RU2630117C1 - Method for processing spent carbon lining of aluminium electrolyser - Google Patents
Method for processing spent carbon lining of aluminium electrolyser Download PDFInfo
- Publication number
- RU2630117C1 RU2630117C1 RU2016149507A RU2016149507A RU2630117C1 RU 2630117 C1 RU2630117 C1 RU 2630117C1 RU 2016149507 A RU2016149507 A RU 2016149507A RU 2016149507 A RU2016149507 A RU 2016149507A RU 2630117 C1 RU2630117 C1 RU 2630117C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum
- lining
- fluorine
- sodium
- sulfate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
Abstract
Description
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке отработанной футеровки электролизеров для получения алюминия с целью извлечения ценных компонентов, возврата их в основное производство и иного использования. Отработанная футеровка алюминиевых электролизеров содержит, в среднем 30 мас. % углерода, 30 мас % огнеупоров и 40 мас. % фторсолей. Наибольшее содержание фторидов, алюминия и углерода наблюдается в подовых и боковых блоках углеродной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера, качественный состав которой приведен ниже, мас. %: С - 40-55; Na3AlF6 - 15-25; NaF - 10-20; Al2O3 - 5-6; CaF2 - 1-3; Al4C3 - 5-10; Fe2O3 - 2-3; Alмет. - 0,5-1,0; SiO2 - 1-2; CaO - 0-1,0; AlF3, Na3Al3F14, NaCN, LiF, Na2SO4, Ca, Mg и др. - 2-7. Поэтому переработка углеродной, часто называемой угольной, части отработанной футеровки является наиболее перспективной.The invention relates to non-ferrous metallurgy, in particular to the processing of the spent lining of electrolytic cells to produce aluminum in order to extract valuable components, return them to the main production and other uses. The spent lining of aluminum electrolytic cells contains, on average, 30 wt. % carbon, 30 wt.% refractories and 40 wt. % fluorine salts. The highest content of fluorides, aluminum and carbon is observed in the hearth and side blocks of the carbon part of the spent lining of an aluminum electrolyzer, the qualitative composition of which is given below, wt. %: C - 40-55; Na 3 AlF 6 - 15-25; NaF - 10-20; Al 2 O 3 - 5-6; CaF 2 - 1-3; Al 4 C 3 - 5-10; Fe 2 O 3 - 2-3; Al met. - 0.5-1.0; SiO 2 - 1-2; CaO - 0-1.0; AlF 3 , Na 3 Al 3 F 14 , NaCN, LiF, Na 2 SO 4 , Ca, Mg, etc. - 2-7. Therefore, the processing of the carbon, often called coal, part of the spent lining is the most promising.
Важной задачей является переработка данного вида отходов для извлечения и использования содержащихся в них ценных компонентов. Такая переработка повышает технико-экономическую эффективность электролитического производства алюминия, снижает расходы на складирование и хранение отходов, снижает техногенную нагрузку на окружающую среду, улучшает экологическую обстановку.An important task is the processing of this type of waste to extract and use the valuable components contained in them. Such processing increases the technical and economic efficiency of the electrolytic production of aluminum, reduces the cost of warehousing and storage of waste, reduces the technogenic burden on the environment, improves the environmental situation.
Известен способ утилизации отработанной футеровки электролизеров (US №4889695, МПК C01F 7/50, С01В 7/19, опубликовано 1985), заключающийся в извлечении и возвращении в цикл ценных компонентов, таких как фториды металлов, щелочь и углерод. Процесс состоит из нескольких стадий. Отработанную футеровку измельчают до размера частиц 1000 мкм, затем выщелачивают раствором гидрооксида натрия (14 г/л) до образования обогащенного фторидом алюминия щелочного раствора и твердого остатка, содержащего углерод. С целью более полного удаления фторидов углесодержащий остаток обрабатывают нагретым до 105°С раствором Al(SO4)3 и H2SO4 (соотношение последних от 0,75 до 1,0). Полученный кислый фтористый раствор отделяют от частиц углерода фильтрованием. Затем раствор перерабатывают в несколько стадий с выделением AlF3 и NaOH. Углеродную часть дополнительно очищают флотацией.A known method of disposal of the spent lining of electrolytic cells (US No. 4889695, IPC C01F 7/50, C01B 7/19, published 1985), which consists in the extraction and return to the cycle of valuable components such as metal fluorides, alkali and carbon. The process consists of several stages. The spent lining is ground to a particle size of 1000 μm, then leached with a solution of sodium hydroxide (14 g / l) to form an alkaline solution enriched in aluminum fluoride and a solid residue containing carbon. In order to more fully remove fluorides, the carbon-containing residue is treated with a solution of Al (SO 4 ) 3 and H 2 SO 4 heated to 105 ° C (ratio of the latter from 0.75 to 1.0). The resulting acidic fluoride solution is separated from the carbon particles by filtration. Then the solution is processed in several stages with the release of AlF 3 and NaOH. The carbon part is further purified by flotation.
