NO176648B - Fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner - Google Patents
Fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner Download PDFInfo
- Publication number
- NO176648B NO176648B NO914352A NO914352A NO176648B NO 176648 B NO176648 B NO 176648B NO 914352 A NO914352 A NO 914352A NO 914352 A NO914352 A NO 914352A NO 176648 B NO176648 B NO 176648B
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- added
- slag
- oxidizing agent
- calcium oxide
- cathode
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims description 37
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 16
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 16
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 claims description 12
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 claims description 12
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910001634 calcium fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims description 10
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 10
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 10
- WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L calcium difluoride Chemical compound [F-].[F-].[Ca+2] WUKWITHWXAAZEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 7
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N calcium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Ca+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O XFWJKVMFIVXPKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 3
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 3
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 claims description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N Cyanide Chemical compound N#[C-] XFXPMWWXUTWYJX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 claims description 2
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 2
- PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N Fluorine Chemical compound FF PXGOKWXKJXAPGV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 10
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 235000012255 calcium oxide Nutrition 0.000 description 6
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 6
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 3
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 2
- 150000002825 nitriles Chemical class 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 2
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004373 HOAc Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 229960000583 acetic acid Drugs 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000000921 elemental analysis Methods 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- -1 for example Chemical class 0.000 description 1
- 239000012362 glacial acetic acid Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910000040 hydrogen fluoride Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
- A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
- A62D3/38—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by oxidation; by combustion
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
- A62D3/30—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents
- A62D3/33—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by reacting with chemical agents by chemical fixing the harmful substance, e.g. by chelation or complexation
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D3/00—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances
- A62D3/40—Processes for making harmful chemical substances harmless or less harmful, by effecting a chemical change in the substances by heating to effect chemical change, e.g. pyrolysis
-
- 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
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
- A62D2101/20—Organic substances
- A62D2101/26—Organic substances containing nitrogen or phosphorus
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
- A62D2101/40—Inorganic substances
- A62D2101/43—Inorganic substances containing heavy metals, in the bonded or free state
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
- A62D2101/40—Inorganic substances
- A62D2101/45—Inorganic substances containing nitrogen or phosphorus
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D2101/00—Harmful chemical substances made harmless, or less harmful, by effecting chemical change
- A62D2101/40—Inorganic substances
- A62D2101/49—Inorganic substances containing halogen
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
- A62D—CHEMICAL MEANS FOR EXTINGUISHING FIRES OR FOR COMBATING OR PROTECTING AGAINST HARMFUL CHEMICAL AGENTS; CHEMICAL MATERIALS FOR USE IN BREATHING APPARATUS
- A62D2203/00—Aspects of processes for making harmful chemical substances harmless, or less harmful, by effecting chemical change in the substances
- A62D2203/04—Combined processes involving two or more non-distinct steps covered by groups A62D3/10 - A62D3/40
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Emergency Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
- Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Description
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner i aluminiumelektrolyseceller hvorved innholdet i de brukte katodebunnene bringes i en slik form at de fritt kan benyttes som fyllmateriale eller som råmateriale for produksjon av andre produkter.
Aluminium fremstilles kommersielt gjennom smelteelektrolyse av aluminiumoksid i en smelteelektrolytt som idet vesentlige består av kryolitt og aluminiumfluorid. Elektrolysen foregår i elektrolyseceller hvor aluminiumoksid løses i det smeltede kryolittbadet og reduseres elektrolytisk til aluminium. Det produserte aluminium har en høyere egenvekt enn elektrolytten og danner et smeltet skikt på bunnen av reduksjonscellen som tjener som katode i cellen. Som anoder anvendes det karbonblokker som strekker seg ned i badet.
Reduksjonscellene som virker som katode, er foret med et karbonholdig materiale mot smeiten og med en ildfast steinforing mellom katodekassen og karbonforingen. Den ildfaste steinforingen utgjøres vanligvis av chamottestein. Under drift av elektrolyse-cellene degraderes den karbonholdige foringen gradvis ved at badmaterialer så som metallisk aluminium, kryolitt, aluminiumoksid og reaksjonsprodukter trenger inn i karbonforingen og også i den bakenforliggende ildfaste steinforing.
