CN108441004B - 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法 - Google Patents

一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108441004B
CN108441004B CN201810357576.1A CN201810357576A CN108441004B CN 108441004 B CN108441004 B CN 108441004B CN 201810357576 A CN201810357576 A CN 201810357576A CN 108441004 B CN108441004 B CN 108441004B
Authority
CN
China
Prior art keywords
aluminum
ash
electrolysis
aluminum ash
oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201810357576.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108441004A (zh
Inventor
贺永东
孙郅程
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xinjiang University
Original Assignee
Xinjiang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xinjiang University filed Critical Xinjiang University
Priority to CN201810357576.1A priority Critical patent/CN108441004B/zh
Publication of CN108441004A publication Critical patent/CN108441004A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108441004B publication Critical patent/CN108441004B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • C09D1/10—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances lime
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives
    • C09D7/60—Additives non-macromolecular
    • C09D7/61—Additives non-macromolecular inorganic
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25C—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC PRODUCTION, RECOVERY OR REFINING OF METALS; APPARATUS THEREFOR
    • C25C3/00—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts
    • C25C3/06—Electrolytic production, recovery or refining of metals by electrolysis of melts of aluminium
    • C25C3/08—Cell construction, e.g. bottoms, walls, cathodes
    • C25C3/12—Anodes
    • C25C3/125—Anodes based on carbon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Water Treatment By Electricity Or Magnetism (AREA)

Abstract

本发明专利公开了一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，所述装置包括铝灰渣电解槽、钛铱阳极、密封槽罩、氨气‑氯气‑氟回收系统、钛钌阴极、铝灰渣储料‑上料系统、电解槽补水系统、未溶铝‑氧化铝‑氧化硅‑氧化铁沉淀排放口、电解产物偏铝酸钠‑偏铝酸钾溶液排放‑蒸馏‑脱水系统；所述的方法为利用废弃的铝灰渣为原料，回收利用铝灰渣中铝、氧化铝、氯盐、氟盐资源，实现废弃、污染环境的铝灰渣资源化的目的。

