CS197229B2

CS197229B2 - Method of producing aluminium fluoride in mixture with aluminium oxide

Info

Publication number: CS197229B2
Application number: CS738604A
Authority: CS
Inventors: Fredrik Steineke; A S Elkem-Spigerverket
Original assignee: Fredrik Steineke; Elkem Spigerverket As
Priority date: 1972-12-12
Filing date: 1973-12-12
Publication date: 1980-04-30
Also published as: FR2209720A1; IT1001660B; CH598362A5; HU166988B; EG11198A; YU36544B; JPS4989699A; DE2361589A1; BE808517A; FR2209720B1; AU6339773A; CA1032334A; ES420918A1; IN140244B; BR7309669D0; YU294173A; GB1449837A; NL7316879A

Abstract

1449837 Aluminium trifluoride/aluminium oxide mixture ELKEM-SPIGERVERKET AS 11 Dec 1973 [12 Dec 1972] 57339/73 Heading C1A A process for producing an AlF 3 -containing additive suitable for use in melt electrolytic production of aluminium comprises agglomerating a mixture comprising finely divided fluorspar and silica dust which has been precipitated from the smoke from a metallurgical process for the production of metallic silicon or a silicon-rich alloy, treating the thus-formed agglomerates with a gas/steam mixture at a temperature above 1000‹ C., and reacting the liberated HF gas with Al 2 O 3 to form a mixture of AlF 3 and Al 2 O 3 suitable for use as an additive in melt electrolytic production of aluminium. The agglomerate is preferably of a size suitable for use in a fluidized bed.

Description

Předmětem vynálezu je způsob výroby fluoridu hlinitého ve směsi s kysličníkem hlinitým, kterážto směs je vhodná jako přísada do pecí při elektrolytické výrobě hliníku z taveniny.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a process for producing aluminum fluoride in admixture with alumina, which composition is useful as an additive to furnaces in the electrolytic production of aluminum from a melt.

Je známo, že při elektrolytické výrobě hliníku z taveniny se jako suroviny používá kysličníku hlinitého, který se roztaví za přidání složek obsahujících fluor, jako je fluorid hlinitý a/nebo kryolith. Fluoridy se přidávají za účelem snížení teploty tavení suroviny v lázni, jakož i k úpravě hodnoty pH taveniny. Složky obsahující fluor jsou však drahé, a proto, jakož i pro ochranu okolí, se v průmyslu stále intenzivněji uplatňuje požadavek regenerovat sloučeniny fluoru jak z plynů unikajících z pece, tak i z tuhých odpadů, jako jsou saze, kaly, použité obložení stěn, jakož i dna pecí. Při současných postupech regenerace se však zřídka dosáhne tak vysokých výtěžků, aby byl zpět získán veškerý ztracený fluor; proto je stále ještě třeba přidávat čerstvé fluoridy pro udržení fluoridové rovnováhy v peci.It is known that in the electrolytic production of aluminum from a melt, alumina is used as the raw material, which is melted by the addition of fluorine-containing components such as aluminum fluoride and / or cryolith. Fluorides are added to reduce the melting point of the feedstock in the bath as well as to adjust the pH of the melt. However, fluorine-containing components are expensive and therefore, as well as protecting the environment, there is an increasing demand in industry for the recovery of fluorine compounds from both furnace and solid waste such as soot, sludge, used wall coverings and furnace bottoms. However, the current recovery procedures rarely achieve such high yields that any lost fluorine is recovered; therefore, it is still necessary to add fresh fluorides to maintain the fluoride equilibrium in the furnace.

Nyní bylo zjištěno, že lze vyrábět fluorid hlinitý ve směsi s kysličníkem hlinitým pro použití v elektrolytických tavících pecích k výrobě hliníku tak, že se na směs kazivce a práškového kysličníku křemičitého, jak se získává z odpadních plynů z metalurgic2 kých pecí, kterážto směs obsahuje jeden až tři díly kazivce na jeden díl práškového kysličníku křemičitého, působí při teplotě v rozmezí 1000 až 1200 °C směsí vzduchu a vodní páry, obsahující 40 až 60 objemových % vodní páry, načež se plyny, obsahující uvolněný fluorovodík, uvedou ve styk s kysličníkem hlinitým.It has now been found that aluminum fluoride can be produced in admixture with alumina for use in electrolytic smelting furnaces for the production of aluminum by combining fluorspar and silica powder as recovered from metallurgical furnace off-gases, which mixture contains one up to three parts of fluorspar per part of silica powder, acting at a temperature in the range of 1000 to 1200 ° C with an air / water vapor mixture containing 40 to 60 vol% water vapor, then contacting the gases containing the released hydrogen fluoride with alumina .

Plynný fluorovodík tedy částečně reaguje s kysličníkem hlinitým za vzniku fluoridu hlinitého, částečně se adsorbuje na povrchu kysličníku; získá se tedy jemná směs složek obsahujících kyslík a fluor, kterou lze znovu použít v elektrolytické peci.Thus, hydrogen fluoride gas partially reacts with alumina to form aluminum fluoride, partially adsorbs on the oxide surface; Thus, a fine mixture of oxygen and fluorine containing components is obtained which can be reused in an electrolytic furnace.

