RU2140396C1 - Method of preparing cryolite - Google Patents
Method of preparing cryolite Download PDFInfo
- Publication number
- RU2140396C1 RU2140396C1 RU97116860/12A RU97116860A RU2140396C1 RU 2140396 C1 RU2140396 C1 RU 2140396C1 RU 97116860/12 A RU97116860/12 A RU 97116860/12A RU 97116860 A RU97116860 A RU 97116860A RU 2140396 C1 RU2140396 C1 RU 2140396C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- carbon
- cryolite
- aluminum
- resulting
- solution
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области металлургии алюминия и может быть использовано при переработке пылей электрофильтров и шламов газоочистки-электролитического производства алюминия. The invention relates to the field of aluminum metallurgy and can be used in the processing of dust from electrostatic precipitators and sludges from gas-electrolytic aluminum production.
В настоящее время шламовые поля алюминиевых заводов оказались перегруженными отходами электролитического производства алюминия, значительная часть которых составляет пыль электрофильтров и шламы газоочистки в то время как в них еще содержится значительная часть ценных веществ таких как криолит (Na3AlF6), альпасолит (K2NaAlF6), шайерит (NaF NB2S04), глинозем (Al2O3). Поэтому проблема утилизации этих отходов является весьма актуальной.Currently, the sludge fields of aluminum smelters have been overloaded with waste from the electrolytic production of aluminum, a significant part of which is dust from electrostatic precipitators and gas treatment sludge, while they still contain a significant part of valuable substances such as cryolite (Na 3 AlF 6 ), alpasolite (K 2 NaAlF 6 ), shyerite (NaF NB 2 S0 4 ), alumina (Al 2 O 3 ). Therefore, the problem of disposal of this waste is very relevant.
Известен способ обработки пылей и шламов электролитического производства алюминия путем гранулирования их во вращающихся печах (А.С. СССР, N1781174, C 01 F 7/54) (1), с целью последующего использования в черной металлургии в качестве фторсодержащего сырья. A known method of processing dust and sludge from the electrolytic production of aluminum by granulating them in rotary kilns (A.S. USSR, N1781174, C 01 F 7/54) (1), with a view to their subsequent use in ferrous metallurgy as fluorine-containing raw materials.
Известный способ не получил промышленного освоения вследствие недостаточной экономической эффективности, вызванной неиспользованием глиноземной составляющей шламов, а также необходимостью организации дорогостоящей подготовки шламов на алюминиевых заводах и транспортировки их на предприятия черной металлургии. The known method has not received industrial development due to insufficient economic efficiency caused by the non-use of the alumina component of the sludge, as well as the need to organize costly preparation of sludge in aluminum smelters and transporting them to ferrous metallurgy enterprises.
Более эффективным является переработка и использование шламов и пыли отходов электролитического производства алюминия непосредственно на алюминиевых заводах в электролизном производстве. More efficient is the processing and use of sludge and dust from waste from the electrolytic production of aluminum directly at aluminum plants in the electrolysis production.
Известно техническое решение, в котором в состав шихты для пуска алюминиевого электролизера введен шлам газоочистки электролизного производства алюминия в количестве 7,5-25 мас.% (А.С. СССР N1803474, C 25 C 3/06, 1991 г. ) (2). A technical solution is known in which the gas treatment slurry of the electrolysis production of aluminum in the amount of 7.5-25 wt.% Is introduced into the charge for starting the aluminum electrolyzer (AS USSR N1803474, C 25
Промышленное опробование данного технического решения на Иркутском алюминиевом заводе выявило в нем ряд существенных недостатков:
- невозможность использования всего образующегося шлама, поскольку количество пускаемых электролизеров и содержание шлама в пусковой шихте ограничено;
- при использовании шлама в составе пусковой шихты наблюдалось большое выделение газов (CO и CO2) в результате окисления смолистых и углерода в шламе.Industrial testing of this technical solution at the Irkutsk aluminum plant revealed a number of significant drawbacks in it:
- the impossibility of using the entire generated sludge, since the number of launched electrolysers and the content of sludge in the starting charge is limited;
- when using sludge in the composition of the starting charge, a large release of gases (CO and CO 2 ) was observed as a result of the oxidation of tar and carbon in the sludge.