Description

一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法
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的装置与方法。
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的装置与方法。
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的装置与方法，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配方组分包括熟石灰、铝酸钙、铝灰渣水溶液水解-电解-碱溶-脱水后干物质（即偏铝酸钠-偏铝酸钾）、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的装置与方法，其特征在于，一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料配方质量百分比组成为：（3%-15%）熟石灰+（10%-25%）铝酸钙+铝灰渣水溶液水解-电解-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的装置与方法，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方法，其制备过程可以分两个阶段，第一阶段为铝灰渣水溶-水解-电解与备料处理，第二阶段为配料与利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料阶段。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，所述的第一阶段铝灰渣水溶-水解-电解与备料处理装置包括铝灰渣电解槽（1）、钛铱阳极（2）、密封槽罩（3）、氨气-氯气-氟回收系统（4）、钛钌阴极（5）、铝灰渣储料-上料系统（6）、电解槽补水系统（8）、未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀排放口（10）、电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统（12） 。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，电解槽（1）的上部设置有铝灰渣储料-上料系统（6），待处理的铝灰渣（7）暂储于铝灰渣储料-上料系统（6）中。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，电解槽（1）的上部设有气密性槽罩（3），气密性槽罩（3）上部安设有氨气-氯气-氟回收系统（4），用于捕集铝灰渣氮化铝、碳化铝、氟化铝水解产生的氯气、氨气和氟化氢气体。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，电解槽（1）的左侧设置有电解槽补水系统（8），将电解产物偏铝酸钠偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统（12）产生的蒸馏水返回铝灰渣电解系统。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，电解槽（1）的右侧设置有电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统（12），将铝灰渣水解、电解、电解产物氢氧化钠、氢氧化钾与铝、氧化铝反应获得的偏铝酸盐混合物，输送至排放-蒸馏-脱水系统（12）脱水从而作为铝灰渣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的装置与方法，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水溶-水解-电解与备料处理过程如下：
分析铝灰渣（7）中铝、氧化铝、碳化铝、氮化铝、氯盐、氟盐含量；将铝灰渣储料-上料系统（6）中的铝灰渣（7）加入电解槽（1）中，同时通过电解槽补水系统（8）向电解槽（1）中加入足量的蒸馏水。铝灰渣中的氮化铝、碳化铝、氟化铝首先发生水解反应，使氮化铝、碳化铝、氟化铝转化为可以利用的铝资源。铝灰渣中的氯化钠、氯化钾、氟化钠，在直流电的作用下，发生电解反应，反应产物氢氧化钠、氢氧化钾溶解于电解液中，氯气、氟气则通过氨气-氯气-氟回收系统（4）回收。电解液中的氢氧化钠、氢氧化钾能溶解沉淀中的铝、氧化铝（9），形成偏铝酸钠、偏铝酸钾溶液，电解槽未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀（9）通过未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀排放口（10）排出槽外，通过碱溶-过滤的方法回收沉淀中残留的铝、氧化铝。铝灰渣中的氯盐、氟盐完全电解，生成的氢氧化钠、氢氧化钾与沉淀中的铝、氧化铝完全反应，所制备的电解液（11）通过电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统（12），排放-蒸馏-脱水，以获得配料所需的铝灰渣水溶液水解-电解-碱溶-脱水后干物质，作为利用利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
氮化铝、碳化铝、氟化铝水解反应如下：
2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3
Al4C3+6H2O→2Al2O3+3CH4
2AlF3+3H2O→Al2O3+6HF
铝灰渣中的氯盐、氟盐电解过程如下：
2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2
2KCl+2H2O→2KOH+Cl2+H2
2NaF+2H2O→2NaOH+F2+H2
电解产物氢氧化钠与铝灰渣中铝、氧化铝以及反应生成的氧化铝反应如下：
NaOH+Al→NaAlO2+H2O
NaOH+Al2O3→NaAlO2+H2O
KOH+Al→KAlO2+H2O
KOH+Al2O3→KAlO2+H2O
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，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配料与利用铝灰渣制备铝电解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-偏铝酸钾干物质、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。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，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、氯盐、氟盐资源，实现废弃、污染环境的铝灰渣资源化的目的。本发明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，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，主要组分转化为氟化钙、氟化钠、氧化铝，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；
图2为第一阶段铝灰渣水溶-电解处理装置示意图。
具体实施方式
本发明公开的一种利用一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，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配方组分包括熟石灰、铝酸钙、铝灰渣水溶液水解-电解-碱溶-脱水后干物质（即偏铝酸钠-偏铝酸钾）、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的装置与方法，其特征在于，一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料配方质量百分比组成为：（3%-15%）熟石灰+（10%-25%）铝酸钙+铝灰渣水溶液水解-电解-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的装置与方法，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方法，其制备过程可以分两个阶段，第一阶段为铝灰渣水溶-水解-电解与备料处理，第二阶段为配料与利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料阶段，见图1。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，所述的第一阶段铝灰渣水溶-水解-电解与备料处理装置包括铝灰渣电解槽1、钛铱阳极2、密封槽罩3、氨气-氯气-氟回收系统4、钛钌阴极5、铝灰渣储料-上料系统6、电解槽补水系统8、未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀排放口10、电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统 ，见图2。