专利名称：一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及精铝生产领域，尤其涉及一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备。
背景技术：
目前国内外精铝电解成熟的工艺为三层液精铝电解工艺，通常使用氯氟电解质体系作为精铝电解中的电解质。氯化钡作为三层液精铝电解工艺的主要电解质之一，在精铝生成过程中起到了不可替代的作用。三层液精铝电解工艺对电解质的要求比较严格，电解质必须具备密度适中、挥发性小、导电性良好、初晶温度低等特点。氯化钡与其它电解质共同作用，对精铝电解中 的电解质体系的各种性质进行调节。精铝电解质体系中适量氯化钡的存在可以有效降低整 个精铝电解体系初晶温度，当氯化钡浓度在50°/Γ70%范围内，大约每增加1%的氯化钡，电解体系的初晶温度则会下降I. 50C ;在现行的工业精铝电解质体系中，电解质体系的密度在很大程度上由氯化钡的含量所决定。当电解质体系中氯化钡的浓度大于58%时，电解质体系的密度随着氯化钡浓度的增加而迅速增加；氯化钡的存在对电解质体系的电导起负作用，随着体系中氯化钡浓度的增加，体系的电导呈现下降的趋势。因此综合上述各种因素，在现行的精铝电解质体系中，氯化钡的浓度为60%左右。在精铝电解过程中可能产生如下杂质物质(I)电解体系内物质可能发生如下副反应BBaCli + 2 AlF3 = 3Β aE, + 2 Al Cl . ⑴BaCl2 + 2NaF - BaF2 + 2NaCI ⑵反应(I)实际不能发生，而反应(2)却能够强烈地进行。精铝电解过程中新生成的BaF2与电解质体系中原有的氯化钡发生了如下反应BaCl2 + BaF2 = BaCl2 -BaF:,⑶反应(3)中生成的BaCl2 *BaF2在精铝电解温度下为难熔于电解液的物质，从电解质体系中分离出来。由于电解质体系中NaF的浓度低，电解质体系中部分氯化钡参与了反应，形成了难熔于电解液的废渣。(2)电解质体系中含有部分氟化铝，氟化铝主要作用为调节整个电解质体系的电
导和初晶温度。在精铝电解过程中，电解质体系中部分的氟化铝与空气中的水分和原料带入的极少量水分发生了如下反应2 AIK, + SH2O = AI2O, + 6HF (4)反应⑷中生成的氧化铝在精铝电解温度下为难熔于电解液的物质，以废渣的形式从电解质体系中分离出来。C3)在精铝生成过程中，采用的原料为铜铝合金，随着精炼过程的进行，原铝中的
极少量的杂质铁、硅聚集于阳极合金内，因此阳极合金为Al-Cu-Fe-Si四元体系，在该体系中存在许多难熔化合物，如FeSiAl5、固溶体a (Al-Fe-Si)、β (Al-Fe-Si)等。在阳极在熔解过程中，上述杂质转移到电解质体系中，以废渣的形式从体系中分离出来。在精铝生成过程中，电解质体系中部分氯化钡、氟化铝等发生反应生成难熔化合物从体系中分离出来，在实际生产过程中，要对电解质体系的成分进行分析，同时要及时向电解质体系中添加氯化钡、氟化铝等物质。在形成的可溶性(水溶性)含钡废渣中，氯化钡 属于危险化学品名录中第6. I类毒害品，食入O. 2g以上可引起中毒，其致死量为O. 8^0. 9g。氯化钡是剧毒物质，可引起大脑及软脑膜的炎症，中毒时毛细血管通透性升高，同时伴有出血及水肿。其次氯化钡还能够抑制骨髓并引起肝脏疾病、脾硬化等疾病。