På grunn av sitt innhold av fluorsalter og cyanid blir brukte katodebunner fra aluminiumelektrolyseceller i flere og flere land klassifisert som farlig avfall som ikke tillates deponert på vanlige fyllplasser. Det har vært foreslått en rekke fremgangsmåter for å behandle brukte karbondeler av katodebunner for å gjenvinne fluor og for å overføre resten til en form som kan deponeres fritt.
En metode involverer pyrohydrolyse i en fluidisert seng reaktor av karbondeler av brukte katodebunner. Ved pyrohydrolyse kontaktes en fluidisert seng inneholdende partikler av brukte katodebunner med vann eller damp som reagerer med fluorforbindelser og danner hydrogenfluorid.
Det er videre kjent å benytte kalkstein, f.eks. kalsiumkarbonat, for å reagere med fluoridforbindelser i brukte katodebunner ved en temperatur av 700°C til 780°C hvorved det dannes kalsiumfluorid. Restproduktet inneholder imidlertid fortsatt et høyt nivå av utlutbare fluorider.
Fra US patenter nr. 4.113.832 og nr. 4.444.740 er det kjent hydrometallurgiske fremgangsmåter for behandling av brukte katodebunner hvor brukte katodebunner underkastes alkalisk utlutning hvor oppløste fluorforbindelser utvinnes fra utlutningsvæsken. Disse hydrometallurgiske metoder som tar sikte på å gjenvinne fluor, er imidlertid uøkonomiske på grunn av prosessenes kompleksitet og på grunn av at det er vanskelig å fjerne fluor i tilstrekkelig grad både fra utgangsmaterialet og fra de forskjellige vandige prosessstrømmer som produseres i prosessen.
Endelig er det fra US patent nr. 5.024.822 kjent en fremgangsmåte hvor brukte katodebunner behandles i en to-trinns prosess hvor katodebunnene i et første trinn oppvarmes til en temperatur mellom 800 - 850°C under oksygentilførsel for å forbrenne hoveddelen av karbon uten at vesentlige mengder av fluordamp dannes, og hvor resten etter forbrenningen blandes med et Si02-inneholdende materiale og at blandingen oppvarmes til en temperatur av ca 1100°C, hvorved det dannes en glassaktig slagg som inneholder fluor og natrium i form av silikatforbindelser med lav vannutlutbarhet. Fremgangsmåten ifølge US patent nr. 5.024.822 har imidlertid den ulempe at den bare behandler karbondelen av den brukte katodekassen og ikke den ildfaste steinforing. Videre har denne kjenie fremgangsmåte den ulempe at den omfatter en to-trinns prosess, hvor det første trinn med forbrenning av karbon må styres meget nøye for å forhindre fordampning av fluorforbindelser.
Ved den foreliggende fremgangsmåte er man nå kommet frem til en en-trinns fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner fra aluminiumelektrolyseceller hvor hele den brukte katodebunn inkludert den ildfaste steinforing behandles og hvor de brukte katodebunner omformes til en fonn som enten kan deponeres uten fare for utlutning av fluorforbindelser eller den kan anvendes som stålovnsslagg eller som utgangsmateriale for fremstilling av ildfast stein.
Den foreliggende oppfinnelse vedrører således en ett-trinns fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner fra aluminiumelektrolyseceller for å omdanne katodebunnene inkludert den ildfaste foring til en deponerbar form, hvilken oppfinnelse er kjennetegnet ved at de brukte katodebunnene inkludert den ildfaste foring knuses og tilsettes til en lukket elektrotermisk smelteovn hvor de smeltes ved en temperatur mellom 1300 og 1750°C, at det til smelteovnen tilsettes et oksidasjonsmiddel for å oksidere karbon og andre oksiderbare komponenter inneholdt i katodebunnen, så som metaller, karbider og nitrider, samt en kalsiumoksidkilde i en mengde som er tilstrekkelig til å binde alt tilstedeværende fluor som CaF2 og til å danne et kalsiumaluminatslagg inneholdende CaF2 som er flytende ved den aktuelle badtemperatur, og at kalsiumaluminatslagget og eventuelt en metallfase tappes fra smelteovnen og avkjøles til blokker eller granulat.
