DE2519080C3

DE2519080C3 - Process for the recovery of valuable components from the used aluminum oxide insulation of an aluminum reduction cell

Info

Publication number: DE2519080C3
Application number: DE19752519080
Authority: DE
Inventors: Merlyn Morris Montreal Quebec Williams (Kanada)
Original assignee: Alcan Research and Development Ltd, Montreal, Quebec (Kanada)
Priority date: 1974-04-29
Filing date: 1975-04-29
Publication date: 1977-09-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Rückgewinnung wertvoller Komponenten aus der gebrauchten Aluniiniumoxidisolierung einer Aluminiumreduktionszelle. The invention relates to a method for recovering valuable components from used aluminum oxide insulation of an aluminum reduction cell.

In Aluminiumreduktionszellen befindet sich der im wesentlichen aus in geschmolzenem Kryolith (Aluminiumnatriumfluorid) gelösten Aluminiumoxid bestehende Elektrolyt innerhalb einer Zelle, welche eine mit Kohlenstoff beschichtete äußere Schale aus Stahl aufweist. Die Kathode bildet den Boden der Zelle und besteht aus Kohlenstoffblöcken. Zwischen den am Boden ungeordneten Kohleristoffblöcken der Kathode und der stählernen Schale ist gewöhnlich eine Schicht stark verdichteten Aluminiumoxids eingeschlossen, die als Wärme- und elektrische Isolierung zwischen den Kohlenstoffblöcken der Kathode und der stählernen Schale dient.In aluminum reduction cells is essentially made up of molten cryolite (aluminum sodium fluoride) dissolved aluminum oxide existing electrolyte inside a cell, which is a with Has carbon coated steel outer shell. The cathode forms the bottom of the cell and consists of carbon blocks. Between the carbon blocks of the cathode, which are disorganized on the floor and the steel shell is usually enclosed in a layer of highly compacted alumina, which as thermal and electrical insulation between the carbon blocks of the cathode and the steel ones Serving bowl.

Es ist bekannt, daß die Kohlenstoffbeschichtung einer Reduktionszelle von den Komponenten des Elektrolyten einschließlich unerwünschter Verunreinigungen, die sich im Elektrolyten während längeren Gebrauchs entwickeln, immer mehr durchdrungen wird. Zusätzlich zur Verschmutzung der Kohlenstoffbeschichtung wird die darunterliegende Schicht aus Aluminiumoxid vom Elektrolyten durchdrungen. Die Konzentration des Materials des Elektrolyten im Aluminiumoxid wächst progressiv in Richtung dor Zwischenfläche zwischen dem Aluminiumoxid und den Kohlenstoffblöcken an. Die Isolierungseigenschaften der Aluminiumoxidschicht werden infolge dieses Eindringens des Elektrolytmaterials zerstört und daher ist es üblich, diese Aluminiumoxidschicht zu entfernen und wegzuwerfen, wenn die Kohlenstoffbeschichtung der Zelle zur Erneuerung entfernt wird. Das weggeworfene Aluminiumoxidmaterial ist nicht zur Wiederverwendung bei der Beschichtung von Reduktionszellcn geeignet und ist aufgrund seines hohen Gehalts an Verunreinigungen auch nicht als direkter Zusatz zum Elektrolyten anderer Reduktionszellen geeignet, obwohl es zusätzlich zum Aluminiumoxid einen wesentlichen Bestandteil wertvoller Fluoride enthält.It is known that the carbon coating of a reduction cell is made up of the components of the electrolyte including unwanted impurities that can become lodged in the electrolyte during prolonged use develop, is more and more permeated. In addition to contaminating the carbon coating it will the underlying layer of aluminum oxide penetrated by the electrolyte. The concentration of the The electrolyte material in the alumina grows progressively towards the interface between the alumina and the carbon blocks. The insulation properties of the aluminum oxide layer are destroyed as a result of this penetration of the electrolyte material, and therefore it is common for this aluminum oxide layer remove and throw away when the carbon coating of the cell is up for renewal Will get removed. The discarded alumina material is not for re-use in coating of reduction cells and is also not due to its high content of impurities suitable as a direct addition to the electrolyte of other reduction cells, although it is in addition to aluminum oxide contains an essential component of valuable fluoride.