Недостатком способа является сложность аппаратурного оформления процесса, значительный расход реагентов, недостаточно высокая эффективность процесса и качество получаемых фторсодержащих продуктов.The disadvantage of this method is the complexity of the hardware design of the process, significant consumption of reagents, insufficiently high efficiency of the process and the quality of the obtained fluorine-containing products.
Известен способ переработки отработанной угольной футеровки алюминиевых электролизеров (RU №2199488, МПК С01 C01F 7/54, С22В 3/04, опубликовано 27.02.2003 г.), содержащей более 30% углерода, включающий смешивание ее с глиноземсодуизвестняксодержащей шихтой для спекания глиноземного производства и совместную термическую обработку, в котором отработанную угольную футеровку алюминиевых электролизеров вводят в шихту для спекания в количестве 3-18 мас %, при этом известняк в шихту дозирует на образование CaF2⋅3CaO⋅2SiO2, CaF2, 2СаО⋅SiO2, отработанную угольную футеровку алюминиевых электролизеров измельчают и смешивают с глиноземсодуизвестняксодержащей шихтой или измельчают ее с сырьевыми материалами при приготовлении шихты для спекания.A known method of processing spent coal lining of aluminum electrolytic cells (RU No. 2199488, IPC C01 C01F 7/54, C22B 3/04, published February 27, 2003) containing more than 30% carbon, including mixing it with an alumina soda from a known charge for sintering alumina production and joint heat treatment, in which the spent coal lining of aluminum electrolytic cells is introduced into the sintering mixture in an amount of 3-18 wt%, while limestone in the mixture doses to form CaF 2 ⋅ 3CaO ⋅ 2 SiO 2 , CaF 2 , 2 CaO ⋅ SiO 2 , spent coal footer Patent Application aluminum electrolytic ground and mixed with crushed or glinozemsoduizvestnyaksoderzhaschey the charge it with the raw materials in the preparation of the batch for sintering.
Использование известного решения позволяет обеспечить комплексную переработку отработанной угольной футеровки с получением материалов для глиноземного производства, для производства цемента, силикатного кирпича, дорожного строительства.Using the well-known solution allows for the comprehensive processing of spent coal lining with the production of materials for alumina production, for the production of cement, silicate brick, road construction.
Основной недостаток известного решения - ограниченные технологические возможности применения, значительные энергетические затраты на реализацию, применение возможно только при производстве глинозема способом спекания. Кроме того, при использовании этого способа безвозвратно теряется наиболее ценный компонент - фтор, для улавливания соединений которого требуется дополнительная газоочистка.The main disadvantage of the known solution is the limited technological possibilities of application, significant energy costs for implementation, application is possible only in the production of alumina by sintering. In addition, when using this method, the most valuable component, fluorine, is irretrievably lost, which requires additional gas purification to trap the compounds.
Известен способ переработки отработанной угольной футеровки алюминиевых электролизеров (AT №341125, МПК С25С 3/08, опубликовано 25.01.1978), заключающийся в том, что угольную футеровку, извлеченную из электролизеров, подлежащих капитальному ремонту, измельчают до размера кусков <2-3 мм и прокаливают при 300-500°С и доступе кислорода или воздуха в трубчатой печи или печи кипящего слоя в течение около 1 часа. Если из футеровки необходимо извлечь содержащиеся в ней фториды, то к материалу до его прокаливания добавляют до 20% NaOH или Na2CO3 в твердом виде или в виде раствора. При этом содержащийся в футеровке криолит переходит в растворимый в воде фторид натрия. После описанной отработки содержание цианидов в футеровке снижается с 0,1-0,36% до 0,015%.A known method of processing the spent coal lining of aluminum electrolytic cells (AT No. 341125, IPC С25С 3/08, published January 25, 1978), which consists in the fact that the coal lining extracted from electrolytic cells to be completely repaired is ground to pieces <2-3 mm and calcined at 300-500 ° C and the access of oxygen or air in a tubular furnace or fluidized bed furnace for about 1 hour. If it is necessary to extract the fluorides contained in it, then up to 20% NaOH or Na 2 CO 3 in solid form or as a solution is added to the material before calcining. In this case, the cryolite contained in the lining is converted into water-soluble sodium fluoride. After the described mining, the cyanide content in the lining is reduced from 0.1-0.36% to 0.015%.
Недостатком этого способа является то, что результатом переработки угольной футеровки является только выжигание углерода, разложение цианидов и перевод фторидов в водорастворимую форму.The disadvantage of this method is that the result of processing a coal lining is only carbon burning, decomposition of cyanides and the conversion of fluorides to a water-soluble form.
