1.本發(fā)明涉及鋁灰處理領(lǐng)域，具體涉及一種外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法。

背景技術(shù)：

2.鋁灰是鋁電解和鋁加工過程中產(chǎn)生的固體廢物，我國鋁工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模龐大，導(dǎo)致鋁灰產(chǎn)量巨大。鋁灰中主要含有鋁、氧化鋁、氮化鋁，其次是鈣、鐵、硅、鎂氧化物，還存在氟、氯等有毒有害組分。目前鋁灰多采用直接填埋或堆存的方式處理，其中含有的氟化物具有反應(yīng)性和浸出毒性，到雨水淋洗，部分滲入土壤，造成環(huán)境氟污染。2021年新版《國家危險(xiǎn)廢物名錄》中明確規(guī)定電解鋁和鋁加工過程中產(chǎn)生的鋁灰屬于危險(xiǎn)廢物。

3.近年來，對鋁灰中氧化鋁回收的研究顯著增加，較為常見的方法是通過酸浸或堿浸方法處理得到鋁酸鈉溶液，再進(jìn)一步從回收鋁資源。如果在回收鋁灰中氧化鋁之前采取措施脫除其中的氟化物，不僅可以減少氟對反應(yīng)容器及管道的腐蝕，而且可達(dá)到鋁灰回收氧化鋁后的殘?jiān)鸁o害化的目的。鋁灰中氟主要以na3alf6、naf、caf2形式存在，其中naf易溶于水，但na3alf6和caf2難溶于水，因此以na3alf6形式存在的氟是鋁灰中氟化物脫除的關(guān)鍵所在。

4.申士富等采用“水浸

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浮選

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化學(xué)處理

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蒸發(fā)結(jié)晶

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廢氣吸收”工藝和“水浸

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化學(xué)浸出

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廢水中和”工藝，對廢陰極炭塊（電解鋁固廢）中氟化物進(jìn)行固化，但是工藝均較復(fù)雜，不適用于氧化鋁含量高的鋁灰。然而，目前對鋁灰中氟化物脫除的報(bào)道主要集中于火法手段，即通過高溫焙燒方式使鋁灰中氟以氣體形式揮發(fā)，該類方式能耗高且含氟氣體較難處理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

5.本發(fā)明提出了一種外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，解決了目前鋁灰中氟難以有效去除的問題。

6.實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，步驟如下：（1）將干燥的原料鋁灰球磨至100 μm以下；（2）以氫氧化鈉溶液作為浸出液，與步驟（1）得到的細(xì)鋁灰混勻得到混合堿性漿料；（3）將步驟（2）得到的混合堿性漿料置于微波和/或超聲波條件下進(jìn)行浸出反應(yīng)；（4）將步驟（3）得到的漿料進(jìn)行脫水過濾，得到浸出液和浸出渣；（5）向步驟（4）得到的浸出液中添加石灰沉淀氟。

7.所述步驟（2）中氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為0.5%~10%，混合堿性漿料固比為（1~10）：1 ml/g。

8.所述步驟（3）中微波功率為100~800 w，超聲波功率為100~900 w，加熱溫度為40~90 ℃，反應(yīng)時(shí)間為1~30 min。

9.所述步驟（4）中浸出渣中的氟的浸出毒性滿足國標(biāo)gb 5085.3

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2007要求。

10.所述步驟（4）中浸出渣作為回收氧化鋁的原料。

11.本發(fā)明的原理為：當(dāng)超聲波作用于混合漿料時(shí)，可產(chǎn)生大量的微氣泡，一方面微氣泡破裂產(chǎn)生瞬間的局部高溫高壓現(xiàn)象，引發(fā)熱學(xué)、電學(xué)、化學(xué)等方面的效應(yīng)，另一方面微氣泡破裂，產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊波，破壞反應(yīng)物表層晶體結(jié)構(gòu)，打碎已結(jié)晶長大的晶粒，產(chǎn)生結(jié)構(gòu)缺陷，降低反應(yīng)的活化能從而促進(jìn)浸出。當(dāng)微波作用于混合漿料時(shí)，微波具有強(qiáng)穿透性和選擇性，可使極性溶液迅速加熱，促進(jìn)浸出反應(yīng)，降低反應(yīng)時(shí)間和能耗。

12.本發(fā)明的主要反應(yīng)方程式為：na3alf6+4naoh=naal(oh)4+6naf本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明利用超聲波和微波輔助強(qiáng)化作用，破壞微/難溶氟化物的結(jié)構(gòu)，快速實(shí)現(xiàn)常壓下高的氟脫除率，實(shí)現(xiàn)鋁灰氟元素的解毒，且回收鋁灰中氟副產(chǎn)品。且獲得的浸出渣中氟的浸出毒性滿足國標(biāo)要求，可以作為氧化鋁精料進(jìn)行鋁資源的回收。

具體實(shí)施方式

13.下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

14.以下實(shí)施例均采用以下成分的石灰：實(shí)施例1外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，步驟如下：（1）將100 g鋁灰原料磨細(xì)至100 μm以下；（2）以質(zhì)量濃度為0.5%氫氧化鈉溶液作為浸出液，與步驟（1）得到的細(xì)鋁灰按照液固比10:1 ml/g混勻得到漿料；（3）將步驟（2）得到的堿性漿料置于微波

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超聲波組合合成萃取儀上，設(shè)置超聲波功率400 w，無微波輔助，控制浸出溫度為50 ℃，進(jìn)行浸出反應(yīng)120 min；（4）將步驟（3）得到的漿料進(jìn)行脫水過濾，得到浸出液和浸出渣，總氟的脫除率為73.2%；（5）向步驟（4）得到的浸出液添加石灰沉淀氟，浸出渣氟的浸出毒性為36.5 mg/l，低于國標(biāo)gb 5085.3