Das Hauptargument gegen den Zusatz von weggeworfenem Aluminiumoxid zu Reduktionszellen sind die strengen Gründe die auftreten, wenn das Material erwärmt wird, nachdem es der festen Kruste einerThe main argument against the addition of thrown away Aluminum oxide to reduction cells are the severe reasons that occur when using the material is heated after it is the solid crust of a

Reduktionszelle zugesetzt wurde.Reduction cell was added.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, durch das die gebrauchten Aluminiumoxidmaterialien zur Wiederverwendung aufbereitet werden können.The invention is based on the object of specifying a method by which the used Alumina materials can be recycled for reuse.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gebrauchte Isolierung zerkleinert und trockenem Dampf mit einem Druck in der Größenordnung von 1 bis 7 kg/cm² bei einer Temperatur von 120 bisThis object is achieved according to the invention in that the used insulation is crushed and dry steam with a pressure in the order of 1 to 7 kg / cm ² at a temperature of 120 to

ίο 175"C in einem Druckbehälter während einer Zeit ausgesetzt wird, die ausreicht, um einen im wesentlichen vollständigen Abbau der enthaltenen Karbide und Nitride zu bewirken und daß das so behandelte teilweise hydratisierte Material der Aluminiumoxidisolierungίο 175 "C in a pressure vessel during one time is exposed, which is sufficient for a substantially complete degradation of the carbides and contained To cause nitrides and that the so treated partially hydrated material of the alumina insulation

dem Elektrolyten einer Aluminiumreduktionszelle ohne weitere Behandlung zugesetzt wird, wodurch die Aluminiumoxid- und Fluoridbestandteiie der gebrauchten Aluminiumisolierungzurückgeleiie! werden. is added to the electrolyte of an aluminum reduction cell without further treatment, whereby the aluminum oxide and fluoride components of the used aluminum insulation are returned! will.

Es wurde gefunden, daß die oben geschilderten Schwierigkeiten durch das erfindungsgemäße Verfahren überwunden werden können, bei welchem das Aluminiumoxidmaterial einer Hydratisierung durch trockenen Dampf unter erhöhtem Druck ausgesetzt wird. Dieses hat die Wirkung, daß die darin enthaltenen Karbide und/oder Nitride abgebaut werden. Die Dampfbehandlung kann fortgesetzt werden bis die Entwicklung von Kohlenwasserstoffen und/oder Ammoniak aufgehört hat. Typisch enthält eine aus einer Reduktionszelle entfeinte Aluminiumoxidschicht bis zu 20% Fluor in Form von Fluoriden und bis zu 10% unerwünschter Karbide und/oder Nitride. Diese unerwünschten Karbide und Nitride können im wesentlichen vollständig eliminiert werden, indem das Alurniniumoxidmaterial nach einem Mahlen auf eine geeignete Größe trockenem Dampf mit einer Tempjratur im Bereich von 120 bis 175^UC und einem Druck von 1 bis 7 kg/cm² in einem Druckbehälter etwa 7 Stunden lang ausgesetzt wird. Das behandelte Material erfährt aufgrund der Hydratisierung des Aluminiumoxids eineIt has been found that the above difficulties can be overcome by the process of the present invention in which the alumina material is subjected to hydration by dry steam under increased pressure. This has the effect that the carbides and / or nitrides contained therein are broken down. The steam treatment can be continued until the evolution of hydrocarbons and / or ammonia has ceased. An aluminum oxide layer removed from a reduction cell typically contains up to 20% fluorine in the form of fluorides and up to 10% undesired carbides and / or nitrides. These undesirable carbides and nitrides can be substantially completely eliminated by the Alurniniumoxidmaterial after grinding to a suitable size of dry steam having a Tempjratur in the range of 120 to 175 ^RPM C and a pressure of 1 to 7 kg / cm ² in a pressure vessel approximately Exposed for 7 hours. The treated material experiences one due to hydration of the alumina

4u Gewichtszunahme von ungefähr 7 %. Das so behandelte teilweise hydratisierte Material, welches wertvolle Fluoride enthält, ist zur Verwendung als zu einer Reduktionszelle zugeführtes Aluminiumoxid selbst oder gemischt mit üblichem geröstetem Aluminiumoxid geeignet.4u weight gain of about 7%. Treated like that partially hydrated material containing valuable fluorides is for use as a to one Alumina fed to the reduction cell by itself or mixed with conventional roasted alumina suitable.