Известен способ переработки отработанной углеродистой футеровки алюминиевых электролизеров (US №4763585, МПК F23G 5/00, опубликовано 16.08.1988), который включает измельчение углеродистой футеровки до частиц размером 1-2 см. В полученную массу добавляют 1-20% порошкообразной футеровки с размером частиц 0,6-5 мкм, а также 1-10% инертного вещества (например, оксида кремния) с размером частиц около 10 мкм. Термическую обработку - окисление проводят при температуре 750-1200°С. Добавка инертного вещества предотвращает спекание массы, способствует более полному окислению и разложению цианидов до N2, CO2 и оксидов азота. В дальнейшем окисленная масса перерабатывается традиционными способами для извлечения ценных компонентов.A known method of processing the spent carbon lining of aluminum electrolytic cells (US No. 4763585, IPC F23G 5/00, published 08/16/1988), which includes grinding the carbon lining to particles with a size of 1-2 cm. To the resulting mass add 1-20% of a powder lining with a size particles of 0.6-5 microns, as well as 1-10% of an inert substance (for example, silicon oxide) with a particle size of about 10 microns. Heat treatment - oxidation is carried out at a temperature of 750-1200 ° C. The addition of an inert substance prevents sintering of the mass, contributes to a more complete oxidation and decomposition of cyanides to N 2 , CO 2 and nitrogen oxides. Subsequently, the oxidized mass is processed by conventional methods to extract valuable components.
Недостатком данного способа является то, что для его осуществления необходимо сооружение довольно громоздкого и дорогостоящего отдельного производства; при проведении термической обработки при температурах около 1000°С происходит разложение и улетучивание фтористых соединений в формах HF, SiF4 и др., что усугубляет экологическое состояние окружающей среды.The disadvantage of this method is that its implementation requires the construction of a rather bulky and expensive separate production; during heat treatment at temperatures of about 1000 ° C, decomposition and volatilization of fluoride compounds in the forms of HF, SiF 4 , etc. occur, which aggravates the ecological state of the environment.
За прототип принят способ переработки фторсодержащих отходов электролитического производства алюминия (RU №2472865, МПК С22В 21/00, С25С 3/18, С22В 7/00, опубликовано 20.01.2013), заключающийся в приготовлении шихты состоящей из 95-99% фторуглеродсодержащего отхода и 1-5% фтористых солей щелочноземельных (CaF2, MgF2) металлов, нагревания шихты в металлургическом агрегате до 1100-1250°С, выдержку в течение 0,5-1,0 часа и разделение фаз электролита и углерода с последующим возвратом электролита в процесс получения алюминия, а углеродного осадка на производство углеродсодержащего продукта.The prototype adopted a method of processing fluorine-containing wastes of electrolytic aluminum production (RU No. 2472865, MPK С22В 21/00, С25С 3/18, С22В 7/00, published January 20, 2013), which consists in the preparation of a charge consisting of 95-99% fluorocarbon-containing waste and 1-5% fluoride salts of alkaline earth (CaF 2 , MgF 2 ) metals, heating the mixture in a metallurgical unit to 1100-1250 ° C, holding for 0.5-1.0 hours and separating the phases of the electrolyte and carbon, followed by returning the electrolyte to the process of producing aluminum, and carbon sludge to produce carbon Yerzhan product.
Недостатком способа являются высокая температура процесса, приводящая к возгонке и потере фтористых солей, низкое качество продукции, заключающееся в высоком содержании натрия.The disadvantage of this method is the high process temperature, leading to the sublimation and loss of fluoride salts, low product quality, which consists in a high sodium content.
Задача предлагаемого технического решения заключается в повышении технико-экономических показателей переработки отработанной футеровки, повышении потребительских свойств получаемых продуктов, снижении потерь фтора при термической обработке за счет значительного понижения температуры.The objective of the proposed technical solution is to increase the technical and economic indicators of the processing of spent lining, to increase the consumer properties of the products obtained, to reduce fluoride losses during heat treatment due to a significant decrease in temperature.
Техническим результатом является получение востребованного возвратного фторсодержащего продукта высокого качества с низким содержанием натрия.The technical result is to obtain a demanded return fluorine-containing product of high quality with a low sodium content.
