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浮选法分离铝电解废旧阴极中的碳和电解质的工艺研究

作　者: 李楠
导　师: 谢刚
学　校: 昆明理工大学
专　业: 有色金属冶金
关键词: 铝电解废旧阴极浮选法回收利用
分类号: X758
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

铝电解槽大修每年产生大量废旧阴极,这些废旧阴极含有氰化物和可溶氟等有毒物质,露天堆放时,随雨水进入土壤中会对环境造成污染。而废旧阴极的主要成分碳及氟化物均具有工业价值,如能对其进行回收利用,无疑是变废为宝。浮选法采用物理的方法使其中的碳和电解质有效分离,使之各尽其用,若能处理好浮选废水便能满足环保要求。该方法流程短、成本低、经济效益显著,易于推广。本文以云南某铝厂提供的废旧阴极为研究对象,研究了废旧阴极的物化性能,对浮选法的工艺条件及药剂制度进行了优化,改善了分选效果。废旧阴极物相研究表明,废旧阴极的主要成分为C、Al2O3、Na3AlF6、NaF及少量的SiO2、Fe2SiO4、NaAlSiO4(霞石)和NaAl7O11(β—氧化铝),其主要成分大致可分为碳与电解质两个部分。对不同使用寿命的废旧阴极SPL1(1016天)、SPL2(1560天)和SPL3(1936天),进行了元素分析、微观结构、燃烧特性及破碎和磨矿性能研究。结果表明,随着废旧阴极使用寿命的提高,其碳含量降低,电解质含量增高,电解质在碳基体中的嵌布粒度变细,废旧阴极的破碎及磨矿难度增大。采用浮选法对使用寿命短的废旧阴极进行处理,可以获得良好的分选指标,而使用寿命长的废旧阴极,其分选效果并不好。为改善分选效果,本文选择SPL3(含碳36.1%)为研究对象,对其浮选工艺进行了研究。对矿物入选粒度、浮选机转速、矿浆浓度和捕收剂加药搅拌时间等浮选条件对浮选结果的影响进行了研究,并获得了最佳条件。结果表明,最佳入选粒度为-200目占90%(w%),最佳浮选机转速为1600～1800rpm,最佳矿浆浓度为25%～33%,捕收剂加药搅拌时间应控制在10min以内。对捕收剂种类、分批加药、捕收剂的乳化和复配进行了研究。结果表明：在汽油、煤油和轻柴油三种捕收剂中,汽油的选择性最好,捕收能力最差,轻柴油的选择性最差,捕收能力最强,煤油的选择性及捕收能力均居中；分批加药有助于提高粗精矿的碳品位及碳回收率,改善分选效果；采用乳化煤油作为捕收剂可以使粗精矿的碳品位和碳回收率均明显提高,其中乳化剂除了具有乳化作用,还具有促进剂的作用；汽油与煤油复配效果优于汽油与轻柴油复配,当复配油中汽油质量分数为75%时,效果最佳。对起泡剂及抑制剂、分散剂和pH调整剂等药剂对浮选的影响进行了研究。结果表明：起泡剂的添加可以在保持粗精矿碳回收率基本不变的情况下提高粗精矿碳品位,并提升浮选速率,可采用松醇油为起泡剂,添加量为20g/t；水玻璃添加在棒磨机中有助于提高粗精矿碳品位,最佳用量为500g/t；分散剂的添加可使粗精矿碳品位略微提高,但同时会使得粗精矿碳回收率明显下降,在生产中可以不添加；本矿浆体系中,pH调整剂的作用与分散剂类似,在生产中可不添加。确定了浮选最佳条件,并进行了一粗一扫二精闭路流程实验。浮选结果为：精矿碳品位为82.3%,碳回收率为88.5%,尾矿碳含量为6.8%,电解质回收率为89.3%。与探索实验相比较,最佳条件浮选结果精矿碳品位上升了9.2%,精矿碳回收率上升了3.3%,尾矿碳含量降低了18.8%,电解质回收率提高了21.9%,分选效果明显改善。本文通过对SPL3(碳含量36.1%)浮选工艺的研究,改善了其分选效果,为浮选法回收利用低碳含量废旧阴极提供了理论基础。另外,本工艺对煤和石墨的浮选有一定借鉴意义。

浮选法分离铝电解废旧阴极中的碳和电解质的工艺研究

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