I henhold til en foretrukket utførelsesform holdes temperaturen i smeltebadet på en temperatur mellom 1400 og 1700°C.
Som oksidasjonsmiddel kan det anvendes et hvilket som helst passende oksidasjonsmiddel. Det foretrekkes imidlertid å tilsette jernmalm eller jernmalmpellets som oksidasjonsmiddel. Andre oksidasjonsmidler som med fordel kan benyttes er manganoksid, og andre metalloksider slik som for eksempel slagg fra fremstilling av ferromangan, manganmalm og krommalm. Videre kan det som oksidasjonsmiddel anvendes oksygen, luft eller oksygenanriket luft.
Når metalloksider benyttes som oksidasjonsmiddel for oksidering av karbon og andre oksiderbare komponenter i katodebunner, vil det i smelteovnen dannes en metallisk fase som vil oppta en stor del av eventuelt tilstedeværende tungmetaller i katodebunnene. Denne metallfasen kan med mellomrom tappes fra smelteovnen og kan deponeres eller selges.
Som kalsiumoksidkilde anvendes det fortrinnsvis CaO, CaC03 eller dolomitt. Kalsiumrike avfall så som karbidslam kan også med fordel benyttes som kalsiumkilde.
Avgassen fra den gasstette smelteovnen føres fortrinnsvis til en etterbrenner hvor gassen forbrennes ved tilførsel av luft eller oksygen. Ved denne forbrenningen vil gassformige organiske forbindelser så som cyanider bli destruert.
Kalsiumaluminat- kalsiumfluoridslaggen som dannes ved fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er meget korrosiv. Det benyttes derfor fortrinnsvis en elektrotermisk smelteovn hvor ovnens sidevegger er utstyrt med kjøleanordninger som tillater at det bygges opp en foring av størknet slagg på smelteovnens sidevegger.
Fremgangsmåten i henhold til den foreliggende oppfinnelse er enkel og økonomisk gunstig, idet hele katodebunnene kan behandles ved fremgangsmåten uten andre forhåndstiltak enn knusing til en passende partikkelstørrelse. Ved den høye temperatur som eksisterer i smelteovnen og i dens CO-rike gassatmosfære vil tilstedeværende cyanider og andre organiske forbindelser i de brukte katodebunnene forgasses og vil effektivt destrueres ved etterbrenningen av den CO-rike ovnsgassen.
Aluminatslaggen som inneholder CaF2 kan benyttes som syntetisk slagg for stålraffinering, som råmateriale for sement og til fremstilling av ildfast stein.
EKSEMPEL 1
Katodebunn for en aluminiumelektrolyse med en kjemisk analyse som angitt i tabell 1 ble behandlet ved fremgangsmåten i henhold til foreliggende oppfinnelse.
I en 50 KW enfase elektrotermisk smelteovn utstyrt med grafittelektrode ble det fremstilt en slaggsmelte bestående av 3 kg CaO, 2,5 kg AI2O3 og 1 kg slagg fra framstilling av ferromangan. Slaggsmelten ble holdt ved en temperatur av 1600°C. Slaggen fra fremstilling av ferromangan hadde følgende sammensetning i vekt %: 40,8 % MnO, 16,7 % CaO, 10,8 % AI2O3, 25,3 % Si02 og 4,6 % MgO.
Det ble deretter tilsatt bate her bestående av 1 kg brukt katodebunn, 0,8 kg ferromanganslagg og 0,3 kg kalk.
Fra smelteovnen ble det tappet en slaggfase og en metallfase. Den fremstilte slaggfase og metallfase hadde en kjemisk sammensetning som vist i tabell 2 og 3.