氯化钡急性中毒表现为恶心、呕吐、腹痛、腹泻、脉缓、肌肉麻痹、心律紊乱等症状，可因心律紊乱和呼吸肌麻痹而死亡；长期接触氯化钡容易出现气促、口腔粘膜肿胀糜烂、心动过速、血压增高、脱发等症状，因此氯化钡必须储存在阴凉、通风的仓间内，以免对周边环境产生安全、环保问题。在精铝生产过程产生有大量可溶性含钡废渣。可溶性含钡废渣在堆存过程中，经过雨水渗透可溶性钡盐会转入地下水和地表水中，对周边的环境安全产生较大的影响，同时也造成了资源的浪费。本申请针对精铝生产过程中产生的可溶性含钡废渣，发明了一种综合利用的设备，实现废渣的综合利用，降低和消除废渣对周边环境的危害，实现精铝生产过程中安全、资源循环利用和可持续发展的目标。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种易于控制操作的综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备。为解决上述问题，本实用新型所述的一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，其特征在于该设备包括氟离子回收系统、浸出液分离系统、铁铝分离系统和钠钡分离系统；所述浸出液分离系统分别与所述氟离子回收系统、铁铝分离系统和钠钡分离系统相连；所述铁铝分离系统与所述钠钡分离系统相连。所述氟离子回收系统包括上料机I、酸浸罐、压滤机I和盐酸储罐I ;所述上料机I的一端与含钡废渣和氯化钙混合料堆相接，其另一端设在所述酸浸罐的上方，该酸浸罐分别通过管道与所述压滤机I和所述盐酸储罐I相连；所述压滤机I与所述浸出液分离系统相
连；所述酸浸罐内设有电动搅拌机I，该酸浸罐与所述压滤机I或所述盐酸储罐I之间的管
道上均设有泵I。[0021]所述浸出液分离系统包括氧化除杂槽、高温除杂槽、中和槽、压滤机Π双氧水储罐、氨水储罐、盐酸储罐Π、碱液池I和压滤机ΠΙ ;所述氧化除杂槽的底部一侧与所述氟离子回收系统相连，其顶部分别通过管道与所述压滤机Π、双氧水储罐、氨水储罐相连；所述压滤机Π的底部分别与所述铁铝分离系统、高温除杂槽相连，该高温除杂槽顶部分别通过管道与所述碱液池I、压滤机ΠΙ相连；所述压滤机ΠΙ的底部与所述中和槽相连，该中和槽顶部分别通过管道与所述盐酸储鋪'Π、钠钡分离系统相连；所述氧化除杂槽内设有电动搅拌机Π该氧化除杂槽与所述压滤机Π或双氧水储罐或氨水储罐之间的管道上均设有泵Π;所述高温除杂槽内设有电动搅拌机ΠΙ，该高温除杂槽与所述碱液池I或所述压滤机ΠΙ之间的管道上均设有泵ΠΙ所述中和槽内设有电动搅拌机IV，该中和槽与所述盐酸储歸Π或所述钠钡分离系统之间的管道上均设有泵IV。所述铁铝分离系统包括分解槽、沉淀槽Π、压滤机V、碱液池Π盐酸储罐IV、上料机m和压滤机VI;所述上料机πι的一端与所述浸出液分离系统相连，其另一端设在所述分解槽的上方，该分解槽分别通过管道与所述碱液池Π、压滤机V相连;所述压滤机V的底部通过管道与所述沉淀槽Π相连，该沉淀槽Π顶部分别通过管道与所述盐酸储罐IV、压滤机VI相连；所述压滤机YI的底部与所述钠钡分离系统相连；所述分解槽内设有电动搅拌机V,该分解槽与所述碱液池Π或所述压滤机V之间的管道上均设有泵νπ ;沉淀槽Π内设有电动搅拌机\ ,该沉淀槽Π顶部与所述盐酸储罐IV或所述压滤机VI之间的管道上均设有泵Λ Π。[0023]所述钠钡分离系统包括沉淀槽I、酸解槽、两个浓缩结晶槽、压滤机IV、两台干燥
设备、两个盐酸储罐ΠΙ和上料机Π ;所述上料机I[的一端与碳酸钠料堆相接，其另一端设
