制氟電解槽廢電解質(zhì)的回收

項(xiàng)榮海

（福建漳平金鑫硫酸化工有限公司，福建 漳平 364400）

1 原理

由于氟化氫鉀易溶于水，重金屬和鐵等雜質(zhì)不溶于水，可先將廢電解質(zhì)加熱溶于水，再加入氫氧化鉀溶液，中和過量的氫氟酸生成氟化氫鉀，經(jīng)加熱陳化、過濾后即可分離掉雜質(zhì)。其化學(xué)反應(yīng)方程式為：

第一步：KOH+HF＝KF+H2O+191.923 kJ／mol（25℃）

第二步：KF+HF＝KHF2+Q總的化學(xué)反應(yīng)方程式為：

KOH+2HF＝KHF2+Q

生成的氟化氫鉀過飽和溶液經(jīng)加熱陳化、過濾、冷卻結(jié)晶、晶液分離、晶體烘干，可制得合格的氟化氫鉀電解質(zhì)晶體。氟化氫鉀在水中的溶解度見表1。

表1 氟化氫鉀在水中的溶解度

由表1看出，氟化氫鉀的溶解度隨溫度的升高而增大，-2.9℃時溶解度最小，但低于2.9℃后溶解度反而上升。升高溫度，氟化氫鉀溶解，雜質(zhì)不溶，過濾后可將雜質(zhì)分離掉，達(dá)到純化目的，濾液冷卻結(jié)晶后析出氟化氫鉀，達(dá)到回收目的。創(chuàng)造良好的溶解、過濾、結(jié)晶條件，氟化氫鉀的回收率可達(dá)到90%，產(chǎn)品質(zhì)量符合技術(shù)要求。

2 工藝流程

向來自電解槽的廢電解質(zhì)桶中加入不定量的純水或母液，轉(zhuǎn)移至水浴加熱槽通電加熱，待電解質(zhì)全部溶解后，過濾去除懸浮臟物，加入氫氧化鉀溶液使溶液的pH值為2～4。用吊車把已中和好的受槽吊入水浴槽中加熱陳化，陳化后的容器受槽吊出水浴槽。將其中清液抽至結(jié)晶塑料桶內(nèi)，將塑料桶吊入鹽水槽中冷卻結(jié)晶，結(jié)晶后的塑料桶吊出鹽水槽，將其中晶液轉(zhuǎn)移至過濾裝置進(jìn)行晶液分離。將母液過濾至母液容器中，晶體送三足式離心機(jī)中甩干，再放至烘箱中烘干，烘制好的電解質(zhì)經(jīng)分析檢測合格后，包裝入庫［1］。詳見圖1。

母液容器中的所有母液留待下一次中和時使用，溶解殘?jiān)蜑V渣經(jīng)水洗后作普通固廢處理。洗水流到污水處理站統(tǒng)一處理。

圖1 制氟廢電解質(zhì)回收工藝設(shè)備流程圖

3 操作條件

1）原材料：氫氧化鉀，高品質(zhì)片狀氫氧化鉀GB／T1919—2014。

2）熱源：電熱棒加熱。

3）冷媒：螺桿式鹽水機(jī)組提供制冷量，用40%乙二醇作冷媒，冷凍水溫-10～-20℃。

4）干燥：烘箱干燥。

5）生產(chǎn)過程設(shè)置負(fù)壓抽風(fēng)系統(tǒng)，由水洗、堿洗各一道后排空。

4 工藝技術(shù)參數(shù)

主要工藝技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 工藝技術(shù)參數(shù)

5 分析檢驗(yàn)

分析檢驗(yàn)結(jié)果見表2。

表2 分析檢驗(yàn)結(jié)果

6 操作過程

6.1 溶解

1）將需要回收處理的廢電解質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)到回收車間，裝到受槽內(nèi)，用吊車把受槽吊入水浴槽進(jìn)行加熱溶解。

2）啟動電加熱棒、溫度顯示儀，對水浴槽進(jìn)行加熱到95℃并恒溫8h以上，讓電解質(zhì)充分溶解。

6.2 中和

1）在配制槽內(nèi)用氫氧化鉀和純水配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40%氫氧化鉀溶液，冷卻至常溫后備用。

2）受槽吊出水浴槽放置在較高的架子上，受槽內(nèi)較清的電解質(zhì)用虹吸的方式虹吸到另一個受槽內(nèi)。

3）啟動負(fù)壓風(fēng)機(jī)，將配制好的氫氧化鉀溶液緩緩加入到受槽中，邊加料邊用塑料棒攪拌，并用pH試紙檢驗(yàn)溶液pH＝2～4時，停止加入氫氧化鉀溶液。中和完畢，再加入適量的純水或母液。關(guān)閉負(fù)壓風(fēng)機(jī)。