Det fremgår av tabell 2 at fluorinnholdet i de brukte katodebunner er blitt bundet i slaggen som CaF2. Dette er et stabilt mineral som ikke er vannutlutbart. Videre fremgår det av tabell 2 at også natriuminnholdet i de brukte katodebunner er bundet i den produserte slagg.
Av tabell 3 fremgår det at metallfasen inneholder det alt vesentligste av det tilsatte mangan og jern samt aluminium som var tilstede i de brukte katodebunner i form av metallperler.
En prøve av den produserte slagg ble underkastet en utlutningstest etter følgende prosedyre: En prøve av slaggen ble nedknust til en partikkelstørrelse mindre enn 9,5 mm. 5 gram av den nedknuste slaggprøve ble utlutet i 20 timer ved 22°C i 100 ml utlutningsvæske fremstilt på følgende måte:
5,7 ml HOAc (Glacial acetic acid) ble tilsalt til 500 ml destillert vann. Deretter ble det tilsatt 64,3 ml IN NaOH. Denne blandingen ble deretter fortynnet til 1 liter. Etter utlutningen ble den faste rest filtrert fra utlutningsvæsken og utlutningsvæsken ble deretter analysert for tungmetaller. Resultatene er vist i tabell 4.
Resultatene i tabell 4 viser at den produserte slagg tilfredsstiller de betingelser som stilles til at materialet ikke skal listes som farlig avfall.
EKSEMPEL 2
I en 100 KW elektrotermisk smelteovn med to toppelektroder ble det smeltet batcher bestående av 36 kg brukt katodebunn, 44 kg jernoksidpellets og 20 kg brent kalk. Den brukte katodebunn hadde tilsvarende sammensetning som angitt i tabell 1 i eksempel 1. I løpet av 6 timer ble det tilsatt 390 kg charge. Fra smelteovnen ble det tappet 220 kg oksidisk slagg. Det ble tatt en rekke prøver av slaggen og kjemisk sammensetning ble bestemt. Elementanalyse av slaggprøvene er vist i tabell 5.
Fluoret i slaggen var bundet som kalsiumfluorid.
Fra smelteovnen ble det videre tappet en metallfase som idet vesentiige inneholdt jern. En prøve av den produserte slagg ble underkastet en utlutningstest etter samme prosedyre som beskrevet i eksempel 1. Resultatene er vist i tabell 6.
Resultatene i tabell 6 viser at den produserte slagg tilfredsstiller de betingelser som stilles til at materialet ikke skal listes som farlig avfall.
EKSEMPEL 3
I samme smelteovn som ble benyttet i eksempel 2 ble det smeltet 440 kg av en charge bestående av 32 kg brukt katodebunn, 39 kg jernoksidpellets og 24 kg kalkstein, CaC03. Det ble fra smelteovnen tappet 168 kg oksidisk slagg. Det ble tatt prøver av slaggen og kjemisk sammensetning ble bestemt. Elementanalyse av slaggprøvene er vist i tabell 7.
Fluoret i slaggen var bundet som kalsiumfluorid.
En prøve av den produserte slagg ble underkastet en utlutningstest etter samme prosedyre som beskrevet i eksempel 1. Resultatene er vist i tabell 8.
Resultatene i tabell 8 viser at den produserte slagg tilfredsstiller de betingelser som stilles til at materialet ikke skal listes som farlig avfall.
Claims (10)
1. Ett-trinns fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner fra aluminiumelektrolyseceller for å omdanne katodebunnene inkludert den ildfaste foring til en deponerbar form, karakterisert ved at de brukte katodebunnene inkludert den ildfaste foring knuses og tilsettes til en gasstett, lukket elektrotermisk smelteovn hvor de smeltes ved en temperatur mellom 1300 og 1750°C, at det til smelteovnen tilsettes et oksidasjonsmiddel for å oksidere karbon og andre oksiderbare komponenter inneholdt i katodebunnen, så som metaller, karbider og nitrider, samt en kalsiumoksidkilde i en mengde som er tilstrekkelig til å binde alt tilstedeværende fluor som CaF2 og til å danne et kalsiumaluminatslagg inneholdende CaF2 som er flytende ved den aktuelle badtemperatur, og at kalsiumaluminatslagget og eventuelt en metallfase tappes fra smelteovnen og avkjøles til blokker eller granulat.
2. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at temperaturen i smeltebadet holdes mellom 1400 og 1700°C.
3. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det som oksidasjonsmiddel tilsettes ett eller flere metalloksider.
4. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert ved at det som oksidasjonsmiddel tilsettes jernmalm, manganmalm eller krommalm.
5. Fremgangsmåte i henhold til krav 3, karakterisert ved at det som oksidasjonsmiddel tilsettes slagg fra fremstilling av ferromangan.
6. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det som oksidasjonsmiddel tilsettes oksygen eller oksygenanriket luft.
7. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det som kalsiumoksidkilde tilsettes kalsiumoksid og/eller kalsiumkarbonat.
8. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det som kalsiumoksidkilde tilsettes dolomitt.
9. Fremgangsmåte i henhold til krav 1, karakterisert ved at det som kalsiumoksidkilde tilsettes avfall inneholdende kalsiumoksid.
10. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at avgassene fra smelteovnen forbrennes i en etterbrenner for å destruere cyanid og eventuelle andre organiske forbindelser og for å forbrenne CO til C02.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO914352A NO176648C (no) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | Fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner |
US07/971,054 US5286274A (en) | 1991-11-07 | 1992-11-03 | Method for treatment of potlining residue from primary aluminium smelters |
EP92310086A EP0550136A1 (en) | 1991-11-07 | 1992-11-04 | Method for treatment of potlining residue from primary aluminium smelters |
CA002082341A CA2082341A1 (en) | 1991-11-07 | 1992-11-06 | Method for treatment of potlining residue from primary aluminium smelters |
AU28172/92A AU647974B2 (en) | 1991-11-07 | 1992-11-06 | Method for the treatment of potlining residue from primary aluminium smelters |
BR929204338A BR9204338A (pt) | 1991-11-07 | 1992-11-06 | Processo para o tratamento de residuo do pote esgotado de celulas de reducao de aluminio |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NO914352A NO176648C (no) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | Fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner |
Publications (4)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO914352D0 NO914352D0 (no) | 1991-11-07 |
NO914352L NO914352L (no) | 1993-05-10 |
NO176648B true NO176648B (no) | 1995-01-30 |
NO176648C NO176648C (no) | 1995-05-10 |
Family
ID=19894583
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO914352A NO176648C (no) | 1991-11-07 | 1991-11-07 | Fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5286274A (no) |
EP (1) | EP0550136A1 (no) |
AU (1) | AU647974B2 (no) |
BR (1) | BR9204338A (no) |
CA (1) | CA2082341A1 (no) |
NO (1) | NO176648C (no) |
Families Citing this family (25)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4201831A1 (de) * | 1992-01-24 | 1993-07-29 | Metallgesellschaft Ag | Verfahren zur entsorgung von reststoffen, die fluor- und zyanidhaltige verbindungen enthalten |
EP0693005B1 (en) * | 1993-04-06 | 2001-07-11 | Ausmelt Limited | Smelting of carbon-containing material |
US5476990A (en) * | 1993-06-29 | 1995-12-19 | Aluminum Company Of America | Waste management facility |
EP0693306B1 (de) * | 1994-07-19 | 1998-10-07 | Linde Aktiengesellschaft | Verfahren zur Herstellung von Sekundärrohstoffen aus Abfällen |
US5573576A (en) * | 1994-10-24 | 1996-11-12 | International Solidification, Inc. | Method of treating steel mill waste |