Известен "Способ переработки твердых углеродсодержащих отходов газоочистки производства алюминия" (А.С.СССР N 1480210, B 03 D 1/00, 1987 г.) (3), который заключается во флотации углерода в пенный продукт с получением криолит-глиноземного концентрата в виде камерного продукта. Четырехлетний опыт эксплуатации данного способа на Иркутском алюминиевом заводе выявил следующие недостатки:
- низкий выход целевых компонентов (по криолиту-55-60%, по глинозему- 37-40%),
- высокое содержание фтора в хвостах флотации и низкое в концентрате (34-36).The well-known "Method of processing solid carbon-containing waste gas purification of aluminum production" (A.S.SSSR N 1480210, B 03 D 1/00, 1987) (3), which consists in flotation of carbon into a foam product to obtain cryolite-alumina concentrate in type of chamber product. Four years of experience in operating this method at the Irkutsk Aluminum Plant revealed the following disadvantages:
- low yield of target components (for cryolite-55-60%, for alumina-37-40%),
- high fluorine content in the flotation tailings and low in concentrate (34-36).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является "Способ получения криолита" (А.С. СССР N 312834, C 01 F 7/54, 1969 г. ) (4), включающий прокалку шламов при температуре 700-800oC, обработку водой при температуре 35-40oC и соотношении Ж:Т = 5-10:1 с последующим выщелачиванием выделенного осадка 2-10% раствором фтористоводородной кислоты при температуре 55-75oC и соотношении Ж:Т = 3-10:1.The closest in technical essence and the achieved result is the "Method of producing cryolite" (AS USSR N 312834, C 01 F 7/54, 1969) (4), including calcining sludge at a temperature of 700-800 o C, processing water at a temperature of 35-40 o C and a ratio of W: T = 5-10: 1, followed by leaching of the precipitate with a 2-10% solution of hydrofluoric acid at a temperature of 55-75 o C and a ratio of W: T = 3-10: 1.
Основные недостатки данного способа состоят в следующем:
- необходимость прокалки для отжига углерода существенно повышает себестоимость криолита и приводит к дополнительным выбросам продуктов сгорания углерода в атмосферу;
- многопередельность способа: обжиг, репульпация водой, фильтрация, обработка 2-10% раствором фтористоводородной кислоты, приводит к напряженному балансу схемы по растворам.The main disadvantages of this method are as follows:
- the need for calcination for carbon annealing significantly increases the cost of cryolite and leads to additional emissions of carbon combustion products into the atmosphere;
- the multifacetedness of the method: firing, repulping with water, filtration, treatment with a 2-10% solution of hydrofluoric acid, leads to a tense balance of the solution scheme.
Задачей предлагаемого изобретения является удешевление процесса получения регенерационного криолита, а также утилизация отходов электролитического производства алюминия и сокращение выбросов в атмосферу оксидов углерода-продуктов сгорания углеродсодержащих компонентов пылей и шламов. The objective of the invention is to reduce the cost of the process of obtaining regenerative cryolite, as well as the disposal of waste from the electrolytic production of aluminum and the reduction of emissions of carbon oxides from the combustion products of carbon-containing dust and sludge components.
Техническим результатом является упрощение технологической схемы получения криолита. The technical result is a simplification of the technological scheme for producing cryolite.
Технический результат достигается тем, что в способе получения криолита, включающем обработку отходов электролитического производства алюминия раствором фтористоводородной кислоты, выделение и сушку полученного продукта, обработку осуществляют раствором 25-35% фтористоводородной кислоты при массовом соотношении ее к отходам электролитического производства алюминия, равном 0,2-0,25: 1, полученную пульпу осветляют, осветленный раствор нейтрализуют содосодержащим реагентом до pH 2-6 и отделяют образовавшуюся углеродсодержащую пену. The technical result is achieved by the fact that in the method for producing cryolite, including the treatment of waste from the electrolytic production of aluminum with a solution of hydrofluoric acid, the isolation and drying of the resulting product, the treatment is carried out with a solution of 25-35% hydrofluoric acid with a mass ratio of it to the waste of electrolytic production of aluminum equal to 0.2 -0.25: 1, the resulting pulp is clarified, the clarified solution is neutralized with a soda-containing reagent to a pH of 2-6, and the resulting carbon-containing foam is separated.
Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем. The technical essence of the invention is as follows.
Известно, что в промышленности криолит получают взаимодействием фтористоводородной кислоты с глиноземом и содой (Политехнический словарь, гл. редактор А.Ю.Ишлинский, М., "Советская энциклопедия", 1989 г.) (5). It is known that in industry cryolite is obtained by the interaction of hydrofluoric acid with alumina and soda (Polytechnical Dictionary, Ch. Ed. A.Yu. Ishlinsky, M., "Soviet Encyclopedia", 1989) (5).
