CZ287196A3

CZ287196A3 - Process of obtaining secondary aluminium

Info

Publication number: CZ287196A3
Application number: CZ962871A
Authority: CZ
Inventors: Hubert Duchaczek; Reinhard Wachter; Josef Wagner
Original assignee: Austria Metall
Priority date: 1994-04-06
Filing date: 1995-04-05
Publication date: 1997-04-16
Also published as: FI963970A; CZ286897B6; FI963970A0; ATA70994A; DE59502767D1; NO314443B1; WO1995027555A2; AT400007B; EP0754090B1; ES2121375T3; EP0754090A1; FI108046B; NO964233D0; WO1995027555A3; DK0754090T3; NO964233L; ATE168035T1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká způsobu «či-štění- aplodin opalování v pc- ” θ “ ÍPj c-á-Gh a k využití usazenin ve filtru, při kterém se do zplb•f-o din spalování přidává 0,01 až 5 g/Nm³ alkalických přísad/-“' obsahujících jako kation sodík nebo draslík, a v dalším postupu se ze zplodin filtrují prach a kapalné částice^ y&Zťu/ zio

Dosavadní stav techniky

Způsob podle vynálezu se týká zejména těch čioticích metod, u nichž se do proudu odpadových pecních zplodin spalování nejdříve míchají přísady a při dalším postupu se tyto zplodiny v odlučovači opět čistí od prachu a kapalných částic .

Typické zplodiny spalování, které mohou být čištěny způsobem podle vynálezu, jsou zplodiny spaloven odpadků, zplodiny ze slévárenských pecí a z pecí, ve kterých se taví šrot.

Jako odlučovače slouží například tkaninové filtry, hadicové filtry, cyklóny, elektrostatické odlučovače nebo mokré odlučovače.

Přísady zlepšují odlučování škodlivých látek, například oxidů kovů, kyselých složek, organických uhlovodíků, dioxinů (PCDD) a furanů (PCDF), popřípadě ztěžují tvorbu určitých škodlivin.

Přísady většinou absorbují škodliviny tím, že se ško2 dliviny usazují nebo vážou na jejich specificky velký povrch. Někdy také přísady způsobují chemickou přeměnu škodlii vin nebo blokování katalyzátorů, které vedou ke vzniku škodlivin .

Přísady spolu s látkami, obsaženými ve zplodinách, se v odlučovači opět odlučuj í.

Často se také horké zplodiny, vycházející z pece, před vstupem do odlučovače prudce ochlazují. Za tímto účelem se do výstupního kanálu zplodiny tryskami vstřikuje kapalina, většinou vodní zásaditý roztok. Společné s kapalinou mohou také být do zplodin zaváděny přísady v rozpuštěném nebo dispergovaném stavu. Kapalina se vypařuje a tím velmi rychle ochladí zplodiny pod kritickou teplotu, ve které se tvoří PCDD/PCDF. V důsledku toho, že je kapalina zásaditá, se neutralizují kyselé složky obsažené ve zplodinách.

Známé přísady, které se často používají ve vzájemné kombinaci a jsou rozpuštěny ve vodě nebo se používají ve formě prášku a také ve spojení s látkami, s nimiž se obvykle vyskytují, jsou aktivní uhlí, vápno (CaCO₃), vápenný hydrát (Ca(OH)₂), sloučeniny magnézia (MgO, MgCO₃ ), uhličitan sodný (Na₂CO₃) a sloučeniny NH.

U známých metod je problematické, že dílčí odlučované množství PCDD/PCDF je obvykle nedostačující. Například proto, že sloučeniny mědi, magnézia a vápníku mohou při tvorbě PCDD/PCDF působit jako katalyzátory.

Přísadou vysokého podílu aktivního uhlí lze sice PCDD/PCDF dobře odlučovat, avšak usazeniny, zachycené fil3 trém, nelze jednoduše recyklovat, ale musí s nimi být nákladně zacházeno jako s nebezpečnou látkou nebo musí být deponovány. Usazeniny, nacházející se ve filtru, obsahující vysoký podíl aktivního uhlí, mohou navíc ještě mít sklon k samovznícení.