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，电解槽1的上部设置有铝灰渣储料-上料系统6，待处理的铝灰渣7暂储于铝灰渣储料-上料系统6中。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，电解槽1的上部设有气密性槽罩3，气密性槽罩3上部安设有氨气-氯气-氟回收系统4，用于捕集铝灰渣氮化铝、碳化铝、氟化铝水解产生的氯气、氨气和氟化氢气体。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，电解槽1的左侧设置有电解槽补水系统8，将电解产物偏铝酸钠偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统12产生的蒸馏水返回铝灰渣电解系统。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，电解槽1的右侧设置有电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统12，将铝灰渣水解、电解、电解产物氢氧化钠、氢氧化钾与铝、氧化铝反应获得的偏铝酸盐混合物，输送至排放-蒸馏-脱水系统12脱水从而作为铝灰渣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的装置与方法，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水溶-水解-电解与备料处理过程如下：
分析铝灰渣7中铝、氧化铝、碳化铝、氮化铝、氯盐、氟盐含量；将铝灰渣储料-上料系统6中的铝灰渣7加入电解槽1中，同时通过电解槽补水系统8向电解槽1中加入足量的蒸馏水。铝灰渣中的氮化铝、碳化铝、氟化铝首先发生水解反应，使氮化铝、碳化铝、氟化铝转化为可以利用的铝资源。铝灰渣中的氯化钠、氯化钾、氟化钠，在直流电的作用下，发生电解反应，反应产物氢氧化钠、氢氧化钾溶解于电解液中，氯气、氟气则通过氨气-氯气-氟回收系统4回收。电解液中的氢氧化钠、氢氧化钾能溶解沉淀中的铝、氧化铝9，形成偏铝酸钠、偏铝酸钾溶液，电解槽未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀9通过未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀排放口10排出槽外，通过碱溶-过滤的方法回收沉淀中残留的铝、氧化铝。铝灰渣中的氯盐、氟盐完全电解，生成的氢氧化钠、氢氧化钾与沉淀中的铝、氧化铝完全反应，所制备的电解液11通过电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统12，排放-蒸馏-脱水，以获得配料所需的铝灰渣水溶液水解-电解-碱溶-脱水后干物质，作为利用利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用，见图2。
氮化铝、碳化铝、氟化铝水解反应如下：
2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3
Al4C3+6H2O→2Al2O3+3CH4
2AlF3+3H2O→Al2O3+6HF
铝灰渣中的氯盐、氟盐电解过程如下：
2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2
2KCl+2H2O→2KOH+Cl2+H2
2NaF+2H2O→2NaOH+F2+H2
电解产物氢氧化钠与铝灰渣中铝、氧化铝以及反应生成的氧化铝反应如下：
NaOH+Al→NaAlO2+H2O
NaOH+Al2O3→NaAlO2+H2O
KOH+Al→KAlO2+H2O
KOH+Al2O3→KAlO2+H2O
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，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配料与利用铝灰渣制备铝电解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-偏铝酸钾干物质、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。
一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，其特征在于，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、氯盐、氟盐资源，实现废弃、污染环境的铝灰渣资源化的目的。本发明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，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，主要组分转化为氟化钙、氟化钠、氧化铝，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
分析铝灰渣中铝、氧化铝、碳化铝、氮化铝、氯盐、氟盐含量；将铝灰渣储料-上料系统中的铝灰渣加入电解槽中，同时通过电解槽补水系统向电解槽中加入足量的蒸馏水。使氮化铝、碳化铝、氟化铝水解并转化为可以利用的铝资源。在直流电的作用下，铝灰渣中的氯化钠、氯化钾、氟化钠等，发生电解反应，反应产物氢氧化钠、氢氧化钾溶解于电解液中，则通过氨气-氯气-氟回收系统回收氯气、氟气和氨。电解液中的氢氧化钠、氢氧化钾能溶解沉淀中的铝、氧化铝，形成偏铝酸钠、偏铝酸钾溶液。所制备的电解液通过电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统，排放-蒸馏-脱水，以获得配料所需的铝灰渣水溶液水解-电解-碱溶-脱水后干物质，作为利用利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
电解槽未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀通过未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀排放口排出槽外，通过碱溶-过滤的方法回收沉淀中残留的铝、氧化铝，对碱溶后的溶液进行压滤处理，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、偏铝酸钾；蒸干偏铝酸钠、偏铝酸钾滤液，得到偏铝酸钠、偏铝酸钾干物质作为利用铝灰渣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利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料原料，3%熟石灰+10%铝酸钙+70%铝灰渣制备的偏铝酸钠-偏铝酸钾干物质+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
分析铝灰渣中铝、氧化铝、碳化铝、氮化铝、氯盐、氟盐含量；将铝灰渣储料-上料系统中的铝灰渣加入电解槽中，同时通过电解槽补水系统向电解槽中加入足量的蒸馏水。使氮化铝、碳化铝、氟化铝水解并转化为可以利用的铝资源。在直流电的作用下，铝灰渣中的氯化钠、氯化钾、氟化钠等，发生电解反应，反应产物氢氧化钠、氢氧化钾溶解于电解液中，则通过氨气-氯气-氟回收系统回收氯气、氟气和氨。电解液中的氢氧化钠、氢氧化钾能溶解沉淀中的铝、氧化铝，形成偏铝酸钠、偏铝酸钾溶液。所制备的电解液通过电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统，排放-蒸馏-脱水，以获得配料所需的铝灰渣水溶液水解-电解-碱溶-脱水后干物质，作为利用利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
电解槽未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀通过未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀排放口排出槽外，通过碱溶-过滤的方法回收沉淀中残留的铝、氧化铝，对碱溶后的溶液进行压滤处理，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、偏铝酸钾；蒸干偏铝酸钠、偏铝酸钾滤液，得到偏铝酸钠、偏铝酸钾干物质作为利用铝灰渣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利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料原料，15%熟石灰+25%铝酸钙+15%铝灰渣制备的偏铝酸钠-偏铝酸钾干物质+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。
采用本发明的利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法，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、氯盐、氟盐资源，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，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，主要组分转化为氟化钙、氟化钠、氧化铝，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 (7)

