一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法

摘要

本发明涉及一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，属于铝电解固废资源回收技术领域。本发明将铝电解废阴极破碎粉磨至粒径小于0.15mm，按液固比大于1的比例，配取酸溶液和备用粉料；将配取的酸溶液置于电解槽中，在60℃以下，通电并同时向电解槽阴极处通入O

说明书

技术领域

本发明涉及一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，属于铝电解固废资源回收技术领域。

背景技术

在铝电解生产过程中，由于高温电解质对阴极材料的渗透、腐蚀，导致电解槽阴极结构发生了变形、破裂，电解槽内的铝液和电解质从裂缝漏出，电解槽无法正常生产，于是需要停产进行大修。

废阴极是铝电解工业的重要废弃物。废阴极中含有大量的炭质材料、氟化物、氧化铝、氢氧化铝以及其他有价组分。受风吹、日晒、雨淋的作用，其毒害物质将转移，进入大气，渗入土壤和地下水，将破坏生态环境，严重影响人类健康和动植物生长。铝电解废阴极中含有大量有毒物质氟化物和氰化物，按国家标准《固体废液—浸出毒性浸出方法》制备的废阴极浸出液中可容氟化物F

专利ZL 201610498337.9公开了一种超声波辅助酸浸处理铝电解废旧阴极炭块的方法，包括以下过程：将铝电解废旧阴极炭块破碎后加入酸液中浸出，过滤得到炭粉和第一滤液；酸浸过程在超声波发生器中进行。调整第一滤液pH值，析出晶体，过滤得到冰晶石、氢氧化铝混合物和第二滤液，第二滤液吸收酸浸过程产生的气体后蒸发结晶析出钠盐。

专利CN105062460A公开了一种利用废电解槽的绝缘侧壁制备石油支撑剂的方法，涉及电解铝废电解槽的再利用制备石油支撑剂的方法，所述方法包括以下过程：将废电解槽的绝缘侧壁从电解槽中拆分后，经拣选、分离、用次氯酸钠的水溶性处理后，消除废侧壁中的F

专利ZL201610362643.X公开了一种铝电解槽废阴极炭块综合回收方法，所述方法包括以下过程：将铝电解废旧阴极炭块破碎成粒径小于0.074mm的粉料；破碎后粉料在高压釜中通过酸液加压浸出，浸出后过滤，得到炭粉和第一滤液；滤液调整pH产生沉淀，过滤得电解质粉和第二滤液；第二滤液用于吸收酸浸过程产生的气体后返回酸浸槽重复利用。

专利CN1320491A公开了一种铝电解槽废内衬的综合回收方法：将铝电解槽废内衬粉碎后投入注入水和浓硫酸的酸解罐中进行酸解，产生的气体用水反复淋洗，回收氢氟酸；酸解罐中酸解后经过滤产生滤渣和滤液，其滤渣可制取石墨粉和工业氢氧化铝、氧化铝；其滤液可生产多种氟化盐、硫酸盐产品。

到目前为止，未见利用电场结合通氧技术来处理石墨，达到分解氰离子和/或氰根并得到高纯石墨的相关记载。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法。

步骤一

将铝电解废阴极破碎粉磨，得到粒径小于0.15mm的备用粉料；

步骤二

按液固比大于1的比例，配取酸溶液和备用粉料；将配取的酸溶液置于电解槽中，在60℃以下，通电并同时向电解槽阴极处通入O

步骤三

向步骤二得到的滤液中通入CO

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，步骤二中，备用粉料与酸性溶液混合成浆体，酸液为HCl、H

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，步骤二中，电解槽阴阳极材料均选择石墨。

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，步骤二中，外加电压为0.7-0.8V。外加电压过低不产生H

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，步骤二中，按每10g备用粉料通入至少0.01L氧气的比例、优选为至少0.08L氧气的比例，往电解槽阴极处通入O

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，本发明采用同时通电和鼓入氧气的方式，确保粉料进入酸性电解中，氰根和/或氰离子第一时间与H

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，步骤二中，通电与通气同时启停。

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，步骤二中，电解槽酸浸温度20-60℃，酸浸时间30-180min，酸浸液固比5-10:1。