在所述沉淀槽I的上方，该沉淀槽I分别通过管道与所述浸出液分离系统、压滤机IV相连；
所述压滤机IV的底部分别与所述酸解槽、其中一个浓缩结晶槽相连，该浓缩结晶槽通过管道分别与所述一个盐酸储罐III和所述铁铝分离系统相连；所述酸解槽分别通过管道与所述另一个盐酸储ifni、另一个浓缩结晶槽相连；所述两个浓缩结晶槽与所述两台干燥设备
一一对应相连，所述沉淀槽I内设有电动搅拌机Vn,该沉淀槽I与所述压滤机IV之间的管
道上均设有泵V ;所述酸解槽内设有电动搅拌机\ Π，该酸解槽与所述另一个盐酸储罐ΠΙ
或所述另一个浓缩结晶槽之间的管道上均设有泵YI ;所述两个浓缩结晶槽内均设有电动 搅拌机IX。所述碱液池I和所述碱液池π内均为饱和NaOH溶液。本实用新型与现有技术相比具有以下优点I、由于本实用新型中设有氟离子回收系统，该系统在酸浸罐内用盐酸对含钡废渣和氯化钙混合料进行酸浸，并通过压滤机将酸浸液进行分离，得到固相氟化钙，该氟化钙产品可再回到电解精铝工艺；液相则进入浸出液分离系统，从而实现含钡废渣中的氟离子以氟化钙的形式分离和回收的目的。2、由于本实用新型中设有浸出液分离系统，该系统将氟离子回收系统中来的滤液采用双氧水氧化处理，用氨水调节滤液的PH值，经压滤机除去滤液中所含的铁、铝，沉淀渣进入铁铝分离系统；再采用NaOH溶液调节除铁、铝后滤液的pH值，通过热滤的方式除去滤液中的钙、镁；采用盐酸溶液对除杂后的滤液进行中和处理，得到的NaCl、BaCl2混合溶液进入钠钡分离系统，从而实现酸浸液中铁铝和钠钡离子的分离。3、由于本实用新型中设有钠钡分离系统，该系统采用碳酸钠作为沉淀剂，在沉淀槽中与浸出液分离系统来的NaCl、BaCl2混合溶液反应，通过压滤机将反应液进行分离，得到固相碳酸钡，该碳酸钡经盐酸酸化、浓缩、干燥工艺，得到氯化钡产品，氯化钡产品可再回到电解精铝工艺；液相则进入浓缩、干燥工艺，得到氯化钠产品，氯化钠产品可再回到电解精铝工艺，从而实现含钡废渣中的钠、钡离子以氯化钠、氯化钡的形式分离和回收的目的。4、由于本实用新型中设有铁铝分离系统，该系统将浸出液分离系统中得到的含铁、铝的沉淀渣与NaOH溶液反应，通过压滤机将反应液进行分离，得到固相含铁沉淀渣；液相则用盐酸调节pH值，再通过压滤机将溶液进行分离，得到固相氢氧化铝沉淀，氢氧化铝产品可再回到电解铝工艺，而此时的液相进入钠钡分离系统中氯化钠浓缩、干燥工艺，得到氯化钠产品，从而实现含钡废渣中的铁、铝离子以氢氧化铁、氢氧化铝的形式分离和回收的目的。5、本实用新型易于控制操作，实现了精铝生产过程产生的含钡废渣中各主要元素的分离和回收。6、采用本发明后，分离出的氯化钡、氯化钠、氟化钙都可再返回到精铝电解系统，氢氧化铝可返回到电解铝系统，达到综合、循环利用资源、节能减排以及减少环境污染和提高生产安全的目的。
以下结合附图
对本实用新型的具体实施方式
作进一步详细的说明。 图I为本实用新型的结构示意图。图2为本实用新型的氟离子回收系统示意图。图3为本实用新型的浸出液分离系统示意图。图4为本实用新型的铁铝分离系统示意图。图5为本实用新型的钠钡分离系统示意图。图中1 一氟离子回收系统11 一上料机I 12—酸浸罐 13—压滤机I 14一盐酸储罐I 2—浸出液分离系统 21—氧化除杂槽 22—高温除杂槽23 —中和槽24—压滤机Π 25—双氧水储罐26—氨水储罐27—盐酸储罐Π 28—碱液池I 29—压滤机ΠΙ3—铁铝分离系统31—分解槽32—沉淀槽Π 33—压滤机V 34—碱液池Π 35—盐酸储罐1￥ 36—上料机ΠΙ 37—压滤机VI 4—钠钡分离系统41 一沉淀槽I 42—酸解槽43—浓缩结晶槽 44—压滤机IV 45—干燥设备46—盐酸储罐ΠΙ 47—上料机H。