Podstata vynálezu

Úkolem vynálezu je vytvořit způsob čištění zplodin, vycházejících z pece, s výhodným využitím jejich usazenin ve filtru, jako suroviny

Tento úkol je vyřešen způsobem čištění zplodin spalování v pecích a k využití usazenin ve filtru, při kterém se do zplodin spalování přidává 0,01 až 5 g/Nm³ alkalických přísad, obsahujících jako kation sodík nebo draslík, a v dalším postupu se ze zplodin filtrují prach a kapalné částice, podle vynálezu, jehož podstatou je, že při tom vzniklá filtrační usazenina se přidává do krycí soli, potřebné pro tavení sekundárního hliníku.

Alkalické přísady mohou být například hydroxid sodný, uhličitan sodný, hydrouhličitan sodný, sirník sodný (Na^S), siřičitan sodný (Na₂S0₃) nebo analogické sloučeniny na bázi draslíku nebo směs těchto složek. Do odváděcího kanálu zplodin se mohou vstřikovat tryskami bud' v tuhé formě jako práškové nebo ve formě vodního roztoku nebo zčásti v tuhé formě a zčásti ve formě vodního roztoku.

V důsledku alkalického charakteru přiváděných přísad se za vysokých teplot ničí organické sloučeniny chloru, napři4 klad PCDD/PCDF, popřípadě je zabráněno jejich tvorbě.

Usazeniny ve filtru pak sestávají z velké Části z haloi genidů alkalických kovů, zejména ze sloučenin sodíku nebo draslíku s chlorem, v menším množství také s fluorem, a z nepřeměněných přídavných látek.

To jsou přesně ty látky, které přicházejí v úvahu jako krycí sůl při tavení sekundárního hliníku, zejména v bubnových pecích. Účelem této krycí soli je, jako tekutý prostředek rozpustit oxidační vrstvu na povrchu zavážených kusů hliníku, ztížit oxidaci hliníkové taveniny a přejímat určité nečistoty. V běžné rotační bubnové peci, používané pro tavení sekundárního hliníku, činí hmotnostní poměr vsázkového materiálu ke krycí soli asi 4:1. Vsázkový materiál sestává z hliníku a z nečistot, tvoří jej hliníkový šrot, hliníkové třísky a pěna z hliníkových licích pecí, obsahující hliník.

Využití způsobu podle vynálezu je zvláště výhodné, jde-li o čistění zplodin, které vznikají při tavení sekundárního hliníku v otočných pecích. Usazeniny z filtru, které vznikly v průběhu jedné zavážky pece, lze při další zavážce opět přidat do potřebné krycí soli. Za tímto účelem je třeba usazeninu z filtru přepravovat jen v prostoru závodu. Čistí-li se podle vynálezu zplodiny z rotační bubnové pece, ve které se za použití krycí soli taví sekundární hliník, usadí se opět ve filtru asi desetina až pětina hmotnosti krycí soli. To znamená úsporu desetiny až pětiny hmotnosti při nákupu potřebné nové krycí soli.

Za spalovacích podmínek v rotačních bubnových pecích se ničí organické sloučeniny, přiváděné spolu s usazeninami z filtru, takže nemohou působit negativně. Ostatní, spolu s usazeninou z filtru přiváděné nečistoty, například oxidy těžkých kovů, se hliníkem redukují na kovy, které se pak rozpustí v hliníku, kde tvoří normální a žádoucí prvky slitiny.

Usazeniny z filtru, při použití jako krycí soli při tavení sekundárního hliníku, mají tedy smysluplné použití a není třeba je nákladně odstraňovat.

