熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法、鋁灰、鋁渣灰回收處理方法及電解槽技術

本發明專利技術涉及熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法、鋁灰、鋁渣灰回收處理方法及電解槽。所述熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法，包括以下步驟：1)將氮化鋁混合氧化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物含有55?65％的氧化鋁和35?45％的氮化鋁，并且電解預處理物過20?30目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；3)在電解溫度940?960℃的范圍內進行熔鹽電解。本發明專利技術方法及電解槽可以有效且便宜的處理氮化鋁或含有氮化鋁的雜質，并且處理成本較低。

Method of conversion of aluminum nitride by molten salt electrolysis method, recovery method of aluminum ash, aluminum slag ash and electrolyzer

The invention relates to a method for converting aluminum nitride into molten salt electrolysis method, aluminum ash, aluminum slag ash recovery treatment method and electrolyzer. The method of molten salt electrolysis transformation of aluminum nitride, which comprises the following steps: 1) aluminum nitride mixed preparation of alumina electrolysis pretreatment, the pretreatment of electrolytic aluminum nitride containing 55 65% alumina and 35 45%, and 20 electrolysis pretreatment material 30 mesh sieve; 2) above the anode carbon block by molten salt electrolysis in laying caulking material, electrolytic pretreatment and alumina; electrolyte molten salt electrolysis in molten salt containing alumina and fluoride; 3) of molten salt electrolysis in electrolytic temperature 960 DEG C in 940. The method and the electrolytic cell can effectively and cheaply treat the aluminum nitride or the impurities containing aluminum nitride, and the treatment cost is low.

