CN108315765A - 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，该阳极涂料具有将废弃铝灰资源化利用，降低阳极碳素氧化消耗，延长阳极碳块使用周期，减少电解生产氧化铝、氟化钙、氟化钠等原料的使用量，达到降低生产成本的效果。

Description

一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料
技术领域
本发明涉及铝电解碳素阳极防护与废弃铝灰资源综合利用领域，尤其涉及一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料。
背景技术
铝电解是以碳素材料为阳极的熔盐电解过程，目前，每生产一吨金属铝，理论上需要消耗碳素材料333.3kg，碳素材料实际消耗在450kg/t铝左右。阳极在使用过程中脱粒、掉块与氧化燃烧是造成碳素材料消耗增加的主要原因。其中，阳极氧化燃烧损耗是由于炭块裸露于大气环境，高温碳素与空气中的氧、二氧化碳发生氧化反应造成碳素消耗。铝电解温度在960℃左右，铝电解生产期间，因阳极碳素材料直接裸露在大气环境中，高温碳素材料与空气中的氧气接触、氧化、燃烧，造成碳素材料空耗，是影响碳素材料消耗高于理论消耗的重要原因。经过测算，每生产一吨铝，因阳极氧化造成碳素材料消耗增加值约为10-20kg/tAl，按我国年产电解铝量3300万吨测算，因阳极与空气接触，引起阳极氧化、燃烧所造成的碳素材料消耗增加值约为49.5万吨。
铝灰渣是铝及铝合金熔铸过程中的副产物，2016年,我国铝及铝合金熔铸过程中，大约附产铝灰渣446万吨。铝灰渣的化学组分为：金属铝、氟盐、氯盐、氧化铝、氮化铝、碳化铝以及硅、铁、镁、锰、锌、铜等金属氧化物。目前，国内外对铝灰渣的回收利用仅停留在回收利用一次铝灰渣中的块状金属铝的阶段，占铝灰渣质量约20%的微细金属铝颗粒，占铝灰渣质量约40%-50%的氧化铝资源，仍为得到有效回收利用。这一部分铝灰渣资源往往被填埋或者废弃处理，既浪费了资源，又污染了环境。
发明内容
本发明的目的就是针对上述已有技术存在的不足，提供一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料。
上述目的是通过下述方案实现的：
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述阳极防氧化涂料配方组分包括熟石灰、铝酸钙、铝灰渣碱溶-脱水后干物质、氧化铝、三聚磷酸钠。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述阳极防氧化涂料配方质量百分比组成为：（5%-15%）熟石灰+（10%-25%）铝酸钙+铝灰渣碱溶-脱水后干物质（15%-70%）+（1%-3%）三聚磷酸钠+余量为工业氧化铝。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料制备分两个阶段，第一阶段为铝灰渣备料处理，第二阶段为阳极防氧化涂料配料处理。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料第一阶段铝灰渣备料处理过程如下：
称量一定质量的铝灰渣，分析铝灰渣中铝、氧化铝含量；将铝灰渣加入开口容器中，加入足量的水使其含盐组分（氯盐、氟盐）充分溶解，氮化铝充分水解，使氮化铝中的铝转化为可以利用的铝资源。氮化铝水解反应如下：
2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3
对盐溶液进行压滤处理，滤液送回收盐、溶解于水中的氨，作为配制铝液精炼剂原料备用；根据铝灰中铝、氧化铝含量，向滤渣中加入足量的碱液，使渣中铝、氧化铝充分溶解；对碱溶液进行压滤处理，滤渣主要成分为氧化铁、氧化硅，送堆场存放，滤液为偏铝酸钠；蒸干偏铝酸钠滤液，得到偏铝酸钠干物质作为制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料第二阶段阳极防氧化涂料配料处理过程如下：
根据铝电解阳极防氧化涂料配料组分配方，按照比例要求称量熟石灰、铝酸钙、偏铝酸钠干物质、三聚磷酸钠、工业氧化铝，将混合物装入混料、球磨装置中进行混合、球磨，球磨产物经100-500目筛分处理，筛上粗颗粒返回混料-球磨装置，筛下细颗粒经检验、包装、入库。
采用本发明的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，可以利用废弃的铝灰渣资源为原料，回收利用铝灰渣中铝、氧化铝、盐类资源，实现废弃、污染环境的铝灰渣资源化的目的。一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，在电解工艺条件下自动烧结成牢固的保护壳层，对碳素阳极提供极佳的保护，阻断大气中的氧气对高温碳素阳极的氧化作用。随着阳极消耗，涂料壳层组分逐渐溶于电解液中，其组分不改变电解质成分、不影响现有电解工艺，主要组分转化为氟化钙、氟化钠、氧化铝，这些组分均可以参与铝电解反应，是电解生产所需要的原料和氟盐添加剂。该阳极涂料具有将废弃铝灰资源化利用，降低阳极碳素氧化消耗，延长阳极碳块使用周期，减少电解生产氧化铝、氟化钙、氟化钠等原料的使用量，达到降低生产成本的效果。