US6193944B1 (en) | 1995-12-08 | 2001-02-27 | Goldendale Aluminum Company | Method of recovering fumed silica from spent potliner |
US5723097A (en) * | 1995-12-08 | 1998-03-03 | Goldendale Aluminum Company | Method of treating spent potliner material from aluminum reduction cells |
US6217840B1 (en) | 1995-12-08 | 2001-04-17 | Goldendale Aluminum Company | Production of fumed silica |
AU2153800A (en) * | 1998-11-20 | 2000-06-13 | Clemson University | Process for recycling spent pot liner |
US6248302B1 (en) | 2000-02-04 | 2001-06-19 | Goldendale Aluminum Company | Process for treating red mud to recover metal values therefrom |
US6774277B2 (en) * | 2000-03-07 | 2004-08-10 | Waste Management, Inc. | Methods of destruction of cyanide in cyanide-containing waste |
US6498282B1 (en) * | 2000-06-19 | 2002-12-24 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Method for processing aluminum spent potliner in a graphite electrode ARC furnace |
BRPI0418064B1 (pt) * | 2004-05-25 | 2013-07-30 | processo para a obtenção de manganês eletrolítico a partir de resíduos da fabricação de ferro-ligas | |
CA2497064C (en) * | 2005-02-16 | 2007-06-19 | Novafrit International Inc. | Process and apparatus for converting spent potliners into a glass frit, and resulting products |
US20070231237A1 (en) * | 2006-03-28 | 2007-10-04 | Council Of Scientific And Industrial Research | Process for the preparation of silicon carbide from spent pot liners generated from aluminum smelter plants |
US7727328B2 (en) * | 2006-05-16 | 2010-06-01 | Harsco Corporation | Regenerated calcium aluminate product and process of manufacture |
CN100506406C (zh) * | 2006-06-22 | 2009-07-01 | 中国铝业股份有限公司 | 一种处理铝电解槽废槽衬的方法 |
GB2453912B (en) * | 2007-03-26 | 2011-12-28 | Tetronics Ltd | Method for treating spent pot liner |
ES2342634T3 (es) | 2008-01-25 | 2010-07-09 | Befesa Aluminio S.L. | Procedimiento de reciclado de "spent pot linings" (spl) procedentes de la produccion de aluminio primario. |
DE102009042449A1 (de) | 2009-09-23 | 2011-03-31 | Sgl Carbon Se | Verfahren und Reaktor zur Aufbereitung von kohlenstoffhaltigem Schüttgut |
US20110081284A1 (en) * | 2009-10-02 | 2011-04-07 | Mark Weaver | Treatment of bauxite residue and spent pot lining |
CN103614561A (zh) * | 2013-12-05 | 2014-03-05 | 安徽省金盈铝业有限公司 | 一种废铝冶炼直接加以利用的节能降耗工艺 |
CN111380358B (zh) * | 2020-03-17 | 2023-03-24 | 北京矿冶科技集团有限公司 | 铝电解废槽衬的处理方法及熔窑 |
CN111690816A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-09-22 | 广东忠能科技集团有限公司 | 一种炉渣金属生产工艺 |
CN114988892B (zh) * | 2022-05-21 | 2023-04-11 | 郑州大学 | 一种利用大修渣熟料制备干式防渗料的方法 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4030914A (en) * | 1976-04-12 | 1977-06-21 | Alumax Mill Products, Inc. | Method of treating aluminum drosses, skims and slags |
US4053375A (en) * | 1976-07-16 | 1977-10-11 | Dorr-Oliver Incorporated | Process for recovery of alumina-cryolite waste in aluminum production |
US4113832A (en) * | 1977-11-28 | 1978-09-12 | Kaiser Aluminum & Chemical Corporation | Process for the utilization of waste materials from electrolytic aluminum reduction systems |
US4444740A (en) * | 1983-02-14 | 1984-04-24 | Atlantic Richfield Company | Method for the recovery of fluorides from spent aluminum potlining and the production of an environmentally safe waste residue |
SU1189883A1 (ru) * | 1984-02-14 | 1985-11-07 | Ждановский металлургический институт | Способ выплавки стали |
US4735784A (en) * | 1986-07-11 | 1988-04-05 | Morrison-Knudsen Company, Inc. | Method of treating fluoride contaminated wastes |
FR2615764B1 (fr) * | 1987-06-01 | 1989-08-18 | Pechiney Aluminium | Procede de traitement, par silicopyrohydrolyse, de brasquages uses provenant de cuves d'electrolyse hall-heroult |