Технический результат достигается тем, что способ термической переработки отработанной фторуглеродсодержащей футеровки алюминиевого электролизера, включающий измельчение футеровки, обработку с сульфатом алюминия, термическую обработку, выщелачивание, разделение фаз, согласно изобретению, сульфат алюминия подают в количестве, необходимом по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, термообработку проводят при температуре 300-700°С, полученный спек выщелачивают водой, разделяют продукты с получением фторглиноземного концентрата, углеродного продукта и раствора, содержащего сульфат натрия.The technical result is achieved by the fact that the method of thermal processing of the spent fluorocarbon-containing lining of an aluminum electrolyzer, including grinding the lining, treatment with aluminum sulfate, heat treatment, leaching, phase separation, according to the invention, aluminum sulfate is supplied in the amount required by stoichiometry for the binding of sodium to sodium sulfate heat treatment is carried out at a temperature of 300-700 ° C, the obtained cake is leached with water, the products are separated to obtain fluorine-alumina concentrate acid, carbon product and a solution containing sodium sulfate.
При этом измельчение футеровки может быть произведено до 200 мкм, количество сульфата алюминия на 5-10% превышает необходимое по стехиометрии на связывание в сульфат натрия.In this case, the lining can be ground up to 200 microns, the amount of aluminum sulfate is 5-10% higher than that required by stoichiometry for binding to sodium sulfate.
Сравнительный анализ предлагаемого технического решения с решением, выбранным в качестве ближайшего аналога, показывает следующее.A comparative analysis of the proposed technical solution with the solution selected as the closest analogue shows the following.
Известное решение и предлагаемое характеризуется сходными общими признаками:The known solution and the proposed one is characterized by similar common features:
- способ переработки отработанной футеровки электролизера для получения алюминия с получением фторсодержащего продукта;- a method of processing the spent lining of the electrolyzer to produce aluminum to obtain a fluorine-containing product;
- отходы смешиваются с реагентами и подвергаются термической обработке;- waste is mixed with reagents and subjected to heat treatment;
- в способах осуществляется разделение фторсодержащей и углеродной фаз;- in the methods is the separation of fluorine-containing and carbon phases;
Предложенное решение также характеризуется признаками, отличительными от признаков, характеризующих решение по ближайшему аналогу:The proposed solution is also characterized by features that are distinctive from the features that characterize the solution for the closest analogue:
- в качестве основного продукта переработки получают целевой продукт высокого качества - фторглиноземную смесь с содержанием фтора - 45%, алюминия - 30-34% и натрия не более 3-4%, что делает этот продукт востребованным в производстве алюминия (электролит полученный по аналогичному способу содержит 18% натрия);- as the main processing product, a high-quality target product is obtained - a fluorine-alumina mixture with a fluorine content of 45%, aluminum 30-34% and sodium no more than 3-4%, which makes this product popular in aluminum production (electrolyte obtained by a similar method contains 18% sodium);
- термообработку отхода ведут при температуре 300-700°С, что позволяет избежать высоких потерь фтора с газовой фазой;- heat treatment of the waste is carried out at a temperature of 300-700 ° C, which avoids high losses of fluorine with a gas phase;
- помимо основного продукта фторглиноземного концентрата в результате переработки получают углеродистый материал и сульфат натрия;- in addition to the main product of fluorine-alumina concentrate, carbonaceous material and sodium sulfate are obtained as a result of processing;
- перед термообработкой материал измельчают до крупности не более 200 мкм;- before heat treatment, the material is crushed to a particle size of not more than 200 microns;
Наличие в предлагаемом решении признаков, отличительных от признаков, характеризующих решение, принятое в качестве прототипа, позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности «новизна».The presence in the proposed solution of signs that are distinct from the signs characterizing the decision made as a prototype allows us to conclude that the proposed technical solution meets the patentability condition of "novelty."
Сравнение предлагаемого технического решения с другими известными решениями в данной области показывает следующее.Comparison of the proposed technical solutions with other known solutions in this field shows the following.
Не выявлено в результате поиска и сравнительного анализа технических решений, а характеризующихся аналогичной с предлагаемым решением совокупностью признаков, обеспечивающих при использовании достижение аналогичных результатов, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого технического решения условию патентоспособности «изобретательский уровень».It was not revealed as a result of a search and comparative analysis of technical solutions, but characterized by a combination of features that are similar to the proposed solution, which ensure the achievement of similar results when used, which allows us to conclude that the proposed technical solution meets the patentability condition of "inventive step".
Техническая сущность предлагаемого решения заключается в следующем.The technical essence of the proposed solution is as follows.