Při postupu podle vynálezu se kazivec a materiál obsahující kysličník křemičitý semelou velmi jemně, popřípadě se vzniklá směs tabletuje nebo briketuje, čímž se získají aglomeráty takové velikosti, že je lze uvést do vznosu v nosném prostředí. Materiálem, bohatým kysličníkem křemičitým, může být práškový kysličník křemičitý, jak se získává z odpadních plynů z metalurgických postupů při výrobě kovového křemíku nebo slitin bohatých na křemík. Na směs kazivce a materiálu obsahujícího kysličník křemičitý se - jak již bylo uvedeno - působí směsí vodní páry a vzduchu za teploty v rozmezí 1000 až 1200 ⁰C. Obsah páry v plynu má být s výhodou v rozmezí 40 až 60 obje197229 mových . %, ale jak vyšší, tak i nižší obsah páry může' být za některých okolností rovněž vhodný.In the process according to the invention, the fluorspar and the silica-containing material are ground very finely or the resulting mixture is tabletted or briquetted to obtain agglomerates of such size that they can be suspended in a carrier medium. The silica-rich material may be a silica powder, as obtained from the off-gases from metallurgical processes in the production of metallic silicon or silicon-rich alloys. The fluorspar mixture and the silica-containing material are, as already mentioned, treated with a mixture of water vapor and air at a temperature in the range of 1000 to 1200 ^° C. %, but both higher and lower steam contents may also be suitable in some circumstances.

V laboratorním měřítku byly provedeny testy s tabletami z práškové směsi kazivce a kysličníku křemičitého za teploty 1000 až 1200 °C. Tablety měly velikost přibližně 3 mm a použitá plynná směs obsahovala asi 50 objemových % páry.On a laboratory scale, tests were carried out with tablets of fluorspar and silica at a temperature of 1000 to 1200 ° C. The tablets were about 3 mm in size and the gas mixture used contained about 50 volume% vapor.

poměr CaFž/SiC2 v práškové směsi the CaF2 / SiC2 ratio in the powder mixture teplota °C temperature ° C obsah vodní páry ve vzduchu v % water vapor content in air in% obsah fluoru v popelu v % % fluorine content in ash množství vypuzeného fluoru v % amount of expelled fluorine in% 1 : 1: : 1 : 1 1000 1000 54 54 5,71 5.71 68,5 68.5 1 : 1: : 2 : 2 1000 1000 53 53 3,69 3.69 70,6 70.6 1 : 1: : 3 : 3 1000 1000 51 51 2,37 2.37 74,3 74.3 1 : 1: : 1 : 1 1100 1100 53 53 5,36 5.36 70,6 70.6 1 : 1: : 2 : 2 1100 1100 51 51 2,77 2.77 77,9 77.9 1 ' : 1 ': : 3 : 3 1100 1100 53 53 1,71 1.71 81,4 81.4 1 : 1: : 1 : 1 1 200 1 200 59 59 1,74 1.74 90,4 90.4 1 : 1: : 2 : 2 1200 1200 57 57 0,68 0.68 94,6 94.6 1 : 1: : 3 : 3 1200 1200 57 57 0,62 0.62 93,3 93.3

Jak je patrno z tabulky, lze dosáhnout výtěžku zpět získaného fluoru ve výši až 94,6 procent.As shown in the table, recovered fluorine recovery of up to 94.6 percent can be achieved.

Kromě kazivce a materiálů obsahujících kysličník křemičitý mohou zmíněné aglomeráty obsahovat ještě přísady, jako jsou saze nebo rozemleté materiály získané ze dna nebo obložení z uhlíkových cihel elektrolytických tavných pecí.In addition to fluorspar and silica-containing materials, said agglomerates may also contain additives such as carbon black or ground materials obtained from bottom or carbon brick linings of electrolytic melting furnaces.

Postup je možno provádět ve spalovacím a/nebo fluidačním zařízení známého typu a konstrukce; v závodech na výrobu hliníku, kde jsou již upravena zařízení pro získávání fluoru pyrohydrolýzou materiálu tvořícího dno a vyzdívku pecí, se může postup podle vynálezu provádět v údobích, kdy je nedostatek uhlíkových cihel na vyzdívky, takže není nutno zastavovat provoz pyrohydrolyzních zařízení.The process can be carried out in a combustion and / or fluidization apparatus of known type and construction; in aluminum plants where fluorine recovery devices are already provided by pyrohydrolysis of the bottom and furnace lining material, the process of the invention can be carried out at times when there is a lack of carbon brick for lining, so that the operation of the pyrohydrolysis device is not required.

Claims

OBJECT OF THE INVENTION

Process for producing aluminum fluoride in admixture with alumina, characterized in that a mixture of fluorspar and silica powder, as obtained from waste gases from metallurgical furnaces, the mixture comprising one to three parts of fluorspar per part of silica powder, is treated. at a temperature ranging from 1000 to 1200 ° C with an air / water vapor mixture containing 40 to 60% water vapor by volume, after which the gases containing the released hydrogen fluoride are contacted with alumina.