含鋰廢舊陰極的無害化利用

廢舊陰極是電解鋁行業產生的一種危險廢物，其中部分廢舊陰極含有鋰元素(由氧化鋁及電解過程所使用的含鋰添加劑引入)。含鋰廢舊陰極以石墨炭為主，含有冰晶石、氟化鈣、氟化鎂、氟化鋰等，同時還含有少量的可溶性氟化物、CN+，不僅會污染水資源，還會釋放有毒有害氣體，影響動植物的生長，環境危害較大。

     對含鋰廢舊陰極的利用包含無害化處置和資源化利用兩個方面，處置方法主要有以下幾種：

1、燃燒法

     通過高溫焙燒工藝處理含鋰廢舊陰極，反應過程陰極中的炭轉化為二氧化碳逸出，焙燒過程不需另行補充熱源，焙燒殘余物主要為冰晶石、氟化鈣、氟化鎂、氟化鋰等氟化物，返回鋁電解工序作為電解質循環使用，焙燒尾氣經洗氣后達標排放。該工藝能夠對含鋰廢舊陰極中的冰晶石、氟化物進行綜合利用，但處置過程碳作為燃料使用，附加值較低，而且未能對陰極中的鋰進行分離和利用，不僅造成資源浪費，而且利用價值較低。

2、浮選法

     采用濕法工藝對含鋰陰極進行處置，脫除其中所含CN+等，然后采用浮選工藝分離處置后廢舊陰極中的碳回收碳粉，回收炭粉后所產生的尾渣主要成分為冰晶石、氟化鈣、氟化鎂、氟化鋰等，返回鋁電解工序作為電解質循環使用。該工藝能夠對含鋰廢舊陰極中的碳和電解質進行利用，但由于浮選工藝的局限性，無法使炭與電解質分離，所得碳粉與電解質純度較低，附加值不高。同時，未能對珍貴的鋰元素進行分離和利用，造成資源浪費。

3、干濕聯合法

     采用濕法工藝對含鋰陰極進行處置，然后采用酸燒—浸出法工藝浸出其中的鋰、鋁、氟、鈉，再進一步分離其中的鋰生產電池用鋰鹽(Li2CO3、氟化鋰或磷酸鋰)，分離其中的鋁、氟、鈉生產高分子比冰晶石，處理浸出殘渣生產高純碳粉。該實現了含鋰廢舊陰極的處置和鋰、鋁、氟、鈉、碳等元素的資源化利用，經濟效益顯著，但存在的不足是工藝流程長，設備投資大，酸燒法處理過程有含氟尾氣產生，存在安全隱患。

4、選擇性浸出法法

     采用選擇性浸出工藝，以無機酸為浸出劑在全濕法條件下浸出含鋰陰極中的鋰并生產電池用鋰鹽(Li2CO3、氟化鋰和磷酸鋰)。再采用鹽浸法工藝或FS法工藝進一步浸出浸鋰殘余物中的鋁、氟、鈉，控制工藝條件生產高分子比冰晶石。將鹽浸或FS浸出殘渣送高純碳粉制備工序經處理制得高純碳粉。所得鋰鹽質量符合電池用鋰鹽標準，高分子冰晶石質量GB4291-2017標準，所得碳粉純度>98.5%。該工藝在資源化利用過程中同步實現了含鋰陰極的處置，資源利用水平高，經濟效益顯著，所得產品符合行業標準，生產過程無三廢排放，環保。為具有較高實用價值和經濟價值的含鋰廢舊陰極資源化利用新技術。

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