В настоящее время возрастают потребности производства во фтористом алюминии в связи с переходом технологии получения алюминия электролитическим способом на кислые электролиты. В этих условиях изменилась структура потребления фтористых солей для получения алюминия. Ранее основными источниками фтора были фтористый алюминий AlF3 и криолит Na3AlF6, а так же регенерационный криолит, производимый из отходящих газов и твердых отходов. В последние годы большинство алюминиевых заводов потребляет только фтористый алюминий, поэтому продукция, содержащая много натрия, является невостребованной. В связи с этим возникает необходимость переработки фторсодержащих отходов для извлечения из них фтора с получением продуктов, востребованных производством, имеющих требуемые потребительские качества и комплексное использование всех полезных компонентов. Следует отметить, что присутствие глинозема (Al2O3) во фтористом алюминии не является препятствием для его использования при производстве алюминия, так как глинозем является основным сырьем в процессе электролиза.Currently, the production needs for aluminum fluoride are increasing due to the transition of the technology for producing aluminum by electrolytic method to acidic electrolytes. Under these conditions, the structure of consumption of fluoride salts for aluminum production has changed. Previously, the main sources of fluorine were aluminum fluoride AlF 3 and cryolite Na 3 AlF 6 , as well as regenerative cryolite produced from exhaust gases and solid waste. In recent years, most aluminum smelters only consume aluminum fluoride, so products containing a lot of sodium are unclaimed. In this regard, there is a need to process fluorine-containing wastes to extract fluorine from them to produce products that are in demand in production, having the required consumer qualities and the integrated use of all useful components. It should be noted that the presence of alumina (Al 2 O 3 ) in aluminum fluoride is not an obstacle to its use in the production of aluminum, since alumina is the main raw material in the electrolysis process.
Полученный в процессе переработки фторсодержащих отходов электролитического производства алюминия регенерационный криолит, избыточный электролит алюминиевых заводов, нарабатываемый в электролизерах и свежий криолит - сопутствующий продукт производства фтористого алюминия, не отвечают требованиям низкого содержания натрия, а фтористый алюминий, производимый из дефицитного в России плавикового шпата (CaF2), очень дорогой. Отработанная фторуглеродсодержащая футеровка электролизеров для производства алюминия содержит следующие основные компоненты: углерод С, криолит Na3AlF6, фтористый натрий NaF, глинозем Al2O3; а так же в меньшем объеме: хиолит Na3Al3F14, фтористый алюминий AlF3, фтористый кальций CaF2 и примеси кремния магния, прочие.The regenerated cryolite obtained in the process of processing fluorine-containing wastes of aluminum electrolytic production, the excess electrolyte of aluminum smelters produced in electrolyzers and fresh cryolite, an accompanying product of the production of aluminum fluoride, do not meet the requirements for low sodium content, and aluminum fluoride produced from Russia-deficient fluorspar (CaF 2 ), very expensive. The spent fluorocarbon-containing lining of electrolytic cells for aluminum production contains the following main components: carbon C, cryolite Na 3 AlF 6 , sodium fluoride NaF, alumina Al 2 O 3 ; and also in a smaller volume: chiolite Na 3 Al 3 F 14 , aluminum fluoride AlF 3 , calcium fluoride CaF 2 and impurities of magnesium silicon, and others.
Известные технологии, как уже отмечалось, заключаются либо в получении продукции с высоким содержанием натрия, либо в переводе фторсодержащих соединений в газовую фазу с очень сложной последующей переработкой. Наиболее эффективна переработка фторсодержащих отходов в унифицированный продукт - фтористый алюминий с примесью глинозема, который можно использовать для оперативной корректировки криолитового отношения электролита ванн для получения алюминия.Known technologies, as already noted, consist in either obtaining products with a high sodium content, or in converting fluorine-containing compounds into the gas phase with very complex subsequent processing. The most effective is the processing of fluorine-containing wastes into a unified product - aluminum fluoride with an admixture of alumina, which can be used to quickly adjust the cryolite ratio of the bath electrolyte to produce aluminum.
В предлагаемом техническом решении данная задача решается следующим образом. Фтористый алюминий получают из фторсодержащей отработанной футеровки электролизеров для получения алюминия. Технология включает измельчение материала, содержащего углерод, соединения фтористого натрия и фтористого алюминия, обработку сульфатом алюминия, который подают в количестве необходимом на связывание натрия в сульфат натрия, предпочтительно на 5-10% превышающим необходимое по стехиометрии на связывание натрия в сульфат натрия, проводят спекание материала при температуре 300-700°С, полученный спек выщелачивают водой с получением раствора сульфата натрия, углеродную и фторсодержащую части разделяют с использованием флотации.In the proposed technical solution, this problem is solved as follows. Aluminum fluoride is obtained from the fluorine-containing spent lining of electrolyzers to produce aluminum. The technology includes grinding material containing carbon, compounds of sodium fluoride and aluminum fluoride, treatment with aluminum sulfate, which is supplied in the amount necessary for the binding of sodium to sodium sulfate, preferably 5-10% higher than that required by stoichiometry for the binding of sodium to sodium sulfate, sintering material at a temperature of 300-700 ° C, the obtained cake is leached with water to obtain a sodium sulfate solution, the carbon and fluorine-containing parts are separated using flotation.
