Способ переработки алюминиевого шлака


 


Владельцы патента RU 2540317:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" (RU)

Изобретение относится к вторичной металлургии, в частности, к способу переработки алюминиевого шлака. Способ включает измельчение алюминиевого шлака, выделение металлического алюминия, смешивание остатка после выделения металлического алюминия с компонентом, содержащим окислы железа, спекание, разделение оксидной и солевой составляющей спека для выделения солевой составляющей оксида алюминия, которое ведут с использованием восходящего потока с переменным гидродинамическим режимом в пульсационной колонне, работающей в замкнутом цикле с коническим отстойником, при этом осветленный раствор отстойника возвращают в колонну для создания восходящего потока, а твердую фазу нижней разгрузки пульсационной колонны подвергают магнитной сепарации. В качестве компонента, содержащего окислы железа, используют отходы производства глинозема в виде красных шламов, при этом соотношение шлак алюминиевый - красный шлам выдерживают в пределах 1:1-5, а спекание ведут при температуре 800-900°С. Обеспечивается снижение энергозатрат и утилизация одновременно алюминиевого шлака и красного шлама. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии, а более конкретно к переработке шлаков вторичного производства алюминия, и может быть использовано на предприятиях цветной металлургии.

Известен способ переработки алюминиевых шлаков (пат. РФ № 13018613, 12.11.85., С22В 7/00), 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.

Известен так же 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 № 2825806 от 13.06.78, МКИ С22В 7/04).

К недостаткам представленных способов следует отнести высокие энергозатраты на упаривание рассола и наличие в оксидной составляющей шлака остаточного металлического алюминия.

Наиболее близким к заявляемому, принятым за прототип является способ (пат. РФ №2132398, 1999, МКИ С22В 7/04, С22В 1/16), включающий измельчение, отделение металлического алюминия, разделение оксидной и солевой частей, 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. При этом спекание осуществляют при температуре ниже температуры плавления оксидного компонента.

К недостаткам прототипа следует отнести высокие энергетические затраты, обусловленные высокой температурой испарения солевой составляющей.

Технической задачей изобретения является сокращение энергозатрат. Поставленная техническая задача достигается за счет того, что в способе переработки алюминиевого шлака, включающем его измельчение, выделение металлического алюминия, смешение со вторым компонентом, спекание, разделение оксидной и солевой составляющей, отличается тем, что второй компонент содержит окислы железа, а фракционирование оксидной, солевой и металлизированной составляющих осуществляют по плотности, крупности и магнитной восприимчивости.

В качестве второго компонента используют отходы производства глинозема - красные шламы, при этом соотношение компонентов шлак алюминиевый:второй компонент выдерживают в пределах 1:1-5, а спекание ведут при температуре 800-900°С.

Кроме того, предварительное фракционирование осуществляют в восходящем потоке с переменным гидродинамическим режимом, при скорости 20-50 м/час.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что алюминиевые шлаки вторичной переработки неизбежно содержат, кроме Al2O3 - хлориды щелочных металлов и остаточные количества алюминия в металлической форме до 8%. Последнее крайне затрудняет их возврат в глиноземное производство в качестве исходного сырья из-за высокой вероятности выделения водорода. Металлический алюминий, содержащийся в шлаке для заявляемого способа играет роль восстановителя оксидов железа в магнетит или элементарное железо. Кроме того, этот процесс экзотермический по своей природе, что обеспечивает его экономичность и возможность реализации в режиме самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. Спек, свободный от элементарного алюминия, может быть легко разделен на магнитную и немагнитную составляющие. Использование восходящего потока с переменным гидродинамическим режимом в качестве предварительной операции перед магнитной сепарацией преследует две цели: выделение солевой составляющей в раствор хлоридов щелочных металлов и отделение дисперсной составляющей оксида алюминия. Магнитный продукт концентрат с высоким содержанием железа - полноценный компонент сырья черной металлургии. Смесь обогащенная оксидом алюминия - возврат в глиноземное производство. Сумма хлоридов, выделенная из раствора - флюс для вторичной переработки алюминиевого лома.

Сущность заявляемого способа поясняется примерами.