Vstřikují-li se alkalické soli alespoň zčásti ve vodním roztoku, to znamená, že se pomocí tohoto roztoku zplodiny ochlazují, dochází u zplodin k rychlému ochlazení. Tím je možno dosáhnout rychlého ochlazení zplodin pod teplotu, za které se vytváří PCDD/PČDF. Při vypařování vody alkalické přísady vytvářejí jemný prach s velmi vysokým specifickým povrchem. Tento specifický povrch je větší, než kdyby přísady byly zaváděny do odváděcího kanálu zplodin ve formě prášku. Koncentrace alkalických přísad ve vodním roztoku je v rozmezí l a 50% koncentrace nasyceného roztoku. Při příliš vysoké koncentraci je nebezpečí, že se ucpou trysky, kterými se roztok vstřikuje do kanálu pro odvádění zplodin.

Množství alkalických přísad ve vztahu k množství zplodin se řídí podle množství a druhu nečistot ve zplodinách. Aby se dosáhlo dobrého čisticího účinku a aby měly usazeniny ve filtru Žádoucí složení, to je přebytek alkalických složek, je třeba použít 0,01 až 5 gramů alkalických přísad na Nm³ (normalizovaný krychlový metr) zplodin. V delším časo6 vém průměru je za normálních okolností třeba asi 0,5 a 0,6 gramů přísad na normalizovaný krychlový metr zplodin.

Přehled obrázků na výkresech

Příkladné provedení vynálezu je znázorněno na výkresech, kde obr. 1 představuje schematické znázornění způsobu podle vynálezu, u kterého jsou zplodiny spalování odváděny ze dvou bubnových pecí a přísady jsou vstřikovány do odváděcího kanálu zplodin jak ve vodním roztoku, tak i v práškovém stavu, obr. 2 schematické znázornění způsobu podle obr. 1, při kterém se do odváděcího kanálu zplodin přídavně vstřikuje emulze a obr. 3 schematické znázornění způsobu podle obr. 1, u něhož se do odváděcího kanálu zplodin přídavně vstřikují syntetické saze.

Příklady.....provedení vynálezu

V bubnových pecích 1 se za přítomnosti krycích solí taví hliníkový šrot, jako jsou například plechovky, balicí fólie, odpadky z hliníkového plechu, pěna plovoucí na roztaveném kovu ve slévárenských pecích a hliníkové třísky znečištěné emulzemi ze strojů na zpracování kovů. Z nádrže 2, se pomocí čerpadla 2 tryskami 1 vstřikují do odváděcího kanálu zplodin, směřujícího od bubnových pecí 1, alkalické přísady ve vodním roztoku.

Na místě odváděcího kanálu zplodin spalování, ležícím těsně za bubnovými pecemi 1 ve směru proudění zplodin, se měří teplota nyní již ochlazených zplodin. V závislosti na

Ί zjištěné teplotě se u čerpadla 3. nastaví vyšší nebo nižší čerpací výkon tak, aby zplodiny v měřeném místě měly pokud i

možno konstantní teplotu v rozmezí 200°C až 220°C.

Z další nádrže ϋ se do odváděcího kanálu zplodin vhánějí alkalické přísady v práškovém stavu.

Zplodiny dále přecházejí do hadicového filtru £, v němž se odlučují tuhé částice. Zbytek zplodin, zachycený tímto hadicovým filtrem £, se v nádrži 2 smísí s krycí solí a spolu s ní se opět přidává do bubnových pecí 1 s další vsázkou.

Poněvadž zbytek zplodin, zachycený hadicovým filtrem £, může být vzhledem ke své práškovité konzistenci zdravotně nebezpečný, měl by být přepravován a manipulace s ním by měla být prováděna jen v uzavřených systémech, nebo by měl být slisován na hrubší díly nebo briketován.

