Способ переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия

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 фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия. Способ переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия включает выщелачивание отходов раствором каустической щелочи с разделением продукта на осадок и раствор с последующей подачей раствора на производство фтористых солей. Выщелачивание отходов ведут раствором каустической щелочи с концентрацией 12,6÷25,0 г/дм3 при температуре 75÷95°C в течение 0,5÷4,0 часов. Осадок после выщелачивания направляют на сгущение, фильтрацию и сушку с получением углеродного продукта. При этом раствор после фильтрации возвращают на сгущение. Техническим результатом является утилизация фторуглеродсодержащих отходов с высоким процентом извлечения фтора. 3 з.п. ф-лы.

 

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 технологии переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия.

Известен способ переработки твердых отходов шламового поля алюминиевого производства, заключающийся в спекании шлама, измельчении и выщелачивании спека водой и фильтровании пульпы, в котором шлам спекают без предварительной отмывки от сульфатов и карбонатов. При этом шлам спекают при постоянном доступе воздуха при 750-850°C в течение 20-40 минут, спек измельчают и выщелачивают водой при соотношении Т:Ж от 1:3 до 1:5, твердый осадок, содержащий криолит и глинозем, после сушки при 100-150°C в течение 30-60 минут используют в качестве сырья для производства алюминия, а раствор, содержащий гидроалюминат натрия, используют в качестве щелочного коагулянта (патент EA №003660, C22B 7/00, опубл. 28.08.2003).

К недостаткам данного способа следует отнести:

- энергетически высокозатратный процесс;

- способ не позволяет в полной мере извлечь ценные компоненты.

Также известен способ переработки фторсодержащих отходов производства алюминия электролизом, включающий выщелачивание отходов производства алюминия при температуре 50-100°C раствором сульфата алюминия с концентрацией 40-165 г/л с разделением твердой и жидкой фаз. (патент RU 2092439, C01F 7/54, C22B 3/04, опубл. 10.10.1997).

К недостаткам данного способа следует отнести использование сульфата алюминия, концентрация которого не позволит достичь высокой степени извлечения фтора.

В качестве ближайшего аналога (прототипа) выбран способ переработки твердых фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия, включающий обработку твердых фторуглеродсодержащих отходов водным раствором каустической щелочи с концентрацией 25-35 г/дм3 при температуре 60-90°C, далее продукт разделяют на осадок и раствор с последующей подачей раствора в производство фторсолей. Осадок после выщелачивания обрабатывают водным 1,0-1,5% раствором органической кислоты при температуре 60-80°C, разделяют продукт на раствор и осадок. Раствор подают в производство фтористых солей, а углеродистый осадок направляют на производство углеродсодержащей продукции. При обработке отходов раствором каустической щелочи, предпочтительно, поддерживают соотношение Ж:Т равным 10:1, а в качестве органической кислоты может быть использована щавелевая кислота (Патент RU 2429198, C01F 7/54, C22B 7/00, опубл. 20.09.2011).

К недостаткам ближайшего аналога (прототипа) следует отнести необходимость использования кислотостойкого оборудования, что усложняет технологический процесс, а также большое количество переделов, связанных с увеличением растворооборота на предприятии.

Задачей изобретения является разработка технологически простого способа переработки фторуглеродсодержащих отходов с получением углеродсодержащего материала, пригодного для применения в смежных отраслях промышленности, а также раствора, содержащего ценные компоненты и направляемого на производство криолита.

Техническим результатом изобретения является утилизация фторуглеродсодержащих отходов, обеспечивающего высокий процент извлечения фтора.

Технический результат достигается благодаря тому, что в способе переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, включающем выщелачивание отходов раствором каустической щелочи с разделением продукта на осадок и раствор с последующей подачей раствора в производство криолита, согласно изобретению, выщелачивание отходов ведут раствором каустической щелочи с концентрацией 12,6÷25,0 г/дм3 при температуре 75-95°C в течение 0,5-4,0 часов, а осадок после выщелачивания направляют на сгущение, фильтрацию и сушку с получением углеродсодержащего материала, при этом раствор после фильтрации повторно возвращают на сгущение.