Bei einem Beispiel wurde die aus einer Reduktionszelle entfernte Isolierung aus Aluminiumoxidmaterial grob zu Partikeln unter 1 cm Größe zerkleinert und auf offenen Platten in einem wärmeisolierten Druckbehälter behandelt, der mit einer Druckmeßeinrichtung, einem Therinomenter und einem Überdruckventil zum Absaugen von Ammoniak und Kohlenwasserstoffen ausgerüstet war. Die Beschichtung aus Aluminiumoxidmaterial wurde in einer Charge von 500 kg eingegeben.In one example, the alumina material insulation removed from a reduction cell became coarse Crushed into particles less than 1 cm in size and placed on open plates in a thermally insulated pressure vessel treated with a pressure measuring device, a thermometer and a pressure relief valve for Suction of ammonia and hydrocarbons was equipped. The coating of alumina material was entered in a batch of 500 kg.

Frischdampf mit einem Druck von 1,5 kg/cm² wurde in den Druckbehälter geleitet und der Druck wurde aufrechterhalten bis das Vorhandensein von Ammoniak oder Kohlenwasserstoffen durch Geruch oder periodische Probennahme an den Abgasen, die durch öffnenLive steam with a pressure of 1.5 kg / cm ² was fed into the pressure vessel and the pressure was maintained until the presence of ammonia or hydrocarbons by odor or periodic sampling of the exhaust gases, which opened through

⁽⁾⁰ des Überdruckventils abgelassen wurden, nicht mehr bemerkbar war. Die zur Erreichung dieses Stadiums erforderliche Zeit beträgt ungefähr 7 Stunden. In diesem Zeitraum wird der Gehalt von Aluminiumkarbiden und Nitriden im wesentlichen vollständig abgebaut ^{() 0 of} the pressure relief valve were drained, was no longer noticeable. The time required to reach this stage is approximately 7 hours. During this period of time, the aluminum carbides and nitrides are essentially completely degraded

⁽ⁱ5 und ein kleiner Anteil an Aluminiumoxid wird hydratisiert, was, wie oben erwähnt wurde, zu einem Gewichtszuwachs von ungefähr 7 % führt. ⁽ⁱ 5 and a small amount of alumina is hydrated which, as mentioned above, results in a weight gain of about 7%.

Das behandelte Material kann dann ohne weitereThe treated material can then be used without further

Behandlung direkt dem Elektrolyten einer elektrolytischen Reduktionszelle zugefügt werden und auf diese Weise wird der wertvolle Gehalt an Fluorid der benutzten Aluminiumbeschichtung auf einfache Weise zurückgewonnen.Treatment can be added directly to the electrolyte of an electrolytic reduction cell and onto this The valuable fluoride content of the aluminum coating used is easily recovered recovered.

Die zur Erreichung des erforderlichen Abbaugrades der Karbide und Nitride erforderliche Behandlungszeit ändert sich mit den Verfahrensbedingungen, insbesondere mit der Partikelgröße des in den Druckbehälter eingegebenen Materials, der Tiefe des auf den Platten angeordneten /erkleinerten Materials, dem DrutK und der Temperatur des Dampfes (der ein wenig überhitzt sein kann) ebenso wie mit dem Gehalt an Verschmutzungen im Isoliermaterial. Jedoch ist eine angemessene Kontrolle des Verfahrens außerordentlich einfach, weil die Behandlung vollständig abgeschlossen ist, wenn das Ablassen von Dampf über das Überdruckventil nicht mehr von schlechten Gerüchen begleitet ist. Im allgemeinen dauert die Behandlung je nach den Umständen 4 bis 10 Stunden.The treatment time required to achieve the required degree of carbide and nitride degradation changes with the process conditions, in particular with the particle size of the in the pressure vessel entered material, the depth of the material arranged / reduced on the plates, the DrutK and the temperature of the steam (which can be a little overheated) as well as the level of pollution in the insulating material. However, adequate control of the process is extremely simple because the treatment is fully completed if the release of steam via the pressure relief valve is not is more accompanied by bad smells. In general, the duration of the treatment varies depending on the person Sometimes 4 to 10 hours.

Claims

Claim:

Process for the recovery of valuable components from the used aluminum oxide insulation of an aluminum reduction cell, characterized in that the used insulation is crushed and dry steam with a pressure of the order of 1 to 7 kg / cm ² at a temperature of 120 to 175 ° C in a pressure vessel during is exposed to a time sufficient to cause a substantially complete degradation of the carbides and nitrides contained and that the so treated partially hydrated material of the alumina insulation is added to the electrolyte of an aluminum reduction cell without further treatment, whereby the alumina and fluoride components of the used aluminum insulation be returned.