Пример 1. Использована муфельная лабораторная печь сопротивления. 0,5 кг алюминиевого шлака состава: 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%, смешали в алундовом тигле с мелкодисперсным оксидом железа(III) в количестве 0,5 кг. Спекание вели в течение 0,5 часа. После охлаждения до комнатной температуры спек повергали магнитной сепарации. Продукты фракционирования исследовали на дифрактометре с высоким разрешением фирмы «Сименс». Результаты характерных режимов представлены в Таблице 1.

Таблица 1
Температура, °С Время, мин Фазы контроля процесса
1 700 30 Fe2O3, Al2O3, NaCl, KCl
2 800 30 Fe3O4, Fe, Fe2O3, Al2O3, NaCl, KCl
3 900 30 Fe3O4, Fe, Al2O3, NaCl, KCl
4 1000 30 Fe3O4, Fe, Al2O3, NaCl, KCl

Пример 2. Использована муфельная лабораторная печь сопротивления. В качестве второго компонента использовался красный шлам Богословского алюминиевого завода состава 40% Fe2O3, 10% SiO2, 14% CaO, 4% TiO2, 15% Al2O3, 4% Na2O. Магнитную сепарацию продуктов спекания осуществяляли с использованием барий-ферритовых магнитов. Результаты характерных опытов представлены в таблице 2.

Таблица 2
Соотношение компонентов Начальный разогрев, °С Выход магнитной фазы от теоретического, %
1 1: 1 600 35
2 1:2 700 41
3 1:3 800 75
4 1:4 900 75
5 1:5 900 77
6 1:6 1000 69

Пример 3. Для предварительного фракционирования спека использована пилотная лабораторная установка, представленная на фиг.1 Спек равномерными порциями загружался в пульсационную (1 - пульсатор) колонну (2), работающую в замкнутом цикле с коническим отстойником (3). Осветленный раствор отстойника возвращался в колонну для создания восходящего потока перистальтическим насосом (4). Твердая фаза нижней разгрузки пульсационной колонны подвергалась магнитной сепарации. Раствор, циркулирующий в системе колонна - отстойник, после насыщения выводился для упарки на кристалл. Результаты исследований представлены в таблице.4.

Таблица 4
Скорость, м/ч Содержание Fe Содержание Al Извлечение NaCl и KCl
1 17 51 43 83
2 20 55 47 85
3 50 56 49 86
4 55 49 48 83

Таким образом, реализация заявляемого технического решения приводит к снижению энергозатрат и обеспечивает утилизацию одновременно двух техногенных отходов: алюминиевого шлака вторичной переработки и красного шлама-отхода производства глинозема. Регенерированные продукты: металлизированный (железно-окисный) порошок-крупка, алюмосиликат возвратный и флюс (смесь хлоридов натрия и калия). Для реализации способа в промышленном масштабе на высокотемпературной стадии процесса могут быть использованы вращающиеся трубчатые печи.

1. Способ переработки алюминиевого шлака, включающий его измельчение, выделение металлического алюминия, спекание, разделение оксидной и солевой составляющей, отличающийся тем, что перед спеканием остаток после выделения металлического алюминия смешивают с компонентом, содержащим окислы железа, разделение оксидной и солевой составляющей спека для выделения солевой составляющей оксида алюминия ведут с использованием восходящего потока с переменным гидродинамическим режимом в пульсационной колонне, работающей в замкнутом цикле с коническим отстойником, при этом осветленный раствор отстойника возвращают в колонну для создания восходящего потока, а твердую фазу нижней разгрузки пульсационной колонны подвергают магнитной сепарации.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве компонента, содержащего окислы железа, используют отходы производства глинозема в виде красных шламов, при этом соотношение шлак алюминиевый - красный шлам выдерживают в пределах 1:1-5, а спекание ведут при температуре 800-900°С.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к утилизации металлосодержащих отходов с содержанием железа 15% и более, таких как шлаки медного и никелевого производства, шламы флотации медной руды и подобные материалы, и может быть использовано при производстве строительных материалов и извлечении металла.