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，步骤三中，按每10g备用粉料控制CO

作为优选方案，步骤二中，步骤二中，按液固比7～8:1配取备用粉料与酸溶液；电解槽在水浴锅中于38～42℃、优选为40℃保温。

作为优选方案，步骤二中，控制电解槽外加电压为0.7V，加入备用粉料后向步骤二电解槽阴极处间持续通入O

作为优选方案，步骤三中，按每10g备用粉料通入0.5～0.8L、优选为0.55～0.65LCO

作为优选方案，所得石墨粉纯度为93～95％，步骤二所得滤液中氰化物浓度小于等于5mg/L，炭粉中氰根和氰离子的分解率达到了80％以上。

步骤三中，按每10g备用粉料通入0.5～0.8L、优选为0.55～0.65L CO

本发明一种酸性条件下电解除氰并回收石墨的方法，经优化后，所得石墨粉纯度为93～95％，步骤二所得炭粉中氰根和氰离子的分解率达到了85％以上。

本发明具有以下有益效果：

1.电解槽外加电场促进了离子的移动，减少了溶液搅拌带来的热量损失。

2.电解阴极通入O

3.氰化物氧化和酸液浸出的协同作用，使得废阴极中可溶物最大程度地溶解于酸液中得到石墨粉，且不需要单独步骤进行氰化物无害化处理，该工艺流程简单、不产生二次污染，适于处理氰化物含量低的铝电解废阴极。

具体实施方式

下面结合具体实施例作进一步说明，但本发明并不因此而受到任何限制。

实施例1

取国内某厂铝电解槽废阴极100g，测得主要元素含量为(wt％)：C61.06、Al7.09、O5.47、F14.37、Na8.71；CN

步骤一

将铝电解槽废阴极炭块破碎，得到粒径小于0.15mm的备用颗粒；

步骤二

按液固比8:1的比例，配取酸溶液和备用粉料；将配取的酸溶液置于电解槽中，在40℃，通电控制电解槽外加电压为0.7V并同时向电解槽阴极处通入O

步骤三

向步骤二所述滤液中按400mL/min通入CO

实验所得石墨粉纯度为94.55％，氰根分解率达到了89.7％。

对比例1

取国内某厂铝电解槽废阴极100g，测得主要元素含量为(wt％)：C61.06、Al7.09、O5.47、F14.37、Na8.71；CN

步骤一

将铝电解槽废阴极炭块破碎，得到粒径小于0.15mm的备用颗粒；

步骤二

按液固比8:1配取备用颗粒与盐酸，盐酸浓度2mol/L，置于容器中，容器在水浴锅中保温40℃；向容器中处通入O

步骤三

向步骤二所述滤液中按400mL/min通入CO

实验所得石墨粉纯度为93.21％，氰根分解率仅为16％。

对比例2

取国内某厂铝电解槽废阴极100g，测得主要元素含量为(wt％)：C61.06、Al7.09、O5.47、F14.37、Na8.71；CN

步骤一

将铝电解槽废阴极炭块破碎，得到粒径小于0.15mm的备用颗粒；

步骤二

按液固比8:1配取备用颗粒与盐酸，盐酸浓度2mol/L，置于容器中，容器在水浴锅中保温40℃；控制电解槽外加电压为0.7V，通电持续3min，断电，隔8min，再通电；如此重复20次；得到石墨粉和滤液；

步骤三

向步骤二所述滤液中按400mL/min通入CO

实验所得石墨粉纯度为92.26％，氰根分解率仅为12.4％。

实施例2

取国内某厂铝电解槽废阴极100g，测得主要元素含量为(wt％)：C61.06、Al7.09、O5.47、F14.37、Na8.71；CN

步骤一

将铝电解槽废阴极炭块破碎，得到粒径小于0.15mm的备用颗粒；

步骤二

按液固比5:1的比例，配取酸溶液和备用粉料；将配取的酸溶液置于电解槽中，在20℃，通电控制电解槽外加电压为0.7V并同时向电解槽阴极处通入O

步骤三

向步骤二所述滤液中按100mL/min通入CO

实验所得石墨粉纯度为91.02％，氰根分解率81.2％。

实施例3

取国内某厂铝电解槽废阴极100g，测得主要元素含量为(wt％)：C61.06、Al7.09、O5.47、F14.37、Na8.71；CN

步骤一

将铝电解槽废阴极炭块破碎，得到粒径小于0.15mm的备用颗粒；

步骤二

按液固比10：1的比例，配取酸溶液和备用粉料；将配取的酸溶液置于电解槽中，于60℃，通电控制电解槽外加电压为0.8V并同时向电解槽阴极处通入O

步骤三

向步骤二所述滤液中按1000mL/min通入CO

实验所得石墨粉纯度为92.42％，氰根分解率为80.8％。

实施例4

取国内某厂铝电解槽废阴极100g，测得主要元素含量为(wt％)：C61.06、Al7.09、O5.47、F14.37、Na8.71；CN

步骤一

将铝电解槽废阴极炭块破碎，得到粒径小于0.15mm的备用颗粒；

步骤二

按液固比10：1的比例，配取酸溶液和备用粉料；将配取的酸溶液置于电解槽中，在50℃，通电控制电解槽外加电压为0.7V并同时向电解槽阴极处通入O

步骤三

向步骤二所述滤液中按200mL/min通入CO

实验所得石墨粉纯度为91.59％，氰根分解率为83.8％。