附图说明
图1为利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料工艺流程。
具体实施方式
本发明公开的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述阳极防氧化涂料配方组分包括熟石灰、铝酸钙、铝灰渣碱溶-脱水后干物质、氧化铝、三聚磷酸钠。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述阳极防氧化涂料配方质量百分比组成为：（5%-15%）熟石灰+（10%-25%）铝酸钙+铝灰渣碱溶-脱水后干物质（15%-70%）+（1%-3%）三聚磷酸钠+余量为工业氧化铝。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料制备分两个阶段，第一阶段为铝灰渣备料处理，第二阶段为阳极防氧化涂料配料处理。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料第一阶段铝灰渣备料处理过程如下：
称量一定质量的铝灰渣，分析铝灰渣中铝、氧化铝含量；将铝灰渣加入开口容器中，加入足量的水使其含盐组分（氯盐、氟盐）充分溶解，氮化铝充分水解，使氮化铝中的铝转化为可以利用的铝资源。氮化铝水解反应如下：
2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3
对盐溶液进行压滤处理，滤液送回收盐、溶解于水中的氨，作为配制铝液精炼剂原料备用；根据铝灰中铝、氧化铝含量，向滤渣中加入足量的碱液，使渣中铝、氧化铝充分溶解；对碱溶液进行压滤处理，滤渣主要成分为氧化铁、氧化硅，送堆场存放，滤液为偏铝酸钠；蒸干偏铝酸钠滤液，得到偏铝酸钠干物质作为制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用，见图1。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料第二阶段阳极防氧化涂料配料处理过程如下：
根据铝电解阳极防氧化涂料配料组分配方，按照比例要求称量熟石灰、铝酸钙、偏铝酸钠干物质、三聚磷酸钠、工业氧化铝，将混合物装入混料、球磨装置中进行混合、球磨，球磨产物经100-500目筛分处理，筛上粗颗粒返回混料-球磨装置，筛下细颗粒经检验、包装、入库，见图1。
采用本发明的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，可以利用废弃的铝灰渣资源为原料，回收利用铝灰渣中铝、氧化铝、盐类资源，实现废弃、污染环境的铝灰渣资源化的目的。一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，在电解工艺条件下自动烧结成牢固的保护壳层，对碳素阳极提供极佳的保护，阻断大气中的氧气对高温碳素阳极的氧化作用。随着阳极消耗，涂料壳层组分逐渐溶于电解液中，其组分不改变电解质成分、不影响现有电解工艺，主要组分转化为氟化钙、氟化钠、氧化铝，这些组分均可以参与铝电解反应，是电解生产所需要的原料和氟盐添加剂。该阳极涂料具有将废弃铝灰资源化利用，降低阳极碳素氧化消耗，延长阳极碳块使用周期，减少电解生产氧化铝、氟化钙、氟化钠等原料的使用量，达到降低生产成本的效果。
实施例1：
称量10000kg的铝灰渣，分析铝灰渣中铝、氧化铝含量；将铝灰渣加入开口容器中，加入足量的水使其含盐组分（氯盐、氟盐）充分溶解，氮化铝充分水解。
对盐溶液进行压滤处理，滤液送回收盐，作为配制铝液精炼剂原料备用；根据铝灰中铝、氧化铝含量，向滤渣中加入足量的碱液，使渣中铝、氧化铝充分溶解；对碱溶液进行压滤处理，氧化铁、氧化硅滤渣送堆场存放，滤液蒸干制备偏铝酸钠，偏铝酸钠干物质作为制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
按照以下质量百分比组成配制铝电解阳极防氧化涂料：5%熟石灰+10%铝酸钙+70%铝灰渣制备的偏铝酸钠干物质+1%三聚磷酸钠+余量为工业氧化铝。
将混合物装入混料、球磨装置中进行混合、球磨，球磨产物经100-500目筛分处理，筛上粗颗粒返回混料-球磨装置，筛下细颗粒经检验合格，作为铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料成品包装、入库。
实施例2：
称量10000kg的铝灰渣，分析铝灰渣中铝、氧化铝含量；将铝灰渣加入开口容器中，加入足量的水使其含盐组分（氯盐、氟盐）充分溶解，氮化铝充分水解。
对盐溶液进行压滤处理，滤液送回收盐，作为配制铝液精炼剂原料备用；根据铝灰中铝、氧化铝含量，向滤渣中加入足量的碱液，使渣中铝、氧化铝充分溶解；对碱溶液进行压滤处理，氧化铁、氧化硅滤渣送堆场存放，滤液蒸干制备偏铝酸钠，偏铝酸钠干物质作为制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