Изобретение относится к металлургии. Способ извлечения металлов из шлаков, содержащих частицы из стали или железа, с зернистостью до 150 мм включает сухое измельчение шлака, дезагломерацию, классификацию и сортировку с формированием металлической фракции и, по крайней мере, одной силикатной фракции.
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке титансодержащего шлака на титано-алюминиевый сплав. Способ включает приготовление шихты смешением титансодержащего шлака с алюминием и кальцийсодержащим материалом, в качестве которого используют фторид кальция и кальций, или фторид кальция и оксид кальция, или фторид кальция и смесь кальция и оксида кальция, при поддержании в шихте соотношения диоксид титана:порошок алюминия:кальций и/или оксид кальция:фторид кальция по массе 1:(0,58-1,62):(0,28-1,1):(0,09-0,32), восстановительную плавку шихты при температуре 1450-1750°С и отделение сплава от шлака.

Изобретение относится к способу переработки алюминиевых шлаков. Способ включает переработку алюминиевых шлаков в электрошлаковой печи, содержащей тигель с донным электродом - катодом и верхним электродом - анодом.

Изобретение относится к металлургии. Cпособ получения слитков на основе оксинитридов титана состава TiN0,35-0,7O0,4-0,6 включает сжигание титансодержащей шихты в реакторе самораспространяющегося высокотемпературного синтеза в атмосфере азота под давлением 40-150 атм.
Изобретение относится к способу извлечения металлов, в частности редкоземельных металлов и марганца, из силикатных шлаков. Способ включает измельчение шлака и выщелачивание.
Изобретение относится к области извлечения чистого пентаоксида ванадия из шлака, полученного при его производстве. В данном способе берут предварительно измельченный ванадийсодержащий шлак, сплавляют его с едким натром с получением метаванадата натрия.
Изобретение относится к металлургии. Способ переработки отвального конверторного шлака производства никеля включает дробление указанного шлака в шаровой мельнице и просеивание его через сито с размером ячейки 1 мм.

Изобретение относится к горной, металлургической и строительной промышленности и может быть использовано при утилизации шлаков ферросплавного производства. В способе дробление шлака осуществляют до фракции -10,0+0,0 мм с последующим его грохочением на три фракции: -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм, причем фракцию -10,0+1,0 мм подвергают дополнительному дроблению и возвращают на грохочение, затем каждую из двух фракций: -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм раздельно сушат, а затем двумя разделенными потоками подвергают сначала электросепарации с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции, затем каждую из полученных фракций подвергают последовательно сначала слабомагнитной, а затем сильномагнитной сепарации с выделением сильномагнитной фракции в виде железного скрапа и крупной и мелкой фракций металлической фазы ферросплавов и выделением немагнитной непроводниковой фракции в виде высокоглиноземистого концентрата.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способу извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов. Способ включает химико-термическую обработку шлаков, содержащих 0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта в виде окислов и 2-10% серы.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть применено для обеднения медных шлаков. Способ обеднения медных шлаков включает обработку шлака оксидом кальция в присутствии восстановителя при повышенной температуре. При этом массовое отношение медного шлака к углероду твердого углеродистого восстановителя составляет 1:(0,05-0,09). Поверхность смеси продувают кислородсодержащим окислителем с использованием верхнего непогружного дутья c расходом кислородсодержащего окислителя в количестве, определяемом по содержанию в нем кислорода, 50-100 кг на тонну шлака. Техническим результатом является снижение содержания цветных металлов в обедненном шлаке и упрощение процесса за счет устранения сложности, связанной с подготовкой смеси соединений щелочноземельного металла и восстановителя и их загрузкой. 1 табл., 1 ил.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способам переработки печных отвальных никелевых шлаков для получения товарного ферроникеля и литейного чугуна марок Л1-Л6. Предварительно просушенный печной отвальный никелевый шлак смешивают с углеродсодержащим восстановителем в количестве 3-10% от массы шлака, полученную смесь расплавляют в факельной печи и после расплавления упомянутой смеси производят выпуск из печи ферроникеля, содержащего более 5% никеля, в ковш, после окончания выпуска для десульфурации в ковш вводят железо-магниевую лигатуру в количестве, необходимом для обеспечения допустимого содержания серы в ферроникеле, затем на оставленный в печи шлак добавляют углеродсодержащий восстановитель в количестве 10-20% от массы шлака и производят последующее его расплавление с получением литейного чугуна марок Л1-Л6. Изобретение позволяет комплексно и безотходно перерабатывать отвальные никелевые шлаки с получением трех товарных продуктов - ферроникеля, литейного чугуна и клинкера. 1 табл.

