RU2683400C1 - Способ переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера - Google Patents
Способ переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера Download PDFInfo
- Publication number
- RU2683400C1 RU2683400C1 RU2018121193A RU2018121193A RU2683400C1 RU 2683400 C1 RU2683400 C1 RU 2683400C1 RU 2018121193 A RU2018121193 A RU 2018121193A RU 2018121193 A RU2018121193 A RU 2018121193A RU 2683400 C1 RU2683400 C1 RU 2683400C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- leaching
- pulp
- solution
- lining
- refractory part
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к способу переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевых электролизеров. Способ включает измельчение футеровки в водной среде, выщелачивание, разделение жидкой и твердой фаз пульпы, обработку раствора с выделением фтористого продукта, пульпу обрабатывают раствором надшламовой воды при температуре не более 60°С в течение 2-4 часов, пульпу после выщелачивания направляют на сгущение, фильтрацию и сушку с получением шамотного концентрата. Обеспечивается утилизация фторсодержащих отходов с высоким процентом извлечения фтора. 5 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Область техники
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии электролитического производства алюминия и защите окружающей среды от воздействия вредных примесей, содержащихся в отходах, а именно к способу переработки огнеупорной части отработанной футеровки электролизеров.
Уровень техники
Известен способ переработки отработанной футеровки алюминиевых электролизеров (патент RU №2171853, С22В 7/00, C01F 7/38, опубл. 10.08.2001 г.), предназначенный для переработки огнеупорной части отработанной футеровки демонтированных электролизеров алюминиевого производства с нейтрализацией растворимых фторидов, выделением (извлечением) соединений алюминия, щелочных металлов, полезным использованием углерода и улучшением экологического состояния окружающей среды. Отработанную футеровку алюминиевых электролизеров, содержащую менее 30% углерода в измельченном виде в смеси с известняком, вводят в качестве добавки в сырьевую глинозем-соду-известняксодержащую пульпу глиноземного производства, включающего передел спекания; подвергают тепловой обработке в печи спекания с получением спекшейся массы-спека. Добавку берут в количестве 1-20 мас. %. Полученный спек подвергают гидрохимической обработке по известным способам глиноземного производства для извлечения оксидов алюминия и щелочных металлов в виде глинозема, соды, поташа.
Общими признаками заявляемого способа с аналогом являются:
- переработка именно огнеупорной части отработанной футеровки;
- предварительное измельчение футеровки;
- выделение растворимых в воде соединений. К недостаткам данного аналога следует отнести:
- высокие энергозатраты, связанные с получением массы-спека;
- необходимость в использовании дорогостоящего емкостного оборудования в кислотостойком исполнении.
Также известен способ переработки фторсодержащих отходов производства алюминия электролизом (патент RU №2092439, С22В 3/04, C01F 7/54, опубл. 10.10.1997 г.), по которому производят извлечение из отходов алюминия частично, щелочных металлов и фтора практически полностью, а также получают сырьевой материал, содержащий глинозем и энергоноситель. Способ пригоден для утилизации как отработанной футеровки электролизных ванн, так и различных шламов. Сущность: фторосодержащие отходы производства алюминия суспендируют в растворе сульфата алюминия концентрации 40-165 г/л, нагревают до 50-100°С и перемешивают в течение 0,5-4,0 ч до тех пор, пока соединения щелочных металлов и фтора не перейдут в жидкую фазу практически полностью. Затем глиноземуглеродную фракцию (твердый остаток) отделяют одним из известных способов, например фильтрацией, и промывают горячей водой. Глиноземуглеродный остаток и фторидный раствор направляют на переработку
Общими признаками заявляемого способа с аналогом являются:
- выделение фтора в раствор;
- фильтрация твердого остатка.
К недостаткам данного аналога относятся необходимость использования дорогостоящих реагентов, значительное увеличение растворооборота, получение продуктов, требующих дальнейших технологических решений по переработке и большого количества переделов.
За прототип принят способ переработки отработанной футеровки алюминиевого электролизера (патент RU №2609478, С22В 7/00, C01F 7/54, опубл. 02.02.2017 г.), включающий измельчение футеровки, выщелачивание водным раствором каустической соды, разделение жидкой и твердой фаз пульпы, обработку раствора с выделением фтористого продукта. Измельчение отработанной углеродсодержащей футеровки ведут в водной среде с рН=6-8 и температуре до 60°С. Затем пульпу обрабатывают раствором каустической соды при температуре 80-100°С в течение 4-10 часов при рН=10-12. После разделения фаз обработку раствора ведут кислотой и/или солями. Изобретение позволяет получить возвратный фторсодержащий продукт высокого качества.
К недостаткам прототипа следует отнести необходимость использования кислотостойкого оборудования, что усложняет технологический процесс, а также большое количество переделов, связанных с увеличением растворооборота на предприятии.
Раскрытие изобретения
Задачей заявляемого изобретения является разработка технологически простого способа переработки фторсодержащих отходов с получением шамотного материала, пригодного для применения в смежных отраслях промышленности, а также раствора, содержащего ценные компоненты и направляемого на производство криолита.
Техническим результатом изобретения является утилизация фторсодержащих отходов с высоким процентом извлечения фтора.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера, включающем измельчение футеровки в водной среде, выщелачивание, разделение жидкой и твердой фаз пульпы, обработку раствора с выделением фтористого продукта, новым является то, что пульпу обрабатывают раствором надшламовой воды при температуре не более 60°С в течение 2-4 часов, пульпу после выщелачивания направляют на сгущение, фильтрацию и сушку с получением шамотного концентрата.
Способ дополняют частные случаи его реализации.
Перед выщелачиванием огнеупорную часть отработанной футеровки подвергают дроблению и измельчению с подачей технической воды с Ж:Т, равном 2÷2,5:1, и измельчением до частиц размером не более 0,2 мм. При выщелачивании поддерживают соотношение Ж:Т, равном 7÷8:1. Сгущение ведут при температуре 25-60°С при соотношении Ж:Т, равном 1,5÷2:1. Слив сгустителя направляется на производство фтористых солей.
От ближайшего аналога переработки твердых фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия в заявляемом способе предусмотрены следующие отличия:
- отсутствие в процессе выщелачивания большого объема дорогостоящих реагентов;
- возможность переработки крупнотоннажного отхода -огнеупорной части отработанной футеровки с получением криолита и шамотного концентрата;
- отсутствие многостадийных переделов обработки;
- осадок, полученный после разделения и фильтрации, не обрабатывается органической кислотой, а сушится и направляется потребителю;
- извлечение фтора при выщелачивании отработанной футеровки составляет не менее 80%.
Сущность предложенного способа Огнеупорная часть отработанной футеровки предварительно дробится в щековой и действующей дробилке и измельчается в шаровой мельнице с подачей технической воды, с Ж:Т=2÷2,5:1 (по массе), до крупности частиц не более 0,2 мм, с отделением нужного класса на спиральном классификаторе. При этом в раствор переходит 70% фтора. Частицы более 0,2 мм возвращаются на измельчение.
Полученная пульпа после измельчения подается в мешалку с надшламовой водой. Надшламовая вода служит для доизвлечения фтористых соединений и насыщения раствора бикарбонатом натрия. Процесс выщелачивания ведут при температуре не более 60°С в течение 2-4 часов и Ж:Т=7÷8:1 (по массе).
Повышение температуры более 60°С существенно не увеличивает степень перехода фтора в раствор, но приводит к повышенному расходу энергии и разрушению бикарбоната натрия. В зависимости от содержания фтора в огнеупорной части отработанной футеровки выщелачивание ведут 2-4 часа. Выщелачивание отходов менее 2 часов приведет к снижению извлечения фтора, а увеличение времени свыше 4-х часов приведет к снижению эффективности процесса выщелачивания.
После выщелачивания пульпа откачивается на сгущение, где происходит разделение фаз и осветление раствора. Сгущение ведут при температуре 25-60°С и соотношении Ж:Т в сгущенном шламе 1,5÷2:1 (по массе).
Слив сгустителя (раствор) направляется на производство фтористых солей, а сгущенный шлам откачивается на фильтрацию. Полученный кек шамотного концентрата после фильтрации на вакуум-фильтре направляется на сушку, после чего поступает в накопительный бункер для последующей отгрузки потребителю. Фильтрат направляется в сгуститель.
В зависимости от содержания фтора в огнеупорной части отработанной футеровки варьируются технологические параметры процесса с целью эффективного его проведения и достижения высоких результатов извлечения фтора.
Примеры реализации предлагаемого способа.
Пример 1. Демонтированная огнеупорная часть отработанной футеровки из цеха капитального ремонта электролизеров доставляется автотранспортом на участок переработки отходов и сгружается в бункер щековой дробилки со сложным качанием щеки. Огнеупорная часть отработанной футеровки содержит следующие компоненты, мас. %: С-0,6, F - 8,59, Al-12,62, Na-7,36, Са-0,54, Si-24,52, Mg-0,51, Fe-0,97, прочие - 44,29. Размер кусков огнеупорной части отработанной футеровки, поступающей в дробилку, не должен превышать 200 мм. Дробленый материал направляется в действующую дробилку, где происходит мелкое дробление до крупности 20-30 мм.
Дробленый материал крупностью 20-30 мм автомашинами завозится в приемный бункер, из которого вибропитателем, ленточным транспортером, элеватором загружается в расходные бункеры. Над ленточным транспортером установлен металлоотделитель, с помощью которого происходит улавливание металлического лома. Из бункеров через дозаторы - вибропитатели, в количестве 2,5 т/час, огнеупорная часть отработанной футеровки поступает в шаровые мельницы, работающие в замкнутом цикле со спиральными классификаторами. Измельчение происходит при соотношении Ж:Т=2÷2,5:1 (по массе). Для поддержания заданного Ж:Т в мельницу подается техническая вода. Наличие щелочи в воде не более 1 г/дм3.
Измельчение ведется до получения готовой пульпы с крупностью не менее 95% - не более 0,2 мм.
Выщелачивание измельченной пульпы производят раствором надшламовой воды в мешалке.
Параметры выщелачивания:
- температура в мешалке - не более 60°С;
- продолжительность процесса - 2-4 часа;
- Ж:Т в реакторе - 7,5 (по массе);
- доля выноса твердой фазы из реактора ранее заданного времени не более 2 масс. %;
- выщелачивание фтора из футеровки составляет не менее 80% (потери фтора связаны с наличием в демонтированной футеровке ~7 масс. % флюорита (CaF2), инертного в водной среде);
- жидкая фаза пульпы после выщелачивания содержит не менее 20 г/дм3 NaF.
Ведение выщелачивания при заданных параметрах по температуре и времени выдержки позволяет получить хорошо обескремненный раствор с содержанием SiO2 не более 0,1 г/дм3.
После выщелачивания пульпа откачивается на сгущение в сгуститель.
В сгустителе происходит разделение фаз и осветление раствора под действием гравитационной силы без использования синтетических коагулянтов или флокулянтов. В сгуститель также подается возвратный поток с узла фильтрации шамотного шлама.
Слив сгустителя поступает на всасывающий патрубок насоса, а затем направляется в реактор производства фтористых солей.
Параметры сгущения пульпы и осветления раствора:
- температура процесса - 25-60°С;
- Ж:Т в сгущенном шламе=1,5÷2:1 (по массе);
- скорость слива осветленной части - 1 м3/м2×час;
- содержание твердой фазы в верхнем сливе - не более 0,5 г/дм3.
Сгущенный шлам откачивается на фильтрацию на существующий
барабанный вакуум-фильтр. Фильтрат возвращается в питание сгустителя (для предотвращения проскока твердой фазы в осветленный раствор для варки криолита). Полученный кек шамотного концентрата с влажностью -25 масс. % направляется на сушку на полочную семиподовую электрическую сушилку, затем с помощью транспортера и элеватора поступает в накопительный бункер для последующей отгрузки потребителю.
Параметры фильтрации:
- вакуум - не менее 600 мм.рт.ст.;
- влажность кека - 23-25% масс;
- производительность по сухому шламу - 150 кг/м2×час.
Фильтрат направляется в сгуститель.
Результаты испытаний технологии переработки огнеупорной части отработанной футеровки представлены в таблице 1.
Как видно из результатов испытаний, повышение температуры до 80°С и продолжительности процесса менее 2 часов не является эффективным.
Химический состав выщелоченной шамотной футеровки, мас. %: SiO2-59,35; Al2O3-32,02; Fe2O3-3,01; СаО-0,67; MgO-0,58; SO3-0,3; Na2O-1,97.
Изобретение позволит не только перерабатывать огнеупорную часть отработанной футеровки с вовлечением растворов в получение фтористых солей и получать шамотный концентрат, не требующего дополнительной обработки для отгрузки потребителям, но и улучшить экологическую обстановку региона, на территории которого расположено производство алюминия за счет сокращения поступления отходов в экосистему.
Claims (6)
1. Способ переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера, включающий ее измельчение в водной среде с получением пульпы, выщелачивание полученной пульпы, разделение жидкой и твердой фаз пульпы с получением раствора и шлама, обработку раствора с выделением фтористого продукта, отличающийся тем, что выщелачивание пульпы осуществляют раствором надшламовой воды при температуре не более 60°С в течение 2-4 часов, а разделение жидкой и твердой фаз пульпы после выщелачивания осуществляют путем сгущения, фильтрации и сушки с получением шамотного концентрата и с направлением раствора в виде слива сгустителя на производство фтористых солей.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед выщелачиванием огнеупорную часть отработанной футеровки подвергают дроблению и измельчению с подачей технической воды с соотношением Ж:Т, равным 2÷2,5:1.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что огнеупорную часть футеровки измельчают до частиц размером не более 0,2 мм.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при выщелачивании поддерживают соотношение Ж:Т, равное 7÷8:1.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сгущение ведут при температуре 25-60°С при соотношении Ж:Т, равном 1,5÷2:1.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что слив сгустителя направляется на производство фтористых солей.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121193A RU2683400C1 (ru) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Способ переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2018121193A RU2683400C1 (ru) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Способ переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2683400C1 true RU2683400C1 (ru) | 2019-03-28 |
Family
ID=66090000
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2018121193A RU2683400C1 (ru) | 2018-06-07 | 2018-06-07 | Способ переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2683400C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1383136A (en) * | 1971-09-27 | 1975-02-05 | Mitsui Mining & Smelting Co | Process for the treatment of bauxite |
| US4889695A (en) * | 1985-02-20 | 1989-12-26 | Aluminum Company Of America | Reclaiming spent potlining |
| WO1992013801A1 (en) * | 1991-02-05 | 1992-08-20 | Kryolitselskabet Øresund A/S | A process for recovering aluminium and fluorine from fluorine containing waste materials |
| RU2103392C1 (ru) * | 1992-07-24 | 1998-01-27 | Алюминиюм Пешинэ | Способ термической обработки использованных набоек электролизных ван hall-heroult |
| RU2609478C1 (ru) * | 2015-12-15 | 2017-02-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ переработки отработанной футеровки алюминиевого электролизёра |
-
2018
- 2018-06-07 RU RU2018121193A patent/RU2683400C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1383136A (en) * | 1971-09-27 | 1975-02-05 | Mitsui Mining & Smelting Co | Process for the treatment of bauxite |
| US4889695A (en) * | 1985-02-20 | 1989-12-26 | Aluminum Company Of America | Reclaiming spent potlining |
| WO1992013801A1 (en) * | 1991-02-05 | 1992-08-20 | Kryolitselskabet Øresund A/S | A process for recovering aluminium and fluorine from fluorine containing waste materials |
| RU2103392C1 (ru) * | 1992-07-24 | 1998-01-27 | Алюминиюм Пешинэ | Способ термической обработки использованных набоек электролизных ван hall-heroult |
| RU2609478C1 (ru) * | 2015-12-15 | 2017-02-02 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") | Способ переработки отработанной футеровки алюминиевого электролизёра |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4031184A (en) | Process for reclaiming cement kiln dust and recovering chemical values therefrom | |
| CN101309761B (zh) | 含氯废弃物的处理方法及处理装置 | |
| CA2116468C (en) | Recycling of spent pot linings | |
| CA3008040C (en) | Rare earth ore processing methods by acid mixing, sulphating and decomposing | |
| CN109439908B (zh) | 一种用含氯化铜废蚀刻液制取高纯铜粉和回收结晶氯化铝的制备方法 | |
| JP7084883B2 (ja) | ごみ焼却灰の資源化方法及び資源化装置 | |
| CN113913618A (zh) | 一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙方法及系统 | |
| CN216738476U (zh) | 一种利用无害化二次铝灰再生铝酸钙系统 | |
| RU2472865C1 (ru) | Способ переработки фторсодержащих отходов электролитического производства алюминия | |
| JPH1150168A (ja) | 光学ガラス汚泥からレアアースメタル成分を回収する方法 | |
| RU2683400C1 (ru) | Способ переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера | |
| KR101735493B1 (ko) | 알루미늄 블랙 드로스 재활용 시스템 및 방법 | |
| CN103537365B (zh) | 一种铝电解槽阴极底块无害化处理的系统和工艺 | |
| RU2616753C1 (ru) | Способ переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия | |
| RU2318887C1 (ru) | Способ извлечения золота из руд | |
| CN104402062A (zh) | 一种硫铁矿烧渣制备三氯化铁的方法 | |
| CN105645405A (zh) | 一种铝电解槽阴极碳块回收石墨的系统及方法 | |
| JPH0797638A (ja) | 製鉄所で発生するダスト類の処理方法 | |
| JP3796929B2 (ja) | アルミドロス残灰の処理方法 | |
| RU2685566C1 (ru) | Способ переработки угольной пены электролитического производства алюминия | |
| JP5084272B2 (ja) | 亜鉛を含む重金属類及び塩素を含有する物質の処理方法 | |
| CN112010473A (zh) | 含盐液相分离系统及铝电解槽大修渣处理系统、方法 | |
| NO163494B (no) | Fremgangsmaate for aa regulere vannbalansen og konsentrasjonen av forurensninger i et elektrolytisk sinkanleggkretsloep | |
| RU2415187C1 (ru) | Способ извлечения латуни, оксида цинка и оксида меди из шлака латунного литейного производства | |
| RU2609478C1 (ru) | Способ переработки отработанной футеровки алюминиевого электролизёра |