CN109721090A - 一种降低冰晶石分子比的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及再生冰晶石处理利用技术领域，特别是涉及一种有效降低冰晶石分子比的方法。本发明提供的降低冰晶石分子比的方法，通过将再生冰晶石原料或冰晶石原料与添加剂混合，然后高温煅烧，将冰晶石中的钠离子转化成可水溶盐，例如硫酸钠、硝酸钠或氯化钠，得到的煅烧产物加水，溶出其中的可水溶物，如硫酸钠、硝酸钠和/或氯化钠，之后过滤，得到的滤渣即为低分子比冰晶石，或低钠冰晶石，得到的低分子比冰晶石可直接回用于电解铝槽，并且电解槽运行稳定。

Description

一种降低冰晶石分子比的方法
技术领域
本发明涉及再生冰晶石处理利用技术领域，特别是涉及一种有效降低冰晶石分子比的方法。
背景技术
冰晶石，分子式Na3AlF6，能溶解氧化铝，是电解铝工业最重要的辅料，主要用作铝电解的助熔剂。启动一台300KA的电解槽就需要消耗约40多吨的冰晶石，单台300KA槽年产铝量为800吨，按照中国2016年的电解铝产能3187万吨估算，在使用的冰晶石约为190万吨。冰晶石按其氟化钠与氟化铝的分子之比(NaF/AlF3，简称分子比)，可分为高分子比冰晶石和低分子比冰晶石，国内各电解铝厂大部分使用的是分子比为1.8～2.2的低分子比冰晶石作铝电解的电解质体系。在电解铝生产过程中，由于原料带有水分，导致AlF3分解，并且氧化铝中含有0.3％左右的Na2O杂质，溶解于冰晶石中成为NaF，导致电解槽中的分子比升高，因此需要添加氟化铝以维持合适的分子比，也因此电解槽中的冰晶石会持续积累，生产中需要将过多的电解质取出，会产生大量的电解质废渣，这些电解质废渣的主要成份就是冰晶石，称之为再生冰晶石。此外，从电解槽捞出的炭渣经浮选处理也会回收大量的冰晶石，即再生冰晶石。目前再生冰晶石主要用于铝灰熔炼剂、金属铝水精炼剂、焊接助熔剂等，少部分用于铝电解槽启动时添加。
随着中国电解铝产能的不断扩大，过量的电解质废渣总量越来越多，电解正常生产每年产生大约20万吨过剩的再生冰晶石。这种再生冰晶石的分子比较高，需要有效降低分子比后才能回用到电解铝中。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种降低冰晶石分子比的方法，通过有效降低分子比，得到的低分子比冰晶石可以作为铝电解的助熔剂直接回用于铝电解槽。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种降低冰晶石分子比的方法，将再生冰晶石原料或冰晶石原料与添加剂混合，所述添加剂为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝中的任一种或几种混合，得到混合煅烧料，所述混合煅烧料在300～1000℃下煅烧0.5～100小时，煅烧后得到煅烧产物，所述煅烧产物加水，溶出其中的可水溶物，之后过滤，滤渣为低分子比冰晶石，或低钠冰晶石。
对添加剂的纯度要求可以不太苛刻，添加剂中除有效成分硫酸铝、硝酸铝和/或氯化铝外，还可以含有一定的杂质，所述添加剂中有效成分的质量百分比含量为80～100％。所述添加剂中的有效成分为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝中的任一种或几种。
优选地，所述添加剂中有效成分的重量为所述再生冰晶石原料重量的30～200％。
所述添加剂中有效成分的重量为所述冰晶石原料重量的30～200％。
优选地，所述煅烧产物经磨细处理后再加水进行可水溶物的溶出。
本发明提供的降低冰晶石分子比的方法，涉及的主要反应如下：
Na3AlF6+Al2(SO4)3→AlF3+Na2SO4，
Na3AlF6+Al(NO3)3→AlF3+NaNO3，
Na3AlF6+Al(Cl)3→AlF3+NaCl；
通过将再生冰晶石原料或冰晶石原料与添加剂混合，然后高温煅烧，将冰晶石中的钠离子转化成可水溶盐，例如硫酸钠、硝酸钠或氯化钠，得到的煅烧产物用水溶出其中的可水溶物，如硫酸钠、硝酸钠和/或氯化钠，之后过滤，得到的滤渣即为低分子比冰晶石，或低钠冰晶石，得到的低分子比冰晶石可直接回用于电解铝槽，可维持电解铝槽的正常运行。
通过对再生冰晶石进行降钠处理，提高了再生冰晶石的附加值，降钠处理后的产物主要成分为氟化铝，可以作为铝电解的助熔剂直接回用于铝电解槽。
本发明提供的降低冰晶石分子比的方法，其处理的原料可以是再生冰晶石原料或冰晶石原料。本发明方法处理的原料再生冰晶石是指其中含Na、F以及Al元素的原料，原料中NaF与AlF3的摩尔比，即氟化钠与氟化铝的分子之比(NaF/AlF3，简称分子比)≥2.2。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明的技术方案进行详细说明。
实施例1
取500g从电解槽中捞出的高分子比再生冰晶石，成分分析如表1所示，分子比为2.7。
将再生冰晶石破碎，之后与添加剂硫酸铝混合，硫酸铝的重量为200g，得到混合煅烧料，混合煅烧料在300℃下煅烧3小时，煅烧后得到煅烧产物，煅烧产物经粉碎磨细，然后用50℃热水进行溶解洗涤，溶出可水溶物，之后过滤，得到482.55g低钠冰晶石，其成分分析如表2所示，分子比为1.6，分子比有效降低，可以直接回用于电解槽。
回用前和回用后电解槽的生产指标正常。
表1 再生冰晶石成分分析
F Na Al Ca O Mg
49.3076 27.7325 15.8413 0.5808 3.5621 0.8954
K Ni S Fe Si
0.5587 0.1886 0.2163 0.1821 0.0897
表2 处理后冰晶石成分分析
F Na Al Ca O Mg
51.09 21.51 19.69 0.60 3.69 0.93
K Ni S Fe Si
0.51 0.20 0.22 0.19 0.09
实施例2
取500g从电解槽中捞出的碳渣浮选得到的高分子比再生冰晶石，成分分析如表3所示，分子比为2.7。
将再生冰晶石破碎，之后与添加剂硝酸铝混合，硝酸铝的重量为500g，得到混合煅烧料，混合煅烧料在600℃下煅烧3小时，煅烧后得到煅烧产物，煅烧产物经粉碎磨细，然后用50℃热水进行溶解洗涤，溶出可水溶物，之后过滤，得到466.32g低钠冰晶石，成分分析如表4所示，分子比为1.3，分子比有效降低，可以直接回用于电解槽。
回用前和回用后电解槽的生产指标正常。
表3 再生冰晶石成分分析
表4 处理后冰晶石成分分析
F Na Al Ca O Mg
52.87 19.35 20.37 0.62 3.82 0.96
K Ni S Fe Si
0.53 0.20 0.23 0.20 0.10
实施例3
取500g从电解槽中捞出的碳渣浮选得到的高分子比再生冰晶石，成分分析如表5所示，分子比为2.7。
将再生冰晶石破碎，之后与添加剂硫酸铝、氯化铝(混合重量比硫酸铝∶氯化铝＝1：2)混合，硫酸铝、氯化铝混合物的重量为500g，得到混合煅烧料，混合煅烧料在600℃下煅烧3小时，煅烧后得到煅烧产物，煅烧产物经粉碎磨细，然后用50℃热水进行溶解洗涤，溶出可水溶物，之后过滤，得到441.46g低钠冰晶石，成分分析如表6所示，分子比为0.8，分子比有效降低，可以直接回用于电解槽。
回用前和回用后电解槽的生产指标正常。
表5 再生冰晶石成分分析
F Na Al Ca O Mg
49.3076 27.7325 15.8413 0.5808 3.5621 0.8954
K Ni S Fe Si
0.5587 0.1886 0.2163 0.1821 0.0897
表6 处理后冰晶石成分分析
F Na Al Ca O Mg
55.85 14.23 21.52 0.66 4.03 1.01
K Ni S Fe Si
0.56 0.21 0.24 0.21 0.10
实施例4
取500g从电解槽中捞出的碳渣浮选得到的高分子比再生冰晶石，成分分析如表7所示，分子比为2.7。
将再生冰晶石破碎，之后与添加剂硫酸铝、氯化铝、硝酸铝(混合重量比1：1：1)混合，硫酸铝、氯化铝、硝酸铝混合物的重量为300g，得到混合煅烧料，混合煅烧料在400℃下煅烧3小时，煅烧后得到煅烧产物，煅烧产物经粉碎磨细，然后用50℃热水进行溶解洗涤，溶出可水溶物，之后过滤，得到459.17g低钠冰晶石，成分分析如表8所示，分子比为1.2，分子比有效降低，可以直接回用于电解槽。
回用前和回用后电解槽的生产指标正常。
表7 再生冰晶石成分分析
F Na Al Ca O Mg
49.3076 27.7325 15.8413 0.5808 3.5621 0.8954
K Ni S Fe Si
0.5587 0.1886 0.2163 0.1821 0.0897
表8 处理后冰晶石成分分析

Claims (5)

1.一种降低冰晶石分子比的方法，其特征在于，将再生冰晶石原料或冰晶石原料与添加剂混合，所述添加剂为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝中的任一种或几种混合，得到混合煅烧料，所述混合煅烧料在300～1000℃下煅烧0.5～100小时，煅烧后得到煅烧产物，所述煅烧产物加水，溶出可水溶物，之后过滤，滤渣为低分子比冰晶石。
2.根据权利要求1所述的降低冰晶石分子比的方法，其特征在于，所述添加剂中的有效成分为硫酸铝、硝酸铝、氯化铝中的任一种或几种，所述添加剂中有效成分的质量百分比含量为80～100％。
3.根据权利要求2所述的降低冰晶石分子比的方法，其特征在于，所述添加剂中有效成分的重量为所述再生冰晶石原料或所述冰晶石原料重量的30～200％。
4.根据权利要求1所述的降低冰晶石分子比的方法，其特征在于，所述煅烧产物经磨细处理后再加水进行可水溶物的溶出。
5.根据权利要求1所述的降低冰晶石分子比的方法，其特征在于，所述再生冰晶石原料为含Na、F、Al元素的原料，原料中NaF与AlF3的摩尔比：NaF/AlF3≥2.2。
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