按照以下质量百分比组成配制铝电解阳极防氧化涂料：15%熟石灰+10%铝酸钙+30%铝灰渣制备的偏铝酸钠干物质+3%三聚磷酸钠+余量为工业氧化铝。
将混合物装入混料、球磨装置中进行混合、球磨，球磨产物经100-500目筛分处理，筛上粗颗粒返回混料-球磨装置，筛下细颗粒经检验合格，作为铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料成品包装、入库。
实施例3：
称量10000kg的铝灰渣，分析铝灰渣中铝、氧化铝含量；将铝灰渣加入开口容器中，加入足量的水使其含盐组分（氯盐、氟盐）充分溶解，氮化铝充分水解。
对盐溶液进行压滤处理，滤液送回收盐，作为配制铝液精炼剂原料备用；根据铝灰中铝、氧化铝含量，向滤渣中加入足量的碱液，使渣中铝、氧化铝充分溶解；对碱溶液进行压滤处理，氧化铁、氧化硅滤渣送堆场存放，滤液蒸干制备偏铝酸钠，偏铝酸钠干物质作为制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
按照以下质量百分比组成配制铝电解阳极防氧化涂料：10%熟石灰+25%铝酸钙+50%铝灰渣制备的偏铝酸钠干物质+3%三聚磷酸钠+余量为工业氧化铝。
将混合物装入混料、球磨装置中进行混合、球磨，球磨产物经100-500目筛分处理，筛上粗颗粒返回混料-球磨装置，筛下细颗粒经检验合格，作为铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料成品包装、入库。
采用本发明的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，可以利用废弃的铝灰渣资源为原料，回收利用铝灰渣中铝、氧化铝、盐类资源，实现废弃、污染环境的铝灰渣资源化的目的。本发明的利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，在电解工艺条件下自动烧结成牢固的保护壳层，对碳素阳极提供极佳的保护，阻断大气中的氧气对高温碳素阳极的氧化作用。随着阳极消耗，涂料壳层组分逐渐溶于电解液中，其组分不改变电解质成分、不影响现有电解工艺，主要组分转化为氟化钙、氟化钠、氧化铝，这些组分均可以参与铝电解反应，是电解生产所需要的原料和氟盐添加剂。该阳极涂料具有将废弃铝灰资源化利用，降低阳极碳素氧化消耗，延长阳极碳块使用周期，减少电解生产氧化铝、氟化钙、氟化钠等原料的使用量，达到降低生产成本的效果。

Claims (5)

1.一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述阳极防氧化涂料配方组分包括熟石灰、铝酸钙、铝灰渣碱溶-脱水后干物质、氧化铝、三聚磷酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述阳极防氧化涂料配方质量百分比组成为：（5%-15%）熟石灰+（10%-25%）铝酸钙+铝灰渣碱溶-脱水后干物质（15%-70%）+（1%-3%）三聚磷酸钠+余量为工业氧化铝。
3.根据权利要求1所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，第一阶段为铝灰渣备料处理，第二阶段为阳极防氧化涂料配料处理。
4.根据权利要求1所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述的一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料第一阶段铝灰渣备料处理过程如下：称量一定质量的铝灰渣，分析铝灰渣中铝、氧化铝含量；将铝灰渣加入开口容器中，加入足量的水使其含盐组分（氯盐、氟盐）充分溶解，氮化铝充分水解，使氮化铝中的铝转化为可以利用的铝资源，氮化铝水解反应如下：2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3对盐溶液进行压滤处理，滤液送回收盐、溶解于水中的氨，作为配制铝液精炼剂原料备用；根据铝灰中铝、氧化铝含量，向滤渣中加入足量的碱液，使渣中铝、氧化铝充分溶解；对碱溶液进行压滤处理，滤渣主要成分为氧化铁、氧化硅，送堆场存放，滤液为偏铝酸钠；蒸干偏铝酸钠滤液，得到偏铝酸钠干物质作为制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
5.根据权利要求1所述一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料，其特征在于，所述一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料第二阶段阳极防氧化涂料配料处理过程如下：根据铝电解阳极防氧化涂料配料组分配方，按照比例要求称量熟石灰、铝酸钙、偏铝酸钠干物质、三聚磷酸钠、工业氧化铝，将混合物装入混料、球磨装置中进行混合、球磨，球磨产物经100-500目筛分处理，筛上粗颗粒返回混料-球磨装置，筛下细颗粒经检验、包装、入库。
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