一种低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法

本发明涉及一种低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法，属于铝电解废阴极回收。

背景技术：

1、冰晶石是铝电解废阴极中存在较多的难溶性杂质，对冰晶石与石墨的分离一般分为湿法和火法，火法有酸化焙烧、碱熔处理及熔盐焙烧，虽然处理效率快，但是火法处理一般需要较高的反应温度，对电力消耗较大，处理中还会有酸性气体的逸出，造成对环境的二次污染，对焙烧产物水洗的滤液存在处理流程复杂的问题。

2、湿法有包括酸浸、碱浸和铝/铁盐溶出，虽然酸浸与碱浸处理效率快，但是，强酸强碱的使用会腐蚀设备，安全性低，强酸强碱的废液处理难度大。铝/铁盐溶出虽然在安全方面优于酸碱法，但是溶出时间较长，不利于工业化运用。

技术实现思路

1、针对铝电解废阴极回收石墨的问题，本发明提出一种低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法，利用无机氟盐对废阴极进行低温氟化焙烧，将废阴极中的有价成分转换为纯度较高的石墨碳粉和铝电解原料，并实现无机氟盐的循环利用，得到高纯度的石墨碳粉和电解质。

2、一种低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法，具体步骤如下：

3、（1）将铝电解废阴极进行破碎筛分得到废阴极颗粒，废阴极颗粒和无机氟盐混合均匀得到混合物；

4、（2）将混合物置于空气氛围中，在温度90~200℃下低温焙烧0.5~6h得到焙烧产物和焙烧烟气；

5、（3）焙烧产物冷却至室温后在温度20~90℃下搅拌水洗0.5~3h，在水洗过程中采用氨水调节ph，固液分离得到滤液ⅰ和滤渣ⅰ，滤渣ⅰ干燥得到碳粉；

6、（4）滤液ⅰ经蒸发浓缩析出(nh4)3alf6与naf的混合物，混合物经高温分解得到分解产物和分解烟气；

7、（5）分解产物经水洗过滤后得到滤液ⅱ和滤渣ⅱ，滤渣ⅱ经干燥后得到alf3，滤液ⅱ经蒸发浓缩的得到naf，焙烧烟气和分解烟气经水吸收得到吸收液，吸收液经添加晶种后进行蒸发浓缩结晶，固液分离得到无机氟盐，无机氟盐返回步骤（1）与废阴极颗粒混合。

8、所述步骤（1）无机氟盐为nh4f和/或nh4hf；废阴极颗粒和无机氟盐的质量比为1:0.2~3。

9、所述步骤（3）氨水调节后溶液的ph为9-13。

10、所述步骤（4）高温分解温度为200~500℃，时间为0.5~3h。

11、所述步骤（5）晶种为nh4f或nh4hf，晶种的添加量为0.1~2g/l。

12、低温氟化焙烧废阴极回收石墨的原理：

13、无机氟盐的熔点较低，以氟化铵为例，熔点仅为96℃，在低温下就可以发生固液反应，其中对于废阴极中的杂质钓鱼岛石，由于氟与铝较强的络合作用氟化铵可以将钓鱼岛石转化为可溶性的氟铝酸铵，

14、67nh4f + naal11o17= 11(nh4)3alf6+ 17h2o(g) + 34nh3(g) + naf

15、对于废阴极中的杂质冰晶石，氟化铵可以将其转化为氟铝酸铵及其他物质，反应方程式如下:

16、3nh4f + na3alf6= (nh4)3alf6+ 3naf

17、氟铝酸铵及氟化钠均为可溶性的盐，但在水洗过程中为防止氟铝酸铵与氟化钠发生反应需采用氨水调节溶液的ph，溶液在经过滤后就得到高纯的石墨。

18、本发明的有益效果是：

19、（1）本发明利用无机氟盐对废阴极进行低温氟化焙烧，将钓鱼岛石及冰晶石转换为氟铝酸铵，经水洗及固液分离便可实现碳粉分离；

20、（2）本发明焙烧烟气和分解烟气经水吸收后，经蒸发浓缩结晶可回收无机氟盐，实现无机氟盐的内部循环，减少生产成本；

21、（3）本发明低温焙烧的温度仅有60~200℃，可有效减少能源成本，显著提升产品质量；

22、（4）本发明将废阴极中的有价成分转换为纯度较高的石墨碳粉和铝电解原料，能够实现无机氟盐的循环利用，生产中耗能低，无需在保护气氛下作业。

技术特征：

1.一种低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法，其特征在于，具体步骤如下：

2.根据权利要求1所述低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法，其特征在于：步骤（1）无机氟盐为nh4f和/或nh4hf；废阴极颗粒和无机氟盐的质量比为1:0.2~3。

3.根据权利要求1所述低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法，其特征在于：步骤（4）高温分解温度为200~500℃，时间为0.5~3h。

4.根据权利要求1所述低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法，其特征在于：步骤（5）晶种为nh4f或nh4hf，晶种的添加量为0.1~2g/l。

技术总结本发明涉及一种低温氟化焙烧从废阴极中回收石墨的方法，属于铝电解废阴极回收技术领域。本发明将废阴极颗粒和无机氟盐混合均匀得到混合物；混合物在空气氛围、温度90~200℃下低温焙烧0.5~6h得到焙烧产物和焙烧烟气；焙烧产物冷却至室温后在温度20~90℃下搅拌水洗0.5~3h，在水洗过程中采用氨水调节pH，固液分离得到滤液Ⅰ和滤渣Ⅰ，滤渣Ⅰ干燥得到碳粉；滤液Ⅰ经蒸发浓缩析出(NH4)3AlF6与NaF的混合物，混合物经高温分解得到分解产物和分解烟气；分解产物经水洗过滤后得到滤液Ⅱ和滤渣Ⅱ，滤渣Ⅱ经干燥后得到AlF3，滤液Ⅱ经蒸发浓缩的得到NaF，焙烧烟气和分解烟气经水吸收得到吸收液，吸收液中加入晶种后进行蒸发浓缩结晶，固液分离得到无机氟盐，无机氟盐返回与废阴极颗粒混合。技术研发人员：陈正杰,陈孝位,马文会,李绍元,颜恒维,刘战伟受保护的技术使用者：昆明理工大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18