Способ дополняют частные случаи его реализации.

Перед выщелачиванием отходы могут подвергать дроблению, измельчению и магнитной сепарации. При выщелачивании углеродсодержащих отходов каустической щелочью поддерживают соотношение Ж:Т, равное 6÷9:1.

Сгущение осадка после выщелачивания ведут при температуре 70÷80°C при соотношении Ж:Т, равном 1,5÷2:1

От ближайшего аналога переработки твердых фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия в заявляемом способе предусмотрены следующие отличия:

- возможность переработки крупнотоннажного отхода - отработанной угольной футеровки с получением криолита и углеродсодержащего материала;

- отсутствие многостадийных переделов обработки;

- осадок, полученный после разделения и фильтрации, не обрабатывается органической кислотой, а сушится и направляется потребителю;

- извлечение фтора при выщелачивании отработанной угольной футеровки составляет не менее 80%.

Кроме того, предложенный способ отличается от аналога тем, что Ж:Т процесса выщелачивания отработанной угольной футеровки составляет 6÷9:1 и концентрация в реакционной зоне щелочного раствора составляет 12,6÷25,0 г/дм3.

Сущность предложенного способа заключается в следующем.

Фторуглеродсодержащие отходы (шлам газоочистки, хвосты флотации угольной пены, отработанная угольная футеровка, пыль электрофильтров, а также отходы со шламовых полей) направляют на выщелачивание раствором каустической щелочи (NaOH).

Приготовление раствора каустической щелочи производят в мешалке, путем смешения расчетного количества раствора NaOH (42%) и технической воды. Приготовленный раствор дозируют в мешалку, куда подаются также фторуглеродсодержащие отходы. Процесс выщелачивания ведут при температуре 75÷95°C в течение 0,5-4,0 часов и Ж:Т процесса составляет 6÷9:1 с концентрацией NaOH 12,6÷25,0 г/дм3.

Снижение концентрации раствора каустической щелочи ниже 12,6 г/дм3 и температуры ниже 75°C приведет к снижению извлечения фтора. Повышение температуры выщелачивания свыше 95°C и концентрации выше 25,0 г/дм3 приведет к повышенному расходу энергии и не повлияет на степень извлечения фтора. В зависимости от содержания фтора во фторуглеродсодержащих отходах выщелачивание ведут от 0,5 до 4-х часов. Выщелачивание отходов менее 0,5 часа приведет к снижению извлечения фтора, а увеличение времени свыше 4-х часов приведет к увеличению расхода каустической щелочи и снижению эффективности процесса выщелачивания.

После выщелачивания пульпа откачивается на сгущение, где происходит разделение фаз и осветление раствора. Сгущение ведут при температуре 70÷80°C и соотношении Ж:Т в сгущенном шламе 1,5÷2:1.

Слив сгустителя (раствор) направляется на производство фтористых солей, а сгущенный шлам откачивается на фильтрацию. Полученный кек углеродного материала направляется на сушку, после чего поступает в накопительный бункер для последующей отгрузки потребителю.

В зависимости от содержания фтора во фторуглеродсодержащих отходах варьируются технологические параметры процесса с целью эффективного его проведения и достижения высоких результатов извлечения фтора.

Частный случай реализации предлагаемой технологии.

Демонтированная и отделенная от металлолома, блюмсов и алюминиевого скрапа и подвергшаяся магнитной сепарации футеровка (для улавливания металлических предметов) из цеха капитального ремонта электролизеров доставляется автотранспортом на участок переработки отходов и сгружается в бункер щековой дробилки со сложным качанием щеки. Дробленый материал направляется в действующую дробилку, где происходит мелкое дробление материала до крупности 20-30 мм. Размер куска материала, поступающего в дробилку, не должен превышать 200 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 т/час, угольная футеровка поступает в шаровые мельницы, работающие в замкнутом цикле со спиральными классификаторами. Измельчение материала происходит при соотношении Ж:Т=2,5÷2:1 (по массе). Для поддержания заданного Ж:Т в мельницу подается техническая вода. Наличие щелочи в воде не более 1 г/дм3.

Размол ведется до получения готовой пульпы с крупностью не менее 95% - 200 мкм.