6.3 陳化

1）用吊車將受槽吊入水浴槽中，保證水浴槽水位，蓋上水浴槽蓋板及保溫材料。

2）啟動電加熱棒、溫度顯示儀，對水浴槽進(jìn)行加熱到95℃并恒溫8h以上。

6.4 熱過濾

1）用一張潤濕的丙綸過濾布鋪在塑料筐內(nèi)，塑料筐放置在敞口的結(jié)晶桶上，準(zhǔn)備熱過濾。

2）啟動負(fù)壓風(fēng)機(jī)，用吊車將水浴槽內(nèi)的受槽吊出，放置在較高的架子上。利用虹吸的方式將受槽內(nèi)清液倒吸到過濾漏斗內(nèi)，并流到結(jié)晶塑料桶內(nèi)。蓋上結(jié)晶桶蓋靜置于地面自然冷卻（6～8 h）。關(guān)閉風(fēng)機(jī)［2］。

6.5 結(jié)晶

1）用吊車將裝滿濾液的結(jié)晶桶吊入鹽水槽。

2）開啟螺桿式鹽水機(jī)組、溫度顯示儀，向鹽水槽供鹽水冷卻結(jié)晶桶，同時蓋好鹽水槽頂蓋。

3）當(dāng)鹽水槽冷卻到-10℃開始計時，冷卻結(jié)晶6h以上。

6.6 晶液分離

1）在結(jié)晶過濾器上鋪上耐酸堿濾布，準(zhǔn)備過濾；

2）打開鹽水槽蓋子，用吊車將已結(jié)晶好的結(jié)晶桶從鹽水槽中吊出，用清水清洗外壁，打開容器蓋，然后用吊車將容器倒置于過濾器的濾布內(nèi)，使晶體留在濾布上，母液流入塑料母液溶器內(nèi)，供前道工序用。

6.7 晶體甩干

1）在三足式離心機(jī)內(nèi)鋪好濾布，濕晶體放置于三足式離心機(jī)中，離心機(jī)內(nèi)晶體要求均勻分布且重量不得超過規(guī)定量。

2）將離心機(jī)出水管接至濾液桶內(nèi)，啟動離心機(jī)，使甩干過程中產(chǎn)生的液體流入地坑內(nèi)濾液桶中，甩干10～15min后，停止離心機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，取出晶體。用吊車濾液桶將吊出地坑，倒入母液容器內(nèi)供前道工序用。

6.8 晶體烘干

1）將甩干后的晶體全部裝入鋁合金烘盤中，放在電烘箱中，甩干用的濾布用少量清水洗凈，干后備用，洗水倒入母液貯槽中。

2）將電烘箱內(nèi)所有烘盤都裝滿晶體后，關(guān)好烘箱門，啟動電加熱開關(guān)，于100～120℃下恒溫48h以上，關(guān)閉電加熱開關(guān)［3］。

6.9 晶體取樣、包裝

待電烘箱溫度冷卻到50℃以下（但須高于室外溫度）時，打開箱門，取出裝有晶體的烘盤。用樣品勺取樣約100 g，倒入經(jīng)硅膠干燥過的塑料樣品瓶，馬上擰緊瓶蓋，及時送質(zhì)檢中心進(jìn)行產(chǎn)品檢驗(yàn)。待檢驗(yàn)合格后，晶體裝入帶內(nèi)蓋的塑料包裝桶中，供電解槽使用。

7 設(shè)備清單

使用設(shè)備見表3。

表3 設(shè)備一覽表

表3 （續(xù)）

8 結(jié)語

該工藝投入運(yùn)行后，效果顯著，回收產(chǎn)出的電解質(zhì)能符合制氟電解槽對電解質(zhì)的質(zhì)量要求。但在運(yùn)行過程中，需要注意以下事項(xiàng)：

1）溶解槽、陳化槽、烘干箱采用的電熱捧加熱，應(yīng)做好接地保護(hù)，防止漏電事故發(fā)生；

2）由于產(chǎn)能較低，無法做到連續(xù)、自動化生產(chǎn)，基本上需要人工操作，因此，操作人員在操作過程必須全過程穿戴好防護(hù)用品；

3）溶解槽、陳化槽、結(jié)晶槽內(nèi)的加熱、冷卻介質(zhì)需定期分析氟離子，防止氟離子過高后腐蝕設(shè)備；

4）尾氣系統(tǒng)必須確保正常運(yùn)行，防止污染環(huán)境。