1.一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的方法，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配方组分包括熟石灰、铝酸钙、铝灰渣水溶液水解-电解-碱溶-脱水后干物质即偏铝酸钠-偏铝酸钾、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配方质量百分比组成为：3% - 15%熟石灰+10%-25%铝酸钙+铝灰渣水溶液水解-电解-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；
其制备过程可以分两个阶段，第一阶段为铝灰渣水溶-水解-电解与备料处理，第二阶段为配料与利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料阶段；
所述的第一阶段铝灰渣水溶-水解-电解与备料处理装置包括铝灰渣电解槽、钛铱阳极、密封槽罩、氨气-氯气-氟回收系统、钛钌阴极、铝灰渣储料-上料系统、电解槽补水系统、未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀排放口、电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统。
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的方法，其特征在于，电解槽的上部设置有铝灰渣储料-上料系统，待处理的铝灰渣暂储于铝灰渣储料-上料系统中。
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的方法，其特征在于，电解槽的上部设有气密性槽罩，气密性槽罩上部安设有氨气-氯气-氟回收系统，用于捕集铝灰渣氮化铝、碳化铝、氟化铝水解产生的氯气、氨气和氟化氢气体。
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的方法，其特征在于，电解槽的左侧设置有电解槽补水系统，将电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统产生的蒸馏水返回铝灰渣电解系统。
5.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的方法，其特征在于，电解槽的右侧设置有电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统，将铝灰渣水解、电解产物氢氧化钠、氢氧化钾与铝、氧化铝反应获得的偏铝酸盐混合物，输送至排放-蒸馏-脱水系统脱水从而作为铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用。
6.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的方法，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水溶-水解-电解与备料处理过程如下：分析铝灰渣中铝、氧化铝、碳化铝、氮化铝、氯盐、氟盐含量；将铝灰渣储料-上料系统中的铝灰渣加入电解槽中，同时通过电解槽补水系统向电解槽中加入足量的蒸馏水；铝灰渣中的氮化铝、碳化铝、氟化铝首先发生水解反应，使氮化铝、碳化铝、氟化铝转化为可以利用的铝资源；铝灰渣中的氯化钠、氯化钾、氟化钠，在直流电的作用下，发生电解反应，反应产物氢氧化钠、氢氧化钾溶解于电解液中，氯气、氟气则通过氨气-氯气-氟回收系统回收；电解液中的氢氧化钠、氢氧化钾能溶解沉淀中的铝、氧化铝，形成偏铝酸钠、偏铝酸钾溶液，电解槽未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀通过未溶铝-氧化铝-氧化硅-氧化铁沉淀排放口排出槽外，通过碱溶-过滤的方法回收沉淀中残留的铝、氧化铝；铝灰渣中的氯盐、氟盐完全电解，生成的氢氧化钠、氢氧化钾与沉淀中的铝、氧化铝完全反应，所制备的电解液通过电解产物偏铝酸钠-偏铝酸钾溶液排放-蒸馏-脱水系统，排放-蒸馏-脱水，以获得配料所需的铝灰渣水溶液水解-电解-碱溶-脱水后干物质，作为利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料原料备用，氮化铝、碳化铝、氟化铝水解反应如下：2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3；Al4C3+6H2O→2Al2O3+3CH4；2AlF3+3H2O→Al2O3+6HF；铝灰渣中的氯盐、氟盐电解过程如下：2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2；2KCl+2H2O→2KOH+Cl2+H2；2NaF+2H2O→2NaOH+F2+H2；电解产物氢氧化钠与铝灰渣中铝、氧化铝以及反应生成的氧化铝反应如下：
NaOH+Al→NaAlO2+H2O；NaOH+Al2O3→NaAlO2+H2O；KOH+Al→KAlO2+H2O；KOH+Al2O3→KAlO2+H2O。
7.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的方法，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配料与利用铝灰渣制备铝电解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-偏铝酸钾干物质、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。
CN201810357576.1A 2018-04-20 2018-04-20 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法 Active CN108441004B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810357576.1A CN108441004B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810357576.1A CN108441004B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108441004A CN108441004A (zh) 2018-08-24
CN108441004B true CN108441004B (zh) 2023-05-12