具体实施方式
如图I所示，一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，该设备包括氟尚子回收系统I、浸出液分尚系统2、铁招分尚系统3和钠钡分尚系统4。浸出液分尚系统2分别与氟尚子回收系统I、铁招分尚系统3和钠钡分尚系统4相连；铁招分尚系统3与钠钡分离系统4相连。[0040]其中氟离子回收系统I包括上料机I 11、酸浸罐12、压滤机I 13和盐酸储罐I14 (参见图2)。上料机I 11的一端与含钡废渣和氯化钙混合料堆相接，其另一端设在酸浸罐12的上方，该酸浸罐12分别通过管道与压滤机I 13和盐酸储罐I 14相连；压滤机I 13与浸出液分离系统2相连；酸浸罐12内设有电动搅拌机I,该酸浸罐12与压滤机I 13或盐酸储罐I 14之间的管道上均设有泵I。浸出液分离系统2包括氧化除杂槽21、高温除杂槽22、中和槽23、压滤机Π 24、双
氧水储罐25、氨水储罐26、盐酸储罐Π 27、碱液池I 28和压滤机ΠΙ 29，碱液池I 28内为饱和NaOH溶液(参见图3)。氧化除杂槽21的底部一侧与氟离子回收系统I相连，其顶部分别通过管道与压滤机Π 24、双氧水储罐25、氨水储罐26相连；压滤机Π 24的底部分别与
铁铝分离系统3、高温除杂槽22相连，该高温除杂槽22顶部分别通过管道与碱液池I 28、压 滤机ΠΙ 29相连；压滤机EI 29的底部与中和槽23相连，该中和槽23顶部分别通过管道与
盐酸储罐Π 27、钠钡分离系统4相连；氧化除杂槽21内设有电动搅拌机Π，该氧化除杂槽
21与压滤机Π 24或双氧水储罐25或氨水储罐26之间的管道上均设有泵Π高温除杂槽
22内设有电动搅拌机ΠΙ该高温除杂槽22与碱液池I 28或压滤机ΠΙ 29之间的管道上均
设有泵ΠΙ ;中和槽23内设有电动搅拌机IV，该中和槽23与盐酸储罐Π 27或钠钡分离系
统4之间的管道上均设有泵IY。铁铝分离系统3包括分解槽31、沉淀槽Π 32、压滤机V 33、碱液池Π 34、盐酸储罐IV 35、上料机ΠΙ 36和压滤机VI 37，碱液池Π 34内为饱和NaOH溶液(参见图4)。上料机ΠΙ 36的一端与浸出液分离系统2相连,其另一端设在分解槽31的上方,该分解槽31分别通过管道与碱液池Π 34、压滤机V 33相连；压滤机V 33的底部通过管道与沉淀槽E 32相连，该沉淀槽Π 32顶部分别通过管道与盐酸储罐IV 35、压滤机VI 37相连；压滤机VI 37的底部与钠钡分离系统4相连；分解槽31内设有电动搅拌机V ,该分解槽31与碱液池E 34或压滤机V 33之间的管道上均设有泵\_Π ;沉淀槽]I 32内设有电动搅拌机
VI,该沉淀槽Π 32顶部与盐酸储罐IV 35或压滤机VI 37之间的管道上均设有泵VIII。钠钡分离系统4包括沉淀槽I 41、酸解槽42、两个浓缩结晶槽43、压滤机IV 44、两台干燥设备45、两个盐酸储罐III 46和上料机II 47(参见图5)。