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2007的要求，可作為回收氧化鋁的原料。

15.實(shí)施例2外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，步驟如下：（1）將100 g鋁灰原料磨細(xì)至100 μm以下；（2）以質(zhì)量濃度為5%氫氧化鈉溶液作為浸出液，與步驟（1）得到的細(xì)鋁灰按照液固比5:1 ml/g混勻得到漿料；

（3）將步驟（2）得到的堿性漿料置于微波

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超聲波組合合成萃取儀上，設(shè)置微波功率500 w，無超聲波輔助，控制浸出溫度為70 ℃，進(jìn)行浸出反應(yīng)15 min；（4）將步驟（3）得到的漿料進(jìn)行脫水過濾，得到浸出液和浸出渣，總氟的脫除率為72.58%；（5）向步驟（4）得到的浸出液添加石灰沉淀氟，浸出渣氟的浸出毒性為18.8 mg/l，低于國標(biāo)gb 5085.3

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2007的要求，可作為回收氧化鋁的原料。

16.實(shí)施例3外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，步驟如下：（1）將100 g鋁灰原料磨細(xì)至100 μm以下；（2）以質(zhì)量濃度為10%氫氧化鈉溶液作為浸出液，與步驟（1）得到的細(xì)鋁灰按照液固比1:1 ml/g混勻得到漿料；（3）將步驟（2）得到的堿性漿料置于微波

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超聲波組合合成萃取儀上，設(shè)置超聲波功率800 w，微波功率為400 w，控制浸出溫度為60 ℃，進(jìn)行浸出反應(yīng)30 min；（4）將步驟（3）得到的漿料進(jìn)行脫水過濾，得到浸出液和浸出渣，總氟的脫除率為74.6%；（5）向步驟（4）得到的浸出液添加石灰沉淀氟，浸出渣氟的浸出毒性為22.7 mg/l，低于國標(biāo)gb 5085.3

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2007的要求，可作為回收氧化鋁的原料。

17.實(shí)施例4外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，步驟如下：（1）將100 g鋁灰原料磨細(xì)至100 μm以下；（2）以質(zhì)量濃度為0.5%氫氧化鈉溶液作為浸出液，與步驟（1）得到的細(xì)鋁灰按照液固比5:1 ml/g混勻得到漿料；（3）將步驟（2）得到的堿性漿料置于微波

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超聲波組合合成萃取儀上，設(shè)置超聲波功率600 w，微波功率800 w，控制浸出溫度為90 ℃，進(jìn)行浸出反應(yīng)10 min；（4）將步驟（3）得到的漿料進(jìn)行脫水過濾，得到浸出液和浸出渣，總氟的脫除率為74.7%；（5）向步驟（4）得到的浸出液添加石灰沉淀氟，浸出渣氟的浸出毒性為34.8 mg/l，低于國標(biāo)gb 5085.3

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2007的要求，可作為回收氧化鋁的原料。

18.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，其特征在于步驟如下：（1）將干燥的原料鋁灰球磨至100 μm以下；（2）以氫氧化鈉溶液作為浸出液，與步驟（1）得到的細(xì)鋁灰混勻得到混合堿性漿料；（3）將步驟（2）得到的混合堿性漿料置于微波和/或超聲波條件下進(jìn)行浸出反應(yīng)；（4）將步驟（3）得到的漿料進(jìn)行脫水過濾，得到浸出液和浸出渣；（5）向步驟（4）得到的浸出液中添加石灰沉淀氟。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，其特征在于：所述步驟（2）中氫氧化鈉溶液的質(zhì)量濃度為0.5%~10%，混合液固比為（1~10）：1 ml/g。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，其特征在于：所述步驟（3）中微波功率為100~800 w，超聲波功率為100~900 w，加熱溫度為40~90 ℃，反應(yīng)時(shí)間為1~30 min。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，其特征在于：所述步驟（4）中浸出渣中的氟的浸出毒性滿足國標(biāo)gb 5085.3

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2007要求。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，其特征在于：所述步驟（4）中浸出渣可以作為回收氧化鋁的原料。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明提供了一種外場強(qiáng)化手段脫除鋁灰中氟化物的方法，步驟如下：（1）將干燥的原料鋁灰球磨至100μm以下；（2）以氫氧化鈉溶液作為浸出液，與步驟（1）得到的細(xì)鋁灰混勻得到混合堿性漿料；（3）將步驟（2）得到的混合堿性漿料置于微波和/或超聲波條件下進(jìn)行浸出反應(yīng)；（4）將步驟（3）得到的漿料進(jìn)行脫水過濾，得到浸出液和浸出渣；（5）向步驟（4）得到的浸出液中添加石灰沉淀氟。本發(fā)明利用超聲波和微波輔助強(qiáng)化作用，破壞微/難溶氟化物的結(jié)構(gòu)，快速實(shí)現(xiàn)常壓下高的氟脫除率，實(shí)現(xiàn)鋁灰氟元素的解毒，且回收鋁灰中氟副產(chǎn)品。本發(fā)明獲得的浸出渣中氟的浸出毒性滿足國標(biāo)要求，屬于普通固廢，可以作為回收氧化鋁的原料?；厥昭趸X的原料。

技術(shù)研發(fā)人員：郭強(qiáng) 付明波 高芹 李永利 田登超 劉宇峰

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院過程工程研究所 洛陽天瑞環(huán)?？萍加邢薰?br />
技術(shù)研發(fā)日：2020.12.22

技術(shù)公布日：2021/3/28