Отходы электролитического производства алюминия, состоящие из пылей и шламов газоочистки, имеют следующий вещественный состав, мас.%:
Натриево-алюминиевые фториды - 36-40
Углерод - 25-30
Глинозем - 14-16
Оксиды кремния - 0,3-0,5
Фториды кальция и магния - 3,9-4,0
Сульфаты натрия - 6,2-6,3
Из них наиболее вредно влияющими на процесс электролиза алюминия является сульфат натрия и оксид кремния.Wastes from the electrolytic production of aluminum, consisting of dusts and sludge from gas purification, have the following material composition, wt.%:
Sodium Aluminum Fluorides - 36-40
Carbon - 25-30
Alumina - 14-16
Silicon oxides - 0.3-0.5
Calcium and Magnesium Fluorides - 3.9-4.0
Sodium sulfates - 6.2-6.3
Of these, sodium sulfate and silicon oxide are the most detrimental to the process of aluminum electrolysis.
При обработке отходов электролитического производства алюминия фтористоводородной кислотой с концентрацией 25-35% и содой происходят следующие реакции:
12HF + Al2O3 + 3Na2CO3 = 2Na3AlF6 + 3CO2 + 6H2O, (1)
Na2SO4 + 2HF = 2NaF + H2SO4, (2)
SiO2 + 6HF = H2SiF2 + 2H2O, (3)
Таким образом, по реакции (1) происходит образование криолита, который выпадает в осадок, и выделение газообразного диоксида углерода. Это обстоятельство, а также наличие смолистых веществ, находящихся на поверхности шламовых частиц и являющихся флотореагентом, создают благоприятные условия для возникновения процесса флотации углерода в пенный продукт.When processing waste products from the electrolytic production of aluminum with hydrofluoric acid with a concentration of 25-35% and soda, the following reactions occur:
12HF + Al 2 O 3 + 3Na 2 CO 3 = 2Na 3 AlF 6 + 3CO 2 + 6H 2 O, (1)
Na 2 SO 4 + 2HF = 2NaF + H 2 SO 4 , (2)
SiO 2 + 6HF = H 2 SiF 2 + 2H 2 O, (3)
Thus, according to reaction (1), cryolite is formed, which precipitates, and gaseous carbon dioxide is released. This circumstance, as well as the presence of resinous substances located on the surface of sludge particles and being a flotation reagent, create favorable conditions for the emergence of a process of carbon flotation into a foam product.
Более полному выделению углерода в пенный продукт способствует тот факт, что при взаимодействии фтористоводородной кислоты с оксидами алюминия происходит разрушение сростков углерода, глинозема и криолита, наличие которых не позволяет получить высокое извлечение криолита и глинозема при обычной флотации. A more complete release of carbon into the foam product is facilitated by the fact that the interaction of hydrofluoric acid with aluminum oxides results in the destruction of carbon, alumina, and cryolite aggregates, the presence of which does not allow a high extraction of cryolite and alumina during ordinary flotation.
Таким образом, флотация углерода, происходящая одновременно с процессом образования криолита позволяет получать концентрат с содержанием фтора 50-52% при извлечении фтора в концентрат на уровне 88-92%. Thus, carbon flotation, which occurs simultaneously with the cryolite formation process, makes it possible to obtain a concentrate with a fluorine content of 50-52% when fluorine is extracted into the concentrate at the level of 88-92%.
Кроме того, вредные составляющие пылей и шламов (Na2SO4 и SiO2) при обработке их фтористоводородной кислотой переходят в раствор по реакции 2,3 с образованием серной и кремнефтористоводородной кислот, которые после обезвоживания продукта уходят с маточными растворами, а фторид натрия остается как составляющая криолита.In addition, the harmful constituents of dusts and sludges (Na 2 SO 4 and SiO 2 ), when treated with hydrofluoric acid, pass into the solution by
Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что заявляемый способ отличается от известного тем, что:
- обработку осуществляют фтористоводородной кислотой с концентрацией 25-35%;
- массовое соотношение фтористоводородной кислоты и отходов электролитического производства алюминия составляет 0,2-0,25:1;
- полученный раствор, содержащий фтористый натрий нейтрализуют содосодержащим реагентом до pH 2-6;
- углерод от полученного продукта отделяют.A comparative analysis of the proposed solutions with the prototype shows that the claimed method differs from the known in that:
- processing is carried out with hydrofluoric acid with a concentration of 25-35%;
- the mass ratio of hydrofluoric acid and waste from the electrolytic production of aluminum is 0.2-0.25: 1;
- the resulting solution containing sodium fluoride is neutralized with a soda-containing reagent to a pH of 2-6;
- carbon is separated from the obtained product.