Выщелачивание измельченного материала производят раствором каустической щелочи 12,6÷25,0 г/дм3 (с учетом разбавления конденсатом пара, подаваемого на нагрев и выдержку пульпы) в мешалке.

Приготовление раствора NaOH ведется в мешалке путем смещения расчетного количества раствора крепкого едкого натра (42%) и технической воды до получения концентрации по Na2O кауст. 30-32 г/дм3 в готовом щелочном растворе.

Приготовление более крепкого раствора каустической щелочи обусловлено ведением процесса измельчения футеровки на технической воде и использования контактного нагрева при выщелачивании и обескремнивании. В случае изменения параметров пара (увеличения или снижения расхода пара) необходимо провести корректировку концентрации крепкого раствора каустической щелочи, подаваемого через расходомер на выщелачивание для получения в реакционной зоне 12,6÷25,0 г/дм3 каустической щелочи. Дозировку щелочного раствора ведут в мешалку.

Параметры выщелачивания:

- температура в реакторе - не ниже 80°C;

- продолжительность процесса - не менее 2 часов;

- Ж:Т в реакторе с учетом вводимого на нагрев пара (конденсата) - 7,5 (по массе);

- доля выноса твердой фазы из реактора ранее заданного времени не более 2 масс. %;

- выщелачивание фтора из футеровки составляет не менее 80,0% (потери фтора связаны с наличием в демонтированной футеровке ~7 масс. % флюорита (CaF2), инертного в щелочной среде);

- выщелачивание Na2O из футеровки составляет не менее 90,0%;

- жидкая фаза пульпы после выщелачивания содержит не менее 20 г/дм3 NaF.

Ведение выщелачивания при заданных параметрах по температуре, концентрации каустической щелочи и времени выдержки более 2,5 часов позволяет получить хорошо обескремненный раствор с содержанием SiO2 не более 0,1 г/дм3.

После выщелачивания пульпа откачивается на сгущение в сгуститель.

В сгустителе, где производят разделение фаз и осветление раствора под действием гравитационной силы без использования синтетических коагулянтов или флокулянтов. В сгуститель также подается возвратный поток с узла фильтрации углеродного шлама.

Слив сгустителя поступает на всасывающий патрубок насоса, а затем направляется в реактор производства фтористых солей.

Параметры сгущения пульпы и осветления раствора:

- температура процесса - 70÷80°C;

- Ж:Т в сгущенном шламе = 1,5÷2:1 (по массе);

- скорость слива осветленной части - 1 м32×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 углеродного материала 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.

Изобретение позволит не только перерабатывать отработанную угольную футеровку с вовлечением растворов в получение фтористых солей, а также углеродсодержащего материала, 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.

1. Способ переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия, включающий выщелачивание отходов раствором каустической щелочи с разделением продукта на осадок и раствор, подачу раствора на производство фтористых солей, отличающийся тем, что выщелачивание отходов ведут раствором каустической щелочи с концентрацией 12,6÷25,0 г/дм3 при температуре 75÷95°C в течение 0,5÷4,0 часов, осадок после выщелачивания направляют на сгущение, фильтрацию и сушку с получением углеродного продукта, при этом раствор после фильтрации возвращают на сгущение.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед выщелачиванием фторуглеродсодержащие отходы подвергают дроблению, измельчению и магнитной сепарации.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при выщелачивании фторуглеродсодержащих отходов каустической щелочью поддерживают соотношение Ж : Т, равное 6-9:1.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что сгущение осадка после выщелачивания ведут при температуре 70-80°C при соотношении Ж : Т, равном 1,5-2:1.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу переработки фторсодержащих отходов электролитического производства алюминия. .

Изобретение относится к цветной металлургии и способу электролитического получения алюминия. .

Изобретение относится к способу производства первичного алюминия электролизом Al2S3 . .

Изобретение относится к электролитическому получению алюминия. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия электролизом криолит-глиноземного расплава. .
Изобретение относится к электролитическому получению алюминия и может быть использовано при определении состава электролита и регулировании технологических параметров процесса.
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в технологии производства алюминия электролитическим способом из криолит-глиноземного расплава.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к электролитическому получению алюминия с использованием электролита на основе литиевого криолита с добавлением калиевого криолита или калиевого и натриевого криолита.
Изобретение относится к электролитическому получению алюминия, в частности к электролиту для получения алюминия. .