U typického příkladného provedení, znázorněného na obr. l, jsou použity dvě plynem ohřívané bubnové pece 1, s kapacitou dvanácti tun zavážky materiálu, který sestává z přibližně stejných dílů pěny ze slévárenských pecí na hliník, z třísek a z hliníkového šrotu. Tento vsázkový materiál se roztaví. Jako krycí sůl se do každé pece přidávají tři tuny soli. Zplodiny z obou pecí se slučují v jednom vedení a čistí se od prachu a kapalných částic ve společném hadicovém filtru £. Před vstupem do hadicového filtru £ se teplota zplodin ochlazuje na 200 až 220°C odpovídajícím rychlým vstřikováním pětiprocentního roztoku sody (voda + Na₂CO₃) pomocí tří trysek. K tomu je třeba roztok sody v průměrném množství 300 1 za hodinu. Přidává se také uhličitan sodný (Na₂CO₃) v práškovém stavu a v množství 2 kg/h. Po asi čtyřech hodinách je možno roztavený sekundární hliník odpíchnout. Krycí sůl, plovoucí na tavenině, se odstraňuje odděleně.

Ve filtru zůstává usazenina o hmotnosti asi 1000 kg. Pomocí dopravního šneku se usazenina z filtru zhutní a v hrubším tvaru se mísí do později použité vsázky krycí soli tak, že tato směs má stejnou hmotnost jako původně použité množství krycí soli. Tato vsázka krycí soli, která nyní sestává z nové dávky soli a z usazenin, obsažených ve filtru z předcházející vsázky, se přidává do srovnatelné vsázky, ve které se použilo stejného množství stejného vsázkového materiálu.

Srovnávacím měřením se zjistilo, že vzhledem ke složení usazenin z filtrovaných zplodin, to je z čistého plynu, a také spotřebovaného množství odváděné soli, jakož i vzhledem ke kvalitě roztaveného sekundárního hliníku, nebylo možno zjistit žádné rozdíly mezi oběma vsázkami, které by stály za zmínku. Z toho vyplývá, že usazeniny ve filtru, které vznikají při čištění zplodin, vznikajících při tavení sekundárního hliníku, je možno ve stejném zařízení v celém množství přidávat do krycí soli.

Přimísí-li se zbytky, které se podle vynálezu usadí ve filtru, do krycí soli, je třeba věnovat pozornost výslednému složení skutečně použité krycí soli. Čím více se liší složení krycí soli, tím méně zbytků z filtru je možno přimísit do krycí soli.

Nejméně 75% výsledné, skutečně použité krycí soli, musí skutečně být sůl (NaCl nebo KC1).

i

V následující tabulce jsou uvedeny horní hranice některých nečistot, které mohou být obsaženy v krycí soli:

Nečistoty: Horní hranice v % hmotnostních

oxidy	20%
Fe 0	2%
SiÓ_a	2%
CaO + MgO	5%
ZnO	0,5%
celkové množství
všech ostatních oxidů	0,5%
H 0	2%

sloučeniny síry 2% sloučeniny dusíku 2%

Pokud je třeba, může být čištění zplodin ještě zdokonaleno tím, že se před filtrem do odváděcího kanálu zplodin zavádějí další čisticí přísady. Tyto přísady musí mít takové vlastnosti a být zaváděny v takových dávkách, aby nebránily dalšímu použití usazenin z filtru pro krycí sůl. Aktivní uhlí smí být přidáváno v maximálním množství 10% hmotnosti alkalických přísad, neboť jinak by se usazeniny z filtru mohly stát hořlavými. Usazeniny mohou jako nečistoty obsahovat také maximálně 5% sloučenin vápníku, neboť sloučeny vápníku, zejména se zřetelem k jejich běžnému odstraňování, nepříznivě ovlivňují vlastnosti krycí soli. Velmi vhodnými přísadami jsou emulze z vody a organických látek, například obráběcí a válcovací emulze, které se za uvedených teplot přivádějí do odváděcího kanálu zplodin, u nichž se sice voda vypaří, organické látky se však ani nespálí, ani se nevypaří. Z toho vyplývá, že teplota zplodin po vstřikování emulzí i

