶液送到第二二氧化碳反应釜33中并通入二氧化碳，将NaAlO2转化为氢氧化铝，反应方程式如下：
[0061]2NaAlO2+CO2+3H2O=Na2CO3+2Al(OH)3↓
[0062]2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
[0063]将第二二氧化碳反应釜33排出的浆料送到第五过滤机34进行固液分离，得到氢氧化铝产品和碳酸钠母液，分离出的碳酸钠母液送到碳酸钠储罐18，之后进入后系统进行碳酸钠的回收。
[0064]第四过滤机31选用过滤洗涤一体机，排出的洗水送到第二浆化槽28用于制浆。
[0065]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
说明书附图(1)
声明：
“电解铝厂产固废碱浸回收系统” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色技术网
来源：呼和浩特市久煜资源循环利用科技有限公司
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2025年03月21日 ~ 23日 