Изобретение относится к области извлечения цветных металлов из шлака. Устройство для сжатия горячего шлака цветного металла содержит размещенные в корпусе раму со сжимающей шлак головкой, выполненной со штоком гидроцилиндра, изложницу для сбора отжатого из шлака цветного металла и шлаковницу, выполненную в донной части с одним или несколькими сквозными дренажными отверстиями и установленную сверху на изложницу. Корпус имеет двери, снабженные вакуумным уплотнением. В корпусе выполнено по меньшей мере одно сквозное отверстие с соединением для подключения вакуума. Обеспечивается увеличение извлечения цветного металла из шлака. 7 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к пирометаллургической переработке меднолитейных шлаков. Готовят шихту, содержащую шлак, графитированный коксик в количестве 10% от массы шлака, медный коллектор и карбонаты щелочных и щелочно-земельных металлов в качестве активатора процесса восстановления при расходе медного коллектора 0,1-0,3 от массы шлака. Шихту плавят при температуре 1000-1300°C в индукционной тигельной печи с размещенным в полости тигля индуктивным разогревателем в виде графитового стержня диаметром 0,1-0,2 от диаметра тигля или кусков графита в количестве 1-5% от объема тигля. Обеспечивается наиболее полное извлечение меди и компонентов медных сплавов из шлаков с минимальными потерями легколетучих элементов. 2 з.п. ф-лы, 2 ил., 14 пр.

Изобретение может быть использовано в металлургии. Способ переработки бериллийсодержащих отходов производства медно-бериллиевой лигатуры включает плавление с флюсом, выдержку расплава и последующее разделение продуктов плавки с получением металлической фазы и вторичного шлака. Процесс плавления ведут при температуре 1250-1350°C с выдержкой расплава 15-30 мин. В процессе плавления шихты в качестве флюса используют комбинированный фторщелочной флюс. В качестве фторагента при этом берут отход производства металлического бериллия - фторид магния. В качестве щелочного агента используют соду. Соотношение компонентов флюса от исходной массы отходов следующее: фторид магния 15-50%, сода 5-20%. По окончании процесса плавления проводят раздельный слив сначала более легкого вторичного шлака, затем металлической фазы. Металлическую фазу используют как оборотный продукт при выплавке медно-бериллиевой лигатуры. Полученный вторичный шлак перерабатывают методом плавления с флотоконцентратами с получением гидроксида бериллия, а затем металлического бериллия. Изобретение позволяет организовать безотходную технологию и улучшить состояние окружающей среды. 1 з.п. ф-лы, 3 ил., 5 табл., 2 пр.