Таким образом, предлагаемое техническое решение отличается от прототипа и соответствует условию патентоспособности "новизна". Thus, the proposed technical solution differs from the prototype and meets the condition of patentability "novelty."
Анализ известных технических решений, полученных из общедоступных сведений выявил, что признак взаимодействия фторида натрия с содосодержащим реагентом не является новым (5). An analysis of the known technical solutions obtained from publicly available information revealed that the sign of the interaction of sodium fluoride with a soda-containing reagent is not new (5).
Обработка шламов газоочистки фтористоводородной кислотой также известна. Однако известный признак отличается от предлагаемого тем, что шлам используют предварительно прокаленный при температуре 700-800oC и выщелаченный водой. Поэтому, несмотря на сходность отличительных признаков предлагаемого и известного способов, они не являются эквивалентными.The treatment of sludge from gas cleaning with hydrofluoric acid is also known. However, the known feature differs from the proposed one in that the sludge is used pre-calcined at a temperature of 700-800 o C and leached with water. Therefore, despite the similarity of the distinguishing features of the proposed and known methods, they are not equivalent.
Новая совокупность признаков не следует явным образом из уровня техники и позволяет получить высококачественный криолит с меньшими затратами и снижением загрязнения окружающей среды по сравнению с прототипом. The new set of features does not follow explicitly from the prior art and allows to obtain high-quality cryolite with lower costs and reduced environmental pollution compared to the prototype.
Таким образом, заявляемый способ соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень". Thus, the claimed method meets the condition of patentability "inventive step".
Возможность осуществления способа подтверждается следующими примерами. The possibility of implementing the method is confirmed by the following examples.
Пример. 100 г пыли и шлама газоочистки распульповывают 300 г воды и смешивают с 84,7 г фтористоводородной кислоты, имеющей концентрацию 30,0%. Затем в пульпу добавляют 7,83 г кальцинированной соды в виде раствора с концентрацией 250 г/л при этом pH пульпы становится равным 4. Example. 100 g of dust and sludge gas purification pulp 300 g of water and mixed with 84.7 g of hydrofluoric acid, having a concentration of 30.0%. Then, 7.83 g of soda ash is added to the pulp in the form of a solution with a concentration of 250 g / l, while the pH of the pulp becomes 4.
Образовавшуюся на поверхности пену с частицами углерода снимают, а пульпу обезвоживают для выделения криолита. The foam with carbon particles formed on the surface is removed, and the pulp is dehydrated to separate cryolite.
В результате процесса получают 33,31 г углеродсодержащей пены с содержанием твердого 25,62 г и 89,98 г криолита в пересчете на сухой продукт. As a result of the process, 33.31 g of carbon-containing foam are obtained with a solids content of 25.62 g and 89.98 g of cryolite, calculated on the dry product.
Полученный криолит имеет следующий состав, мас. %:
F - 51,5; Na - 22,8; Al - 15,5; SO4 - 0,35; SiO2 - 0,18; C - 1,45; Fe2O3 - 0,23.The resulting cryolite has the following composition, wt. %:
F - 51.5; Na - 22.8; Al - 15.5; SO 4 0.35; SiO 2 0.18; C 1.45; Fe 2 O 3 - 0.23.
Извлечение фтора в криолит составляет 91,6%. Данные этого и других примеров приведены в таблице. Extraction of fluorine to cryolite is 91.6%. The data of this and other examples are given in the table.
Как следует из таблицы, при HF/отх. < 0,2 падает извлечение фтора в криолит и повышается криолитовый модуль продукта. Кроме того, недостаток кислоты (реакция 1) влечет за собой снижение выхода продукта в целом, т.к. разрушение сростков в этих условиях не происходит. As follows from the table, with HF / ex. <0.2, the fluorine recovery in the cryolite decreases and the cryolite module of the product rises. In addition, the lack of acid (reaction 1) entails a decrease in the yield of the product as a whole, because the destruction of the joints under these conditions does not occur.
При HF/отх. > 0,3 также повышается криолитовый модуль продукта за счет образования дополнительного фторида натрия, что ведет к увеличению расхода соды. With HF / rel. > 0.3 also increases the cryolite module of the product due to the formation of additional sodium fluoride, which leads to an increase in soda consumption.
При использовании фтористоводородной кислоты с концентрацией < 25% извлечение фтора в криолит ниже уровня прототипа, а при концентрации > 35% процесс не возможен в открытых аппаратах по условиям ТБ из-за высокой упругости пара HF. When using hydrofluoric acid with a concentration of <25%, the extraction of fluorine in cryolite is lower than the level of the prototype, and at a concentration of> 35%, the process is not possible in open devices under TB conditions due to the high vapor pressure HF.