a vypaření vody, v nich obsažených, v podstatě nesmí být vyšší než 250°C. Emulze mohou být přiváděny společně s ochlazeným alkalickým roztokem nebo ještě lépe, ze samostatné nádrže a samostatným vedením (obr. 2). Na částečkách prachu ve zplodinách se vytvoří tenké olejové vrstvy. V těchto olejových vrstvách se rozpouštějí organické sloučeniny chloru, například PCDD/PCDF. Vedle adsorpce se tím tedy jako čisticího mechanizmu využívá i absorpce. Navíc obsahují emulze zpravidla také látky, které potlačují katalytické vlastnosti prachu ve zplodinách k tvorbě PCDD/PCDF. Je možno použít starých emulzí, emulzí pro opracování kovů a již nepotřebných emulzí z válcoven, zejména z válcoven hliníku. Hmotnost organických látek, zaváděných do odváděcího kanálu zplodin, může být přibližně stejná, jako je hmotnost zaváděných alkalických látek. Organické látky, které jsou tak přiváděny do usazenin filtru, při dalším použití těchto usazenin jako krycí soli, nijak nenarušují jejich působení, nebot: tyto látky vzhledem k prachu ze zplodin a vzhledem k přidávanému množství nové krycí soli mají tak nízkou koncentraci, že se netvoří žádný zápalný prach.

Další vhodnou přísadou jsou saze, které se s výhodou vyrábějí v malé vzdálenosti od místa, ve kterém se zavádějí do kanálu zplodin (obr. 3). V místě, ve kterém se saze zavádějí do kanálu, by teplota zplodin neměla přesahovat 250°C. Saze se vyrábějí sazovým hořákem, například acetylenovým sa- 11 zovým hořákem. Takto vyrobené saze jsou téměř čistý uhlík, mají velký specifický povrch a jsou reaktivní bezprostředně po svém vzniku. V důsledku toho mají saze také velmi dobré adsorpční vlastnosti. Další výhodou sazí je, že oproti aktivnímu uhlí jsou těžko zápalné, neboť. kromě velmi krátké doby po svém vzniku, se co do svých chemických vlastností podobají grafitu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKYj

1. Způsob získávání sekundárního hliníku, při kteyém séí 3 v peci taví odpad, obsahující hliník, pod vrstvou krycí soli, převážně tvořenou NaCl a/nebo KC1, do odváděcího kanálu zplodin, vycházejících z pece, se přidávají alkalické přísady obsahující jako kation sodík a/nebo draslík a takto zpracované zplodiny se vedou přes tkaninový filtr, ve kterém se zbavují prachu a kapalných částic, vyznačující se tím, že usazeniny, zachycené tkaninovým filtrem, se přidávají do později použité vsázky krycí soli.
2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že alkalické přísady jsou hydroxid sodný, uhličitan sodný, hydrouhličitan sodný, sirník sodný, siřičitan sodný nebo analogické sloučeniny na bázi draslíku, které se alespoň zčásti ve formě vodního roztoku vstřikují do odváděcího kanálu zplodin, přičemž se vstřikuje tolik roztoku, kolik je třeba, aby se odpařováním vody teplota zplodin ochladila na 150 až 300°C a přičemž se celkem vstřikuje tak velké množství alkalických přísad, aby v usazenině ve filtru byl obsažen přebytek alkalických složek.
3. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že k alkalickým přísadám se do odváděcího kanát lu zplodin přídavně vstřikuje emulze (8) , obsahující vodu a organické látky.
4. Způsob podle nároku 3, vyznačující se tím, že jako emulze (8), popřípadě jako organické látky v emulzi (8), se použijí nepotřebné, původně pro jiný účel použité emulze, popřípadě oleje.
5. Způsob podle nároku 2, vyznačující se tím, že za úsekem odváděcího kanálu zplodin, ve kterém byly zplodiny ochlazeny vstřikováním vodního roztoku alkalických přísad, avšak před filtrem (6) , se do odváděcího kanálu přidávají saze (9) .
6. Způsob podle nároku 5, vyznačující se tím, že saze (9) se vyrábějí sazovým hořákem (10) v blízkosti místa jejich vstupu do odváděcího kanálu zplodin.