上料机II 47的一端与碳酸钠料堆相接，其另一端设在沉淀槽I 41的上方，该沉淀槽I 41分别通过管道与浸出液分离系统2、压滤机I 44相连；压滤机i 44的底部分别与酸解槽42、其中一个浓缩结晶槽43相连，该浓缩结晶槽43通过管道分别与一个盐酸储罐III 46和铁铝分离系统3相连；酸解槽42分别通过管道与另一个盐酸储罐III 46、另一个浓缩结晶槽43相连；两个浓缩结晶槽43与两台干燥设备45—一对应相连，沉淀槽I 41内设有电动搅拌机VI，该沉淀槽I 41与压滤机I 44之间的管道上均设有泵V ;酸解槽42内设有电动搅拌机VII]，该酸解槽42与另一 个盐酸储歸m 46或另一个浓缩结晶槽43之间的管道上均设有泵VI ;两个浓缩结晶槽33内均设有电动搅拌机L
权利要求1.一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，其特征在于该设备包括氟离子回收系统(I)、浸出液分离系统(2)、铁铝分离系统(3)和钠钡分离系统(4);所述浸出液分离系统(2)分别与所述氟离子回收系统(I)、铁铝分离系统(3)和钠钡分离系统(4)相连；所述铁铝分离系统(3)与所述钠钡分离系统(4)相连。
2.如权利要求I所述的一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，其特征在于所述氟离子回收系统(I)包括上料机I(11)、酸浸罐(12)、压滤机I (13)和盐酸储罐I (14);所述上料机I (11)的一端与含钡废渣和氯化钙混合料堆相接，其另一端设在所述酸浸罐(12)的上方，该酸浸罐(12)分别通过管道与所述压滤机I (13)和所述盐酸储罐I (14)相连；所述压滤机I (13)与所述浸出液分离系统(2)相连；所述酸浸罐(12)内设有电动搅拌机I，该酸浸罐(12)与所述压滤机1(13)或所述盐酸储罐I (14)之间的管道上均设有泵I。
3.如权利要求I所述的一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，其特征在于所述浸出液分离系统(2)包括氧化除杂槽(21)、高温除杂槽(22)、中和槽(23)、压滤机II(24)、双氧水储罐(25)、氨水储罐(26)、盐酸储罐II (27)、碱液池I (28)和压滤机III (29)；所述氧化除杂槽(21)的底部一侧与所述氟离子回收系统(I)相连，其顶部分别通过管道与所述压滤机II (24)、双氧水储罐(25)、氨水储罐(26)相连；所述压滤机II (24)的底部分别与所述铁铝分离系统(3)、高温除杂槽(22)相连，该高温除杂槽(22)顶部分别通过管道与所述碱液池I (28)、压滤机III (29)相连；所述压滤机III (29)的底部与所述中和槽(23)相连，该中和槽(23)顶部分别通过管道与所述盐酸储罐Π (27)、钠钡分离系统(4)相连；所述氧化除杂槽(21)内设有电动搅拌机II，该氧化除杂槽(21)与所述压滤机II (24)或双氧水储罐(25)或氨水储罐(26)之间的管道上均设有泵II ;所述高温除杂槽(22)内设有电动搅拌机III，该高温除杂槽(22)与所述碱液池I (28)或所述压滤机III (29)之间的管道上均设有所述中和槽(23)内设有电动搅拌机IV,该中和槽(23)与所述盐酸储罐II (27)或所述钠钡分离系统(4)之间的管道上均设有泵IV。
