梁诚等：利用NaCO,处理铝电解槽炭渣的研究 ·1057· 10 um 30μm NaAl 2 4 0 2 4 6 8 X-ray energy/kev X-ray energy/keV 图2样品1的SEM-EDS图 Fig.2 SEM-EDS images of sample 1 层状石墨完全包裹.如果可以打破炭和电解质之 Na,CO,Carbon residue 间的紧密结合，浮选法、焙烧法等方法将会成为现 High-temperature reaction →C02 阶段处理炭渣的有效方法. 1.2试验方法 Cooling 试验具体流程如图3所示.首先将铝电解槽 H20 炭渣粉碎，制成粒径小于0.074mm的粉碎炭渣， Filtering →Carbon powder 将粉碎炭渣与Na2CO3添加料按照一定的比例混 合均匀后置于电阻炉中升到特定温度，保温一定 Filtrate 时间.NaCO3与炭渣中的电解质反应，待冷却后 的混合渣与水混合后，调节浸出液的pH,使浸出 Filtering 液的A1以铝酸钠的形式转移到液相中，F以氟化 钠的形式转移至液相中；然后浸出液经过过滤、水 洗烘干后制成炭粉.向滤液中通入CO,后经过过 Na AIF Filtrate 滤和烘干得到冰晶石.二次滤液中主要成分为 Na2CO,通过蒸发结晶回收后可返回至添加料中 Crystallization 通过扫描电镜观察炭粉和冰晶石的微观形貌，通 →H0 NaCO; 过X射线衍射仪对培烧后混合料和产物进行物相 分析，从而研究焙烧以及水浸试验机理 困3炭渣培烧一水浸试验流程图 Fig.3 Flow chart of carbon residue roasting-water immersion test 1.3试验原理 Na3AIF6+1.5Na2CO3=1.5CO2(g)+0.5Al2O3+6NaF 本试验的原理图如图4所示.炭渣中的电解 (1) 质与Na2CO3在高温下反应，转变为可浸出的 Na3AIF6+2Na2CO3=6NaF+2C02(g)+NaAlO2 (2) NaF、NaAIO2,反应式如(1)~(4)所示.焙烧后的 混合料加水浸出，固液分离后的固体烘干后获得 Al2O3+Na2CO3=CO2(g)+2NaAlO2 (3) 炭粉.其NaF、NaAIO2、NaCO3组分转移至滤液， NasAl3F14+4.5Na2C03=4.5C02(g)+1.5A203+14NaF (4) 然后利用碳酸化法对滤液中的F广进行回收，反应 6NaF+2CO2(g)+NaAlO2=Na3AIF6+2Na2CO3 式如(5)所示P (5)层状石墨完全包裹. 如果可以打破炭和电解质之 间的紧密结合，浮选法、焙烧法等方法将会成为现 阶段处理炭渣的有效方法. 1.2    试验方法 试验具体流程如图 3 所示. 首先将铝电解槽 炭渣粉碎，制成粒径小于 0.074 mm 的粉碎炭渣. 将粉碎炭渣与 Na2CO3 添加料按照一定的比例混 合均匀后置于电阻炉中升到特定温度，保温一定 时间. Na2CO3 与炭渣中的电解质反应，待冷却后 的混合渣与水混合后，调节浸出液的 pH，使浸出 液的 Al 以铝酸钠的形式转移到液相中，F 以氟化 钠的形式转移至液相中；然后浸出液经过过滤、水 洗烘干后制成炭粉. 向滤液中通入 CO2 后经过过 滤和烘干得到冰晶石. 二次滤液中主要成分为 Na2CO3，通过蒸发结晶回收后可返回至添加料中. 通过扫描电镜观察炭粉和冰晶石的微观形貌，通 过 X 射线衍射仪对焙烧后混合料和产物进行物相 分析，从而研究焙烧以及水浸试验机理. 1.3    试验原理 本试验的原理图如图 4 所示. 炭渣中的电解 质 与 Na2CO3 在高温下反应 ，转变为可浸出 的 NaF、NaAlO2，反应式如（1）～（4）所示. 焙烧后的 混合料加水浸出，固液分离后的固体烘干后获得 炭粉. 其 NaF、NaAlO2、Na2CO3 组分转移至滤液， 然后利用碳酸化法对滤液中的 F −进行回收，反应 式如（5）所示[24] . Na3AlF6+1.5Na2CO3= 1.5CO2 ( g ) +0.5Al2O3+6NaF （1） Na3AlF6+2Na2CO3= 6NaF+2CO2 ( g ) +NaAlO2 （2） Al2O3+Na2CO3= CO2 ( g ) +2NaAlO2 （3） Na5Al3F14+4.5Na2CO3 =4.5CO2 ( g ) +1.5Al2O3+14NaF （4） 6NaF+2CO2 ( g ) +NaAlO2= Na3AlF6+2Na2CO3 （5） 0 2 C F Na Al 4 X-ray energy/keV Intensity 6 8 0 2 C 4 X-ray energy/keV Intensity 6 8 (a) 10 μm (b) 30 μm 图 2    样品 1 的 SEM-EDS 图 Fig.2    SEM-EDS images of sample 1 Na2CO3 CO2 CO2 H2O Cooling Filtering Filtrate Filtrate Crystallization H2O Na2CO3 Na3AlF6 Filtering Carbon powder Carbon residue High-temperature reaction 图 3    炭渣焙烧−水浸试验流程图 Fig.3    Flow chart of carbon residue roasting−water immersion test 梁    诚等： 利用 Na2CO3 处理铝电解槽炭渣的研究 · 1057 ·