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к переработке отвального металлургического шлака. Установка для переработки шлака содержит бункер, устройство для извлечения «коржей» и кусков шлака более 350 мм и шаровую мельницу. При этом она снабжена транспортером для извлечения «корольков», имеющим на рабочей поверхности магнитные элементы, состоящие из подвижного и неподвижного наборов постоянных магнитов, размещенных в двух параллельных плоскостях. Магнитные элементы транспортера для извлечения «корольков» имеют магнитный поток с коэрцитивной силой от 900 до 1300 кА/м. На ведомой ветви транспортера установлены выключатель для замыкания магнитного потока, причем ведомый шкив снабжен планетарно расположенными неприводными роликами в количестве от трех до восемнадцати, и включатель для размыкания магнитного потока. Установка также снабжена вальцами для измельчения низкомагнитного материала отвального металлургического шлака до величины 0-1,0 мм, дозатором и стеллажами, рабочая поверхность которых снабжена магнитными элементами с коэрцитивной силой от 1900 кА/м до 3000 кА/м. Стеллажи размещены под углом от 0° до 75° к вертикали. Обеспечивается снижение расхода электроэнергии и практически полное извлечение железа и железосодержащих веществ из отвального металлургического шлака. 3 ил.
Изобретение относится к переработке шлаков при выполнении доменной плавки титаномагнетитовых концентратов. В шлаковую чашу доменной печи подают полученный в процессе доменной плавки титаномагнетитовых концентратов жидкий горячий доменный шлак, содержащий двуокись титана TiO2 и глинозем Al2O3, подают восстановитель и флюс, из полученного расплава проводят восстановление железа, титана и кремния и сливают шлак. В качестве восстановителя используют ферроалюминий или металлический алюминий, утяжеленный железом, или смесь ферроалюминия с металлическим алюминием, утяжеленным железом, с плотностью в интервале от значения плотности жидкого доменного шлака до 5,5 кг/дм3 и содержанием металлического алюминия в количестве, превышающем в (0,6÷2,5) раза стехиометрическое количество металлического алюминия. Обеспечивается повышение степени извлечения титана из исходного доменного шлака, снижение затрат энергии на извлечение титана, снижение расхода алюминия в составе восстановителя при получении сплава железа, титана и кремния, попутное получение конечного шлака с содержанием глинозема не менее 35 мас.% в виде клинкера для производства глиноземистых цементов. 6 з.п. ф-лы, 1 пр.
Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть наиболее эффективно использовано при переработке вскрытием шлаков, содержащих тяжелые цветные металлы, железо, кремний и серу. Способ включает выщелачивание шлака при повышенной температуре путем равномерной загрузки шлака в раствор соляной кислоты с образованием пульпы и ее выдержки с переводом цветных металлов и железа в жидкую фазу, а диоксида кремния в твердую фазу. Затем проводят разделение жидкой и твердой фаз. При этом перед загрузкой шлак измельчают до крупности частиц не более 100 мкм. Выщелачивание ведут в присутствии окислителя при величине окислительно-восстановительного потенциала, равной 350-450 мВ. После отделения твердой фазы осуществляют ее промывку при Т:Ж=1:5-30. Техническим результатом является обеспечение стабильно высоких показателей извлечения в раствор цветных металлов и железа и получение диоксида кремния, содержащего не более 2,9% суммы металлов и не более 0,6% хлора, а также улучшение условий труда. 6 з.п. ф-лы, 7 пр.

Изобретение относится к способу обработки образующихся при производстве алюминия алюминиевых шлаков в форме съемов или алюминиевых соляных шлаков. В способе образующийся в процессе плавления алюминиевый шлак с герметизацией от окружающей атмосферы подают на расположенный в снабженном отсасывающими устройствами кожухе охладительный конвейер, первый примыкающий к подаче алюминиевого шлака участок которого продувают инертным газом, а на втором участке которого осуществляют дальнейшее охлаждение алюминиевого шлака при доступе воздуха, причем длины первого и второго участков охладительного конвейера выполняют таким образом, что на первом участке алюминиевый шлак охлаждают до температуры от 600°С до 300°С, при которой алюминиевый шлак не подвержен химическим изменениям при доступе атмосферного кислорода, и на втором участке осуществляют охлаждение до температуры, при которой охлажденный алюминиевый шлак после выхода из охладительного конвейера может передаваться далее для последующей регенерации доли алюминия в алюминиевом шлаке. Обеспечивается повышение эффективности охлаждения шлака и снижение расхода инертного газа. 10 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к металлургии, в частности к переработке отвальных никельсодержащих шлаков. Способ получения ферроникеля из отвальных печных шлаков с низким до 0,02-0,03 мас. % содержанием фосфора включает измельчение шлака в количестве 80-95% до фракции менее 5 мм, сушку и обжиг. В конце процесса обжига шлак смешивают с предварительно дробленым ферромарганцем ФМн 88 такой же фракции, взятым в количестве 5-20%. Полученный огарок расплавляют, затем выпускают железистый шлак для дальнейшей переработки, а полученный ферроникель разливают в изложницы. Техническим результатом является получение товарного ферроникеля из отвальных печных шлаков никелевого комбината. 2 табл.
Наверх