4.如权利要求I所述的一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，其特征在于所述铁铝分离系统(3)包括分解槽(31)、沉淀槽II (32)、压滤机V (33)、碱液池II (34)、盐酸储罐i C 35)、上料机III (36)和压滤机W (37);所述上料机Ili C 36)的一端与所述浸出液分离系统(2)相连，其另一端设在所述分解槽(31)的上方，该分解槽(31)分别通过管道与所述碱液池II (34)、压滤机V (33)相连；所述压滤机V (33)的底部通过管道与所述沉淀槽II(32)相连，该沉淀槽II (32)顶部分别通过管道与所述盐酸储罐IV (35)、压滤机VI (37)相连；所述压滤机VI (37)的底部与所述钠钡分离系统(4)相连；所述分解槽(31)内设有电动搅拌机V，该分解槽(31)与所述碱液池H (34)或所述压滤机V (33)之间的管道上均设有泵VI];沉淀槽II (32)内设有电动搅拌机i该沉淀槽II (32)顶部与所述盐酸储罐IV (35)或所述压滤机VI (37)之间的管道上均设有泵VII]。
5.如权利要求I所述的一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，其特征在于所述钠钡分离系统(4)包括沉淀槽1(41)、酸解槽(42)、两个浓缩结晶槽(43)、压滤机IV(44)、两台干燥设备(45)、两个盐酸储罐III (46)和上料机II (47);所述上料机II (47)的一端与碳酸钠料堆相接，其另一端设在所述沉淀槽I (41)的上方，疒'冗淀槽1(41)分别通过管道与所述浸出液分离系统(2)、压滤机IV (44)相连；所述压滤机I (44)的底部分别与所述酸解槽(42)、其中一个浓缩结晶槽(43)相连，该浓缩结晶槽(43)通过管道分别与所述一个盐酸储罐III (46)和所述铁铝分离系统(3)相连；所述酸解槽(42)分别通过管道与所述另一个盐酸储罐ΙΠ (46)、另一个浓缩结晶槽(43)相连；所述两个浓缩结晶槽(43)与所述两台干燥设备(45) —一对应相连，所述沉淀槽I (41)内设有电动搅拌机VI，该沉淀槽I (41)与所述压滤机IV (44)之间的管道上均设有泵V ;所述酸解槽(42)内设有电动搅拌机VII〗，该酸解槽(42 )与所述另一个盐酸储罐III (46 )或所述另一个浓缩结晶槽(43 )之间的管道上均设有泵VI ;所述两个浓缩结晶槽(33)内均设有电动搅拌机K。
6.如权利要求3或4所述的一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，其特征在于所述碱液池I (28)和所述碱液池II (34)内均为饱和NaOH溶液。
专利摘要本实用新型涉及一种综合回收利用精铝生产过程中含钡废渣的设备，该设备包括氟离子回收系统、浸出液分离系统、铁铝分离系统和钠钡分离系统。浸出液分离系统分别与氟离子回收系统、铁铝分离系统和钠钡分离系统相连；铁铝分离系统与钠钡分离系统相连。本实用新型易于控制操作，可将精铝生产过程中含钡废渣分离为氟化钙、氯化钡、氯化钠、氢氧化铁和氢氧化铝，实现了精铝生产过程产生的含钡废渣中各主要元素的分离和回收。
文档编号C22B7/00GK202626267SQ20122016362
公开日2012年12月26日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者景燕, 马军, 贾永忠, 王小华, 姚颖, 孙进贺, 李磊, 林鹏程, 田素燕, 吕学海, 尹刚 申请人:青海省安全生产科学技术中心, 青海民族大学, 中国科学院青海盐湖研究所