【技術實現步驟摘要】
熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法、鋁灰、鋁渣灰回收處理方法及電解槽
本專利技術涉及氮化鋁再生利用領域，具體涉及熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法、鋁灰、鋁渣灰回收處理方法及電解槽。
技術介紹
氮化鋁屬原子晶體，最高可穩定到2200℃，其除人工固定技術合成外，還常常作為加工副產物出現在某些金屬加工的生產過程中，例如電解鋁或鋁加工產業上，所產生的雜質也即鋁渣灰，從鋁渣灰中分離出絕大部分金屬鋁或鋁合金顆粒后剩余的鋁渣灰粒度很小，簡稱為鋁灰，鋁灰除含有大量氧化鋁外，還含部分氮化鋁、氟化物等成分。現代生產工藝中通常希望能獲得原子或元素級別的綠色工藝處理模式，即在生產過程中，有利用價值的原子或元素最好是能完全成為有用的物品，而不是落入雜質中被浪費掉。例如前述所述的氮化鋁、含有氮化鋁的雜質等，其中的鋁元素通常是希望能以金屬成分被回收利用，或是以其他有用物的形式被回收利用。除人工特定需求合成出的氮化鋁外，部分多余的氮化鋁以及以雜質形式出現的含有氮化鋁的產物而言，如何有效且便宜的處理此類產物，則成為對氮化鋁或含有氮化鋁的雜質的回收處理的難題之一。以其中的鋁渣灰和鋁灰為例，國內電解鋁及鋁加工行業每年都會產生數十萬噸鋁渣灰或鋁灰，多年來，電解鋁行業希望將含有大量氧化鋁的鋁渣灰或鋁灰返回鋁電解生產過程用作原料，但由于其中氮化鋁的存在，一直沒有更為有效且便宜的工藝處理方法，大多只能被迫將鋁渣灰或鋁灰外賣，另外，隨著國家對固體危險廢物管理加強，包括鋁渣灰或鋁灰，不允許按照一般貨物外賣處理，然而有運輸、處置資質的企業極少，導致處理成本極高。
技術實現思路
本專利技術提供一種熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法、鋁灰、鋁渣灰回收處理方法及電解槽，其可以有效且便宜的處理氮化鋁或含有氮化鋁的雜質，并且處理成本較低。為解決以上技術問題，本專利技術提供第一方面的技術方案，即熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法，包括以下步驟：1)將氮化鋁混合氧化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物含有55-65％的氧化鋁和35-45％的氮化鋁，并且電解預處理物過20-30目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；3)在電解溫度940-960℃的范圍內進行熔鹽電解。本申請還提供第二方面的技術方案，即鋁灰回收處理方法，包括以下步驟：1)將鋁灰混合氧化鋁或氮化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物含有55-60％的氧化鋁、35-40％的氮化鋁、其余是氟化物，并且電解預處理物過20-30目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；3)在電解溫度940-960℃的范圍內進行熔鹽電解。本申請還提供第三方面的技術方案，即鋁渣灰回收處理方法，包括以下步驟：1)分離出鋁渣灰中的金屬鋁或鋁合金顆粒，剩余的即為鋁灰；將鋁灰混合氧化鋁或氮化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物含有55-60％的氧化鋁、35-40％的氮化鋁、其余是氟化物，并且電解預處理物過20-30目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；3)在電解溫度940-960℃的范圍內進行熔鹽電解。優選的，所述電解預處理物含有60％的氧化鋁和40％的氮化鋁，或電解預處理物含有60％的氧化鋁、35％的氮化鋁、其余是氟化物。優選的，步驟1)中電解預處理物過25目篩。優選的，步驟3)中在電解溫度為950℃時進行熔鹽電解。優選的，堵縫料由3％-5％的氧化鋁、95％-97％的冰晶石組成。優選的，堵縫料由4％的氧化鋁、96％的冰晶石組成。優選的，堵縫料的直徑占陽極炭塊之間縫隙寬度的百分比位于90-95％的范圍內。優選的，堵縫料的直徑占陽極炭塊之間縫隙寬度的百分比是93％。優選的，電解預處理物的鋪設高度占陽極炭塊高度的百分比位于60-70％的范圍內。優選的，電解預處理物的鋪設高度占陽極炭塊高度的百分比是65％。優選的，堵縫料的鋪設高度占電解預處理物的鋪設高度的百分比位于20％-25％的范圍內。優選的，堵縫料的鋪設高度占電解預處理物的鋪設高度的百分比是23％。本申請還提供第四方面的技術方案，即熔鹽電解法轉化氮化鋁的電解槽，電解槽內設置有電解質層、陽極炭塊、陽極鋼爪，在陽極炭塊上方依次鋪設有堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；電解質層是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；電解預處理物含有55-65％的氧化鋁和35-45％的氮化鋁，并且電解預處理物過20-30目篩。優選的，電解槽經過電解一段時間后，電解質層下方有鋁液層產生。本申請提供的熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法、鋁灰、鋁渣灰回收處理方法及電解槽，其采用首先將氮化鋁混合氧化鋁制備成特定比例成分的電解預處理物，然后再將堵縫料、電解預處理物和氧化鋁依順序鋪設在陽極炭塊上方，利用熔鹽電解在特定電解溫度下進行電解，將氮化鋁轉化為熔鹽電解需要的電解質成分，其中發生的反應如下式1和式2所示，實現氮化鋁的無害化資源利用，從而可以有效且便宜的處理氮化鋁或含有氮化鋁的雜質，并且處理成本較低。3HF+AlN＝AlF3+NH3式1AlF3+3NaF3＝Na3AlF6式2附圖說明圖1是本申請實施方式熔鹽電解法轉化氮化鋁的電解槽的示意圖。具體實施方式為使本專利技術的目的、技術方案和優點更加清楚明白，下面將結合本專利技術實施方式中的附圖，對本專利技術實施方式中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施方式僅僅是本專利技術一部分實施方式，而不是全部的實施方式。基于本專利技術中的實施方式，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施方式，都屬于本專利技術保護的范圍。在不沖突的情況下，本專利技術中的實施方式及實施方式中的特征可以相互任意組合。利用本申請實施方式的熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法來電解氮化鋁。實施方式一：熔鹽電解法轉化氮化鋁具體包括以下步驟，按照圖1所示的熔鹽電解法轉化氮化鋁的電解槽的示意圖，圖1中電解槽1內設置有電解質層3、陽極炭塊2、陽極鋼爪5，在陽極炭塊2上方依次鋪設有堵縫料6、電解預處理物7和氧化鋁8；電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；電解預處理物7含有55-65％的氧化鋁和35-45％的氮化鋁，并且電解預處理物7過20-30目篩。堵縫料6用于將陽極炭塊2之間的極間縫9、邊縫10封堵住，避免電解預處理物7落入電解質層內，同時保持氣體在陽極炭塊2的極間縫9和邊縫10處可以流通，經過電解一段時間后，電解質層3下方有鋁液層4產生。1)將氮化鋁混合氧化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物主要含有重量百分比是M1％的氧化鋁和N1％的氮化鋁，并且電解預處理物過L目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；3)在電解溫度T℃的范圍內進行熔鹽電解。上述步驟中，所述電解預處理物主要含有重量百分比是55-65％的氧化鋁和35-45％的氮化鋁，更優選采用重量百分比是60％的氧化鋁和40％的氮化鋁，采用優選重量百分比比例可以促使電解過程中電流效率、電解過程中電解質內氧化鋁的重量百分比含量滿足特定要求，例如電流效率在89-95％范圍內，并且電解過程中電解質內氧化鋁的重量百分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將氮化鋁混合氧化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物含有55?65％的氧化鋁和35?45％的氮化鋁，并且電解預處理物過20?30目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；3)在電解溫度940?960℃的范圍內進行熔鹽電解。

【技術特征摘要】
1.熔鹽電解法轉化氮化鋁的方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將氮化鋁混合氧化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物含有55-65％的氧化鋁和35-45％的氮化鋁，并且電解預處理物過20-30目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；3)在電解溫度940-960℃的范圍內進行熔鹽電解。2.鋁灰回收處理方法，其特征在于，包括以下步驟：1)將鋁灰混合氧化鋁或氮化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物含有55-60％的氧化鋁、35-40％的氮化鋁、其余是氟化物，并且電解預處理物過20-30目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的熔鹽；3)在電解溫度940-960℃的范圍內進行熔鹽電解。3.鋁渣灰回收處理方法，其特征在于，包括以下步驟：1)分離出鋁渣灰中的金屬鋁或鋁合金顆粒，剩余的即為鋁灰；將鋁灰混合氧化鋁或氮化鋁制備成電解預處理物，所述電解預處理物含有55-60％的氧化鋁、35-40％的氮化鋁、其余是氟化物，并且電解預處理物過20-30目篩；2)在熔鹽電解法中的陽極炭塊上方依次鋪設堵縫料、電解預處理物和氧化鋁；熔鹽電解法中電解質是含有氧化鋁和氟化物的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：吳波，黃書文，
申請(專利權)人：成都云津能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：四川,51