Верхний и нижний пределы pH также обусловлены как снижением извлечения, так и увеличением значения криолитового модуля. The upper and lower pH limits are also due to both a decrease in recovery and an increase in the value of the cryolite modulus.
Кроме того, по сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет почти в три раза снизить выбросы CO2 в атмосферу, сократить количество переделов и снизить расход воды.In addition, compared with the prototype of the proposed method allows almost three times to reduce emissions of CO 2 into the atmosphere, reduce the number of redistributions and reduce water consumption.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116860/12A RU2140396C1 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Method of preparing cryolite |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU97116860/12A RU2140396C1 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Method of preparing cryolite |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2140396C1 true RU2140396C1 (en) | 1999-10-27 |
| RU97116860A RU97116860A (en) | 1999-11-10 |
Family
ID=20197931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU97116860/12A RU2140396C1 (en) | 1997-09-29 | 1997-09-29 | Method of preparing cryolite |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2140396C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106315648A (en) * | 2016-08-01 | 2017-01-11 | 内蒙古科技大学 | Method for purifying cryolite |
| CN108083309A (en) * | 2017-12-29 | 2018-05-29 | 佛山市三水雄鹰铝表面技术创新中心有限公司 | A kind of workshop system for stewing mould liquid production ice crystal |
-
1997
- 1997-09-29 RU RU97116860/12A patent/RU2140396C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106315648A (en) * | 2016-08-01 | 2017-01-11 | 内蒙古科技大学 | Method for purifying cryolite |
| CN106315648B (en) * | 2016-08-01 | 2018-09-04 | 内蒙古科技大学 | A method of purification ice crystal |
| CN108083309A (en) * | 2017-12-29 | 2018-05-29 | 佛山市三水雄鹰铝表面技术创新中心有限公司 | A kind of workshop system for stewing mould liquid production ice crystal |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4652433A (en) | Method for the recovery of minerals and production of by-products from coal ash | |
| RU2633579C9 (en) | Methods of treating fly ash | |
| AU713938B2 (en) | Process for recovery of alumina and silica | |
| CN87105795A (en) | Washing cement kiln waste gas and while are therefrom produced the method and apparatus of useful by-product | |
| CA2626126A1 (en) | A process for enrichment of anatase mechanical concentrates in order to obtain synthetic rutile with low contents of rare earth and radioactive elements | |
| CA1308232C (en) | Method for the continuous chemical reduction and removal of mineral matter contained in carbon structures | |
| US4237102A (en) | Process for obtaining pure alumina by the hydrochloric attack of aluminous ores and extraction of the impurities by means of a sulphuric treatment | |
| CN101336209A (en) | Extraction and purification of minerals from aluminium ores | |
| US4124680A (en) | Method of obtaining pure alumina by acid attack on aluminous minerals containing other elements | |
| HU209326B (en) | Method for multistage wasteless processing of red sludge and extracting chemical base materials from it | |
| EP1135537B1 (en) | Treating niobium and/or tantalum containing raw materials | |
| JPS638210A (en) | Manufacture of available material including synthetic nepheline from bayer's process red mud | |
| RU2140396C1 (en) | Method of preparing cryolite | |
| AU771643B2 (en) | Production of fumed silica | |
| RU2630117C1 (en) | Method for processing spent carbon lining of aluminium electrolyser | |
| RU2429198C1 (en) | Procedure for processing solid fluorine-carbon-containing waste of electrolytic production of aluminium | |
| US3690828A (en) | Ore extraction | |
| RU2627431C1 (en) | Method for producing calcium fluoride from fluorocarbon-containing waste of aluminium production | |
| CA1158417A (en) | Removal of iron and titanium minerals from aluminum bearing materials by chlorination and beneficiation | |
| RU2167210C2 (en) | Technology of processing of carbonic slime removed from system of electrolytic winning of aluminum | |
| RU2609478C1 (en) | Method of processing spent lining of aluminium electrolytic cell | |
| US4474737A (en) | Process of purification of magnesic raw material | |
| US20050163688A1 (en) | Process for removal of impurities from secondary alumina fines and alumina and/or fluorine containing material | |
| US3006723A (en) | Process for the separation of aluminum from silicon in aluminum silicate ores | |
| RU2098499C1 (en) | Method for processing gas cleaning slime in production of primary aluminum |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20040930 |