US4763585A (en) * | 1987-09-08 | 1988-08-16 | Ogden Environmental Services | Method for the combustion of spent potlinings from the manufacture of aluminum |
US5024822A (en) * | 1988-03-29 | 1991-06-18 | Aluminum Company Of America | Stabilization of fluorides of spent potlining by chemical dispersion |
US4993323A (en) * | 1988-09-08 | 1991-02-19 | Tabery Ronald S | Fluidized bed combustion of aluminum smelting waste |
US4973464A (en) * | 1989-02-21 | 1990-11-27 | Ogden Environmental Services | Method for the removal of cyanides from spent potlinings from aluminum manufacture |
FR2664297B1 (fr) * | 1990-07-04 | 1992-09-11 | Pechiney Aluminium | Procede de traitement par choc thermique de brasquages uses provenant de cuves d'electrolyse hall-heroult. |
US5164174A (en) * | 1991-10-11 | 1992-11-17 | Reynolds Metals Company | Detoxification of aluminum spent potliner by thermal treatment, lime slurry quench and post-kiln treatment |
-
1991
- 1991-11-07 NO NO914352A patent/NO176648C/no unknown
-
1992
- 1992-11-03 US US07/971,054 patent/US5286274A/en not_active Expired - Fee Related
- 1992-11-04 EP EP92310086A patent/EP0550136A1/en not_active Withdrawn
- 1992-11-06 CA CA002082341A patent/CA2082341A1/en not_active Abandoned
- 1992-11-06 BR BR929204338A patent/BR9204338A/pt not_active Application Discontinuation
- 1992-11-06 AU AU28172/92A patent/AU647974B2/en not_active Ceased
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5286274A (en) | 1994-02-15 |
NO914352D0 (no) | 1991-11-07 |
BR9204338A (pt) | 1993-05-11 |
EP0550136A1 (en) | 1993-07-07 |
CA2082341A1 (en) | 1993-05-08 |
NO914352L (no) | 1993-05-10 |
AU647974B2 (en) | 1994-03-31 |
NO176648C (no) | 1995-05-10 |
AU2817292A (en) | 1993-05-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO176648B (no) | Fremgangsmåte for behandling av brukte katodebunner | |
US5222448A (en) | Plasma torch furnace processing of spent potliner from aluminum smelters | |
US5024822A (en) | Stabilization of fluorides of spent potlining by chemical dispersion | |
US5496392A (en) | Method of recycling industrial waste | |
US5164174A (en) | Detoxification of aluminum spent potliner by thermal treatment, lime slurry quench and post-kiln treatment | |
RU2141076C1 (ru) | Способ обработки углеродсодержащего материала | |
CN109136564B (zh) | 一种电解铝含碳废渣的处理方法 | |
EP0417216B1 (en) | Treatment of aluminum reduction cell linings combined with use in aluminum scrap reclamation | |
US4956158A (en) | Stabilization of fluorides of spent potlining by chemical dispersion | |
EA011796B1 (ru) | Способ и установка для извлечения цветных металлов из отходов производства цинка | |
US5683663A (en) | Decomposition of cyanide in electrolytic cell lining | |
AU2008231652B2 (en) | Method for treating spent pot liner | |
NO166922B (no) | Fremgaagsmaate for silico-pyrohydrolysebehandling av brukte hall-heroult elektrolysetankutforinger. | |
CN113020218A (zh) | 铝电解槽废槽衬的处理方法 | |
WO2006086874A1 (en) | Converting spent potliners into a glass frit | |
AU707438B2 (en) | Smelting of carbon-containing material | |
EP1853529A1 (en) | Process and apparatus for converting spent potliners into a glass frit, and resulting products | |
Institution of Mining and Metallurgy and the Society of Chemical Industry et al. | Environmentally sound hydrometallurgical recovery of chemicals from aluminium industry spent potlining | |
Habashi | Retorts in the production of metals–a historical survey | |
NO175159B (no) | Fremgangsmåte for fjerning av cyanid fra katodekull i aluminiumelektrolyseceller | |
AU6371994A (en) | Smelting of carbon-containing material |