Фторсодержащая часть состоит, в основном, из фтористого алюминия и глинозема, при низком содержании натрия. Углеродная часть содержит до 82% углерода. Измельчение отработанной фторсодержащей футеровки до 200 мкм необходимо для полноты протекания реакций взаимодействия с сульфатом алюминия. Более мелкое измельчение не дает заметного эффекта, но приводит к увеличению энергетических затрат. При использовании более крупного материала снижается качество целевого продукта.The fluorine-containing part consists mainly of aluminum fluoride and alumina, with a low sodium content. The carbon part contains up to 82% carbon. Grinding the spent fluorine-containing lining up to 200 μm is necessary for the completeness of reaction reactions with aluminum sulfate. Finer grinding does not produce a noticeable effect, but leads to an increase in energy costs. When using larger material, the quality of the target product is reduced.
Спекание смеси реагентов необходимо для обеспечения реакций образования при температуре 300-700°С промежуточных фторалюминийсодержащих продуктов, а затем фтористого алюминия:Sintering of the mixture of reagents is necessary to ensure the formation reactions at a temperature of 300-700 ° C of intermediate fluoroaluminum-containing products, and then aluminum fluoride:
Как следует из вышеприведенных реакций, количество сульфата алюминия должно соответствовать стехиометрии этих реакций. При недостатке сульфата алюминия в продукт поступит некоторое количество натрия. Экспериментально установлено, что для наиболее полного протекания реакций необходим избыток в 5-10%. Увеличение избытка приводит к излишнему расходу реагента, увеличению материалопотоков и увеличению содержания глинозема в продукте. Протекание реакции (1) наблюдается уже при температуре 250°С, однако полный переход фтористого натрия в малорастворимые фтористые соли осуществляется только при 300°С. Эта температура может использоваться в том случае, если не предъявляется высоких требований по содержанию натрия. Для завершения реакций (2) и (3) требуется температура около 600°С. Дальнейшее увеличение температуры приводит к увеличению расхода топлива и потерям фтора в газовую фазу.As follows from the above reactions, the amount of aluminum sulfate should correspond to the stoichiometry of these reactions. With a lack of aluminum sulfate, a certain amount of sodium will enter the product. It was experimentally established that an excess of 5-10% is necessary for the most complete reaction. An increase in excess leads to excessive reagent consumption, an increase in material flows and an increase in the alumina content in the product. The reaction (1) is already observed at a temperature of 250 ° C; however, a complete transition of sodium fluoride to sparingly soluble fluoride salts occurs only at 300 ° C. This temperature can be used if high demands are not made on the sodium content. To complete reactions (2) and (3), a temperature of about 600 ° C is required. A further increase in temperature leads to an increase in fuel consumption and loss of fluorine in the gas phase.
Пример. Заявленный способ переработки отработанной фторсодержащей футеровки испытан в лабораторных условиях. Пробу 100 грамм отработанной углеродной части футеровки, имеющей состав, мас. %: С - 52,2; F - 14,4; Al - 7,0; Na - 12,4; Ca - 1,0; Si - 1,5; SO4 - 2,1; прочие - 9,4, с крупностью частиц менее 0,2 мм смешивают с водным сульфатом алюминия Al2(SO4)3⋅18H2O в количестве 71,8 грамм. Полученный материал загружают в печь и термообрабатывают в течение двух часов при температуре 600°С. Полученный спек, в количестве 136 грамм, измельчают до крупности частиц 1 мм и выщелачивают при температуре 60°С, время выщелачивания 30 минут, отношение ж : т поддерживают равным 4:1. Полученную пульпу направляют на флотацию. В качестве флотореагента используют смесь соснового масла и керосина. Полученный осадок после сушки (камерный продукт) в количестве 27,1 гр. Имеет следующий состав, мас. %: F - 45,1; Al - 31,3; Na - 3,7; Ca - 2,2; Si - 0,7; SO4 - 4,2; прочие - 12,8. Пенный продукт фильтруется, сушится. Его количество 64,4 грамм, имеет состав, мас. %: С - 79,7; F - 2,0; Al - 3,6; Na - 2,5; Si - 1,7; SO4 - 3,1; прочие - 7,4. Выход фтора (из камерного продукта) в целевой продукт составил 84,8%, а за счет использования растворов в комплексной схеме переработки фторсодержащих отходов выход фтора повышается до 90,5%. Камерный продукт (состав приведен выше) имеет фазовый состав: основные вещества - фтористый алюминий с примесью глинозема. Он может использоваться в процессе электролитического получения алюминия.Example. The claimed method for processing spent fluorine lining was tested in laboratory conditions. A sample of 100 grams of the spent carbon part of the lining having a composition, wt. %: C - 52.2; F - 14.4; Al - 7.0; Na - 12.4; Ca - 1.0; Si - 1.5; SO 4 - 2.1; others - 9.4, with a particle size of less than 0.2 mm, mixed with aqueous aluminum sulfate Al 2 (SO 4 ) 3 ⋅ 18H 2 O in an amount of 71.8 grams. The resulting material is loaded into the oven and heat treated for two hours at a temperature of 600 ° C. The resulting cake, in an amount of 136 grams, is crushed to a particle size of 1 mm and leached at a temperature of 60 ° C, the leaching time is 30 minutes, the ratio w: t is maintained equal to 4: 1. The resulting pulp is sent to flotation. As a flotation reagent, a mixture of pine oil and kerosene is used. The resulting precipitate after drying (chamber product) in an amount of 27.1 g. It has the following composition, wt. %: F - 45.1; Al - 31.3; Na - 3.7; Ca - 2.2; Si - 0.7; SO 4 - 4.2; others - 12.8. The foam product is filtered, dried. Its amount is 64.4 grams, has a composition, wt. %: C - 79.7; F - 2.0; Al - 3.6; Na - 2.5; Si - 1.7; SO 4 - 3.1; others - 7.4. The fluorine yield (from the chamber product) to the target product was 84.8%, and due to the use of solutions in the integrated fluorine-containing waste processing scheme, the fluorine yield increases to 90.5%. The chamber product (composition shown above) has a phase composition: the main substances are aluminum fluoride mixed with alumina. It can be used in the process of electrolytic production of aluminum.
Пенный продукт может использоваться в качестве топлива, а так же как фторуглеродсодержащая добавка в производстве глинозема, цемента и стройматериалов. Из раствора, после отделения фтора и алюминия в процессе производства фторсолей, выпариванием может производиться сульфат натрия. Результаты экспериментальных данных представлены в таблице.The foam product can be used as fuel, as well as a fluorocarbon-containing additive in the production of alumina, cement and building materials. From the solution, after the separation of fluorine and aluminum during the production of fluorine salts, sodium sulfate can be produced by evaporation. The results of the experimental data are presented in the table.
Использование технического решения позволит осуществлять переработку отработанной футеровки электролизера для получения алюминия с получением качественного востребованного продукта фторглиноземной смеси с пониженным содержанием натрия, возможностью переработки твердой фазы на энергетические продукты и получения твердого сульфата натрия из раствора сульфата натрия.The use of a technical solution will allow the processing of the spent lining of the electrolyzer to produce aluminum with obtaining a high-quality demanded product of a fluorine-alumina mixture with a low sodium content, the possibility of processing the solid phase into energy products and obtaining solid sodium sulfate from a solution of sodium sulfate.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149507A RU2630117C1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Method for processing spent carbon lining of aluminium electrolyser |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016149507A RU2630117C1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Method for processing spent carbon lining of aluminium electrolyser |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2630117C1 true RU2630117C1 (en) | 2017-09-05 |
Family
ID=59797891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016149507A RU2630117C1 (en) | 2016-12-16 | 2016-12-16 | Method for processing spent carbon lining of aluminium electrolyser |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2630117C1 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114749465A (en) * | 2022-05-02 | 2022-07-15 | 郑州大学 | Method for purifying aluminum electrolysis waste cathode carbon and preparing porous carbon adsorbent |
| CN114804171A (en) * | 2022-04-29 | 2022-07-29 | 郑州大学 | Method for preparing aluminum fluoride and lithium carbonate by lithium-containing aluminum electrolyte |
| CN115156253A (en) * | 2022-07-13 | 2022-10-11 | 河南远润循环发展科技有限公司 | Recycling treatment method for aluminum electrolysis overhaul slag |
| RU2814124C1 (en) * | 2023-05-25 | 2024-02-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method for processing sodium-fluorine-carbon-containing waste from electrolytic aluminium production |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1216008A (en) * | 1983-03-01 | 1986-12-30 | Alcan International Limited | Treatment of scrap lining material from aluminium reduction cells |
| US5245115A (en) * | 1990-07-04 | 1993-09-14 | Aluminium Pechiney | Process for the thermal shock treatment of spent pot linings obtained from hall-heroult electrolytic cells |
| RU2393241C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for processing fine-dispersed sodium-fluorine-carbon containing wastes of electrolytic production of aluminium |
| RU2402621C1 (en) * | 2009-09-03 | 2010-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for processing fluorine-containing materials used in electrolytic production of aluminium |
| RU2472865C1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Method of processing fluorine-containing wastes from electrolytic production of aluminium |
-
2016
- 2016-12-16 RU RU2016149507A patent/RU2630117C1/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA1216008A (en) * | 1983-03-01 | 1986-12-30 | Alcan International Limited | Treatment of scrap lining material from aluminium reduction cells |
| US5245115A (en) * | 1990-07-04 | 1993-09-14 | Aluminium Pechiney | Process for the thermal shock treatment of spent pot linings obtained from hall-heroult electrolytic cells |
| RU2393241C1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for processing fine-dispersed sodium-fluorine-carbon containing wastes of electrolytic production of aluminium |
| RU2402621C1 (en) * | 2009-09-03 | 2010-10-27 | Общество с ограниченной ответственностью Торговый дом "Байкальский алюминий" (ООО ТД "Байкальский алюминий") | Procedure for processing fluorine-containing materials used in electrolytic production of aluminium |
| RU2472865C1 (en) * | 2011-08-31 | 2013-01-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутский государственный технический университет" (ГОУ ИрГТУ) | Method of processing fluorine-containing wastes from electrolytic production of aluminium |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114804171A (en) * | 2022-04-29 | 2022-07-29 | 郑州大学 | Method for preparing aluminum fluoride and lithium carbonate by lithium-containing aluminum electrolyte |
| CN114749465A (en) * | 2022-05-02 | 2022-07-15 | 郑州大学 | Method for purifying aluminum electrolysis waste cathode carbon and preparing porous carbon adsorbent |
| CN114749465B (en) * | 2022-05-02 | 2023-07-11 | 郑州大学 | Method for purifying aluminum electrolysis waste cathode carbon and preparing porous carbon adsorbent |
| CN115156253A (en) * | 2022-07-13 | 2022-10-11 | 河南远润循环发展科技有限公司 | Recycling treatment method for aluminum electrolysis overhaul slag |
| CN115156253B (en) * | 2022-07-13 | 2023-08-11 | 焦作市远润环保科技有限公司 | Resource treatment method for aluminum electrolysis overhaul slag |
| RU2814124C1 (en) * | 2023-05-25 | 2024-02-22 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" | Method for processing sodium-fluorine-carbon-containing waste from electrolytic aluminium production |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mahinroosta et al. | Hazardous aluminum dross characterization and recycling strategies: A critical review | |
| RU2633579C9 (en) | Methods of treating fly ash | |
| Yao et al. | An environmental-friendly process for dissociating toxic substances and recovering valuable components from spent carbon cathode | |
| RU2567977C2 (en) | Method of extraction of metals from aluminium-bearing and titaniferous ores and residual rock | |
| RU2626695C2 (en) | Method of producing aluminium from bauxite or its sludge | |
| CN109179464A (en) | A kind of method of Quadratic aluminum dust high-efficiency cleaning resource utilization | |
| RU2630117C1 (en) | Method for processing spent carbon lining of aluminium electrolyser | |
| RU2554136C2 (en) | Method of producing alumina | |
| CN113443643B (en) | Method for cooperatively treating aluminum ash, carbon slag and desulfurized gypsum slag | |
| NO314034B1 (en) | Process for producing a sintered mixture of material consisting mainly of calcium aluminates | |
| CN113278808B (en) | Method for recovering various solid waste materials in aluminum smelting process in linkage manner | |
| CN107344725B (en) | Sulfuric acid straight dipping process extracts the preparation process of elemental lithium in lithium ore | |
| CN109487078A (en) | A kind of iron red mud cooperates with process resourceization to utilize method with waste and old cathode | |
| RU2675916C1 (en) | Method for processing fluoride and silicon containing waste of aluminum manufacture | |
| CN103276218A (en) | Method for recycling vanadium from vanadium-containing electrolysis aluminum slag ash | |
| RU2472865C1 (en) | Method of processing fluorine-containing wastes from electrolytic production of aluminium | |
| CN102899488B (en) | Resource transforming method for separating rare earth from fluorine by utilizing rare earth ore concentrate hydrochloric leachate | |
| Xing et al. | Recovery of rare-earth elements from molten salt electrolytic slag by fluorine fixation roasting and leaching | |
| Xie et al. | Study on phase transformation and reaction behavior of alumina extraction process by calcification of aluminum dross | |
| RU2429198C1 (en) | Procedure for processing solid fluorine-carbon-containing waste of electrolytic production of aluminium | |
| RU2643675C1 (en) | Method for processing spent thermal insulation lining of aluminium electrolyser | |
| RU2605987C1 (en) | Method for complex processing of ash from burning coal | |
| RU2627431C1 (en) | Method for producing calcium fluoride from fluorocarbon-containing waste of aluminium production | |
| RU2609478C1 (en) | Method of processing spent lining of aluminium electrolytic cell | |
| CN114032396A (en) | Method for treating aluminum ash by low-temperature harmless wet method |