Family

ID=63200432

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810357576.1A Active CN108441004B (zh) 2018-04-20 2018-04-20 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108441004B (zh)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110577758B (zh) * 2019-09-17 2023-10-31 江西省科学院应用化学研究所 一种铝灰综合利用制电解铝用炭阳极抗氧化涂料的方法
CN111019407B (zh) * 2019-12-16 2021-06-15 江西省科学院应用化学研究所 一种碱溶法处理锂云母提锂母液制电解铝炭阳极抗氧化涂料的方法及产品
CN112093814B (zh) * 2020-09-25 2023-04-25 中铝东南材料院（福建）科技有限公司 一种利用铝灰无渣化制备氧化铝的方法
CN112718805A (zh) * 2020-12-28 2021-04-30 辽宁铭鑫环境工程有限公司 一种电解铝大修渣综合处理装置及处理方法
WO2024181893A1 (ru) * 2023-02-28 2024-09-06 Общество С Ограниченной Ответственностью "Объединенная Компания Русал Инженерно -Технологический Центр" Способ получения защитных покрытий для обожженных анодных блоков алюминиевых электролизеров
CN116515328B (zh) * 2023-05-06 2024-05-03 遵义铝业股份有限公司 氧化铝基铝电解用阳极防氧化涂料、制备方法及装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103555955A (zh) * 2013-11-13 2014-02-05 昆明冶金研究院 一种铝灰的资源化利用方法
CN104005056A (zh) * 2014-05-28 2014-08-27 沈阳化工大学 一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法
CN105110814A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 苏州大学 耐高温阻热材料及其制备方法
CN106702431A (zh) * 2015-07-24 2017-05-24 沈阳铸造研究所 一种电解铝炭素阳极用防氧化涂料
CN106929688A (zh) * 2017-04-17 2017-07-07 新疆大学 一种利用铝灰渣制备高纯铝的装置与方法
CN107502014A (zh) * 2017-09-18 2017-12-22 云南云铝润鑫铝业有限公司 以铝灰为原料的阳极、钢爪保护涂层料及涂层制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103555955A (zh) * 2013-11-13 2014-02-05 昆明冶金研究院 一种铝灰的资源化利用方法
CN104005056A (zh) * 2014-05-28 2014-08-27 沈阳化工大学 一种电解铝炭阳极保护涂层的制备方法
CN106702431A (zh) * 2015-07-24 2017-05-24 沈阳铸造研究所 一种电解铝炭素阳极用防氧化涂料
CN105110814A (zh) * 2015-09-18 2015-12-02 苏州大学 耐高温阻热材料及其制备方法
CN106929688A (zh) * 2017-04-17 2017-07-07 新疆大学 一种利用铝灰渣制备高纯铝的装置与方法
CN107502014A (zh) * 2017-09-18 2017-12-22 云南云铝润鑫铝业有限公司 以铝灰为原料的阳极、钢爪保护涂层料及涂层制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108441004A (zh) 2018-08-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108441004B (zh) 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料的装置与方法
CN113426796B (zh) 一种电解铝大修渣和大修渣浸出液再生循环利用方法及回收物的应用方法
CN110016557B (zh) 以铝灰为原料电弧炉冶炼制取铝硅铁的方法
CN101125656B (zh) 一种从粉煤灰中先提硅后提铝的方法
CN110144457B (zh) 铝灰预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法
CN110129506B (zh) 废耐火材料预处理碳热还原制取铝硅铁合金的方法
CN109909272B (zh) 以废治废无害化处理铝电解槽大修渣的工艺方法
CN110129565B (zh) 以铝灰为原料空心电极送料制取硅铁合金的方法
CN108315765A (zh) 一种利用铝灰渣制备铝电解阳极防氧化涂料
CN112340759A (zh) 一种利用二次铝灰制备聚合氯化铝并回收硅单质的方法
CN107720723A (zh) 一种全面处理铝电解槽废槽衬的方法
AU2021100249A4 (en) Preparation of Aluminium Electrolytic Anode Coating by Utilizing Waste Aluminium Dross
CN111940460A (zh) 一种铝灰终灰低温催化脱氮方法
CN105970250A (zh) 一种电解铝固体废弃物无害化综合利用方法
CN110015672B (zh) 利用电解槽废料生产氟化镁的方法
CN114074949B (zh) 一种电解槽废料中氟化物的催化解离方法
CN110117718B (zh) 以废耐火材料为原料电弧炉冶炼制取铝硅铁的方法
CN110016565B (zh) 以废耐火材料为原料空心电极送料制取铝硅铁合金的方法
CN109896605A (zh) 一种由铝灰、盐酸及可选的赤泥制备含聚合氯化铝低钙净水剂的方法
CN110004300B (zh) 以铝灰为原料等离子体射流送料制取硅铁合金的方法
CN108752005A (zh) 一种磷石膏和赤泥制备复合陶瓷材料联产硫酸的工艺
CN106350632B (zh) 转炉炼钢用轻烧压球及其制备方法
CN111455407A (zh) 一种铝电解槽大修渣中氰化物的处理方法
CN110029227B (zh) 以废耐火材料为原料等离子体射流送料制取铝硅铁的方法
CN114888043A (zh) 一种二次铝灰的处理方法及装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant