Способ переработки алюминиевого шлака

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано на предприятиях вторичной цветной металлургии. Способ включает измельчение шлака и отделение от него металлического алюминия. После отделения шлак окомковывают с топливом, а затем спекают с продувом воздуха через слой гранулированного шлака. При этом в процессе спекания солевая часть шлака испаряется, улавливается и вторично используется для плавки вторичного алюминия, а оксидная часть остается в виде спека и может быть использована в дальнейшем для производства огнеупоров. Реализация изобретения позволит уменьшить энергозатраты и упростить технологию переработки шлака. 1 з.п.ф-лы.

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к переработке шлаков металлургического производства методом агломерации, и может быть использовано на предприятиях вторичной цветной металлургии.

Известен способ переработки алюминиевых шлаков, включающий их дробление и рассев, причем металлическая часть шлаков попадает в плюсовую фракцию и используется в производстве алюминиевых сплавов. Разделение оксидной и солевой частей шлака осуществляется растворением последней в воде и последующим упариванием рассола.

По данному способу утилизируются две части шлака - металлическая и солевая, а оксидная - складируется в шлакоотвалы (см. описание к п. N 1301861 3, 12.11.85., C 22 B 7/00).

К недостаткам известного способа следует отнести высокие энергозатраты на упаривание рассола, так как 99%-ное удаление солей происходит лишь при трехкратной обработке шлака водой, а также сложность утилизации самой значительной по массе части шлаков - оксидной.

Наиболее близким по технической сущности является способ переработки алюминиевого шлака, включающий измельчение в размольном барабане, отделение металлического алюминия, после чего производят разделение оксидной и солевой части шлака. Далее осуществляют помол солевого шлака в барабанной мельнице с водой и после фильтрации рассол упаривают, а шлак повторно направляют на помол. Измельчение солевого шлака производят по многостадиальной схеме и после его отмывки шлак складируют, (см. п. ФРГ N 2825806 от 13.06.78, МКИ C 22 B 7/04).

К недостаткам известного способа переработки алюминиевого шлака следует отнести высокие энергозатраты за счет упаривания рассола и многостадиального помола (обработки) шлака.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение - снижение энергозатрат за счет упрощения процесса переработки алюминиевого шлака.

Поставленная техническая задача достигается тем, что в известном способе переработки алюминиевого шлака, включающем измельчение, отделение металлического алюминия, разделение оксидной и солевой частей, последнее осуществляется путем его термообработки, например в аглочаше, при температуре выше температуры кипения солей.

Термообработка может быть осуществлена не только в аглочаше, но и других тепловых агрегатах, однако преимуществом аглопроцесса является то, что через материал продувается большое количество газов и удаление солей происходит более интенсивно.

Кроме того, термообработку ведут при температуре ниже температуры плавления оксидного компонента. Проведенные исследования (см. примеры 1-3) показали, что при более низких температурах скорость испарения солей снижается, а при температуре менее 1180^oC практически прекращается. Соль плавится без существенного испарения и значительно снижает газонепроницаемость слоя, что приводит к приостановлению процесса. При более высоких температурах происходит плавление оксидной части шлака с образованием хлоридно-оксидного расплава и испарение солей замедляется. Качество полученного спека получается неравномерным по содержанию солей. Таким образом, разделение солевой и оксидной частей шлака необходимо производить в интервале температур от 1360^oC - 1480^oC (температура кипения солей шлаков) до 1500 - 1800^oC (температура плавления оксидной части шлаков).

Предлагаемый способ осуществляли следующим образом.

Пример 1. Брали смесь солевой и оксидной частей алюминиевого шлака и измельчали до размеров частиц менее 0,5 мм с содержанием: KCl - 22%, NaCl - 13%, Al₂O₃ - 34%, SiO₂ - 3,5%, CaO - 1,9%, MgO - 4,8%, Zn - 0,6%, CuO - 0,4%, алюминий металлический - 11%, Fe₂O₃ - 2,6%, вода - остальное. Фракция + 0,5 мм представляла собой корольки металлического алюминия, которые возвращали на плавку. Далее производили отделение солевой части шлака, для чего шлак гранулировали с 4% по массе коксика фракции 1-3 мм и 5% по массе глиноземистого цемента и спекали в аглочаше диаметром 500 мм, высота слоя - 350 мм. Температура спекания - 1650^oC.

После спекания оксидная часть шлака содержала: Al₂O₃ - 71%, SiO₂ - 7,4%, MgO - 8,3%, CaO - 4,6%, Fe₂O₃ - 5,2%, ZnO - 0,4%, CuO - 0,9%, Na₂O + K₂O - 2,1%, Cl - 0,1%. Солевая часть шлака сконденсировалась в пылеосадительной камере (81%), циклоне (12%) и рукавном фильтре (5%), неучтенные потери - 2%. По содержанию нерастворимого остатка солевая часть шлака содержала от 8% в циклоне до 5% в пылеосадительной камере.

Солевую часть шлака вторично использовали для плавки вторичного алюминия из металлической части шлака, а оксидную часть шлака - в качестве заполнителя для огнеупорных бетонов.

Пример 2. Брали циклонную пыль плавки вторичного алюминия под солевым флюсом (26% NaCl + KCl, 59% - Al₂O₃, 2,3% - SiO₂, 2,6% MgO, Fe₂O₃ - 1,2%, ZnO - 0,8%, CuO - 0,1%, вода - остальное, материал по составу близок к фракции - 0,5 мм из примера 1, хотя формально и не является шлаком), смешивали с измельченным известняком (CaO - 51%) в соотношении 2:1, добавляли глиноземистого цемента - 8%, коксика - 6%, фракции 2-5 мм и окомковывали в бетономешалке гравитационного типа. Разделение оксидной и солевой частей шлака осуществляли в аглочаше диаметром 500 мм, высота слоя - 329 мм. Максимальная температура спекания составила 1490^oC, что выше температуры кипения солей ( -1400^oC), но ниже температуры плавления оксидного компонента (1560^oC).

После спекания оксидная часть шлака содержала Al₂O₃ - 47%, SiO₂ - 10,6%, MgO - 5,4%, CaO - 29%, Fe₂O₃ - 4,9%, ZnO - 0,8%, CuO - 0,9%, Na₂O + K₂O - 2,1%, Cl - 0,2 %. Полученный материал представляет собой клинкер глиноземистого цемента и может быть использован для изготовления огнеупорных бетонов с температурой службы до 1300^oC. Солевая часть циклонной пыли сконденсировалась в пылеосадительной камере (89%), циклоне (9%) и рукавном фильтре (1%). Эту пыль с содержанием нерастворимого остатка от 3-7% можно использовать для плавки алюминия (в качестве флюса).

Пример 3. Брали смесь солевой и оксидной части алюминиевого шлака содержанием: Al₂O₃ - 59,2%; KCl + NaCl - 19%; SiO₂ - 2,9%; MgO - 5,05%; CaO - 0,53%; Fe₂O₃ -0,72%; вода - остальное, измельчали до частиц < 0,5 мм, отделяли металлический алюминий (фракция + 0,5 мм - корольки металлического алюминия). Шлак гранулировали с 20% каустического магнезита, 12% - нефтекокса фракции - 2-3 мм. Разделение оксидной и солевой частей шлака осуществляем спеканием в аглочаше диаметром 420 мм, высота 500 мм. Температура термообработки в аглочаше составила 1780^oC, т.е. выше температуры кипения солей (1420^oC) и ниже температуры плавления оксидного компонента - 1850^oC.

После спекания оксидная часть шлака содержала: Al₂O₃ - 64%, SiO₂ - 3,9%, MgO - 24%, CaO - 0,89%, Fe₂O₃ - 1,28%, Na₂O + K₂O - 1,9%, Cl - 0,1 %, S - 0,15%, а солевая часть шлака сконденсировалась в пылеосадительной камере (86%), циклоне (9%) и рукавном фильтре (2%), неучтенные потери - 3%. Солевую часть шлака вторично использовали для плавки вторичного алюминия, а оксидную часть шлака - в качестве заполнителя для огнеупорных бетонов.

По сравнению с известными способами переработки алюминиевого шлака, предлагаемый способ требует минимальных капитальных затрат, так как в одном аппарате (аглочаше) происходит удаление из шлака солей и влаги. Кроме того, получаемый в процессе термообработки спек оксидной части может быть использован как сырье для производства огнеупорных бетонов.

Формула изобретения

1. Способ переработки алюминиевого шлака, включающий его измельчение, отделение металлического алюминия и разделение оксидной и солевой частей шлака, отличающийся тем, что измельченный шлак после отделения металлического алюминия подвергают гранулированию с топливом, после чего осуществляют разделение оксидной и солевой частей шлака путем испарения солей в процессе спекания гранулированного материала при температуре выше температуры кипения солей.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что спекание осуществляют при температуре ниже температуры плавления оксидного компонента.