Изобретение относится к способам получения литийсодержащих фтористых солей, которые могут быть использованы в качестве комплексных добавок при производстве алюминия электролизом расплавленных солей.

Изобретение относится к способу переработки германийсодержащего сырья, в качестве которого используют уголь или лигнит. Термическую обработку сырья проводят в две стадии для извлечения дополнительно к германию иттрия и скандия.

Изобретение относится к способу переработки германийсодержащего сырья, в котором в качестве германийсодержащего сырья используют уголь или лигнит. Первоначально проводят высокоскоростную вихревую термоактивацию исходного сырья при 120-220°C продуктами сжигания генераторного газа при 600-800°C и коэффициенте избытка воздуха α=1.1-1.05 с получением твердого остатка.

Изобретение относится к получению заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава. Способ включает горячее прессование порошка в вакууме с пропусканием высокоамперного тока через пресс-форму и прессуемый порошок при температуре 1320°С в течение 3 минут.

Изобретение относится к получению вольфрамотитановых твердых сплавов. Шихта содержит порошок карбида вольфрама и карбида титана в виде продукта электроэрозионного диспергирования отходов твердого сплава марки Т15К6, который получен в керосине и дистиллированной воде и имеет средний размер частиц 19,692 мкм и 5,118 мкм соответственно.

Изобретение относится к получению алюминиевого нанопорошка из отходов электротехнической алюминиевой проволоки, содержащих не менее 99,5 % алюминия. Ведут электроэрозионное диспергирование отходов в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 95 - 105 Гц, напряжении на электродах 90 - 10 В и емкости конденсаторов 65 мкФ с последующим центрифугированием раствора для отделения крупноразмерных частиц от нанопорошка.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства железа, цинка, меди, никеля, кобальта и других металлов. Способ включает приготовление исходной ванны шлакового расплава путем заполнения мобильной емкости шлаками, выпускаемыми из различных металлургических агрегатов.

Группа изобретений относится к переработке использованных электронных плат. Осуществляют механическое удаление навесных деталей с использованных электронных плат, получая первый промежуточный продукт из удаленных навесных деталей и облегченных плат с деталями монтажа и микромонтажа, выделяют в первом троммеле из упомянутого первого промежуточного продукта упомянутые облегченные платы с деталями монтажа и микромонтажа, выполняют в активаторе химическое растворение припоя с упомянутых облегченных плат, получая суспензию растворенного припоя и твердую фазу из деталей монтажа и микромонтажа и пластмассовых основ плат, отделяют во втором троммеле суспензию растворенного припоя от упомянутой твердой фазы, разделяют упомянутую твердую фазу на упомянутые пластмассовые основы плат и на элементы, содержащие благородные металлы, и направляют разделенные элементы на извлечение из них соответствующих благородных металлов и передают пластмассовые основы плат на утилизацию.

Изобретение относится к получению алюминия и может быть использовано в цветной металлургии. Способ переработки отработанной углеродсодержащей футеровки алюминиевого электролизера включает измельчение футеровки, выщелачивание водным раствором каустической соды, разделение жидкой и твердой фаз пульпы, обработку раствора с выделением фтористого продукта.

Изобретение относится к алюминотермическому получению ферротитана, содержащего 28-40 мас.% титана. Шихта содержит концентрат ильменитовый, содержащий 59-65 мас.% TiO2, дробленый электропечной титаносодержащий шлак, содержащий 54-59 мас.% TiO2, дробленый шлак производства ферротитана, содержащий 17-21 мас.% TiO2, алюминий вторичный, известь с содержанием углерода не более 0,3%, окалину железную, ферросилиций 65%-ный и стальной лом.
Изобретение к способу извлечения золота из упорных руд и техногенного минерального сырья Способ заключается в том, что при агломерации в массу сырья подают электроактивированный концентрированный раствор цианидов щелочных металлов, а после получения окатышей - подогретый сжатый воздух, в который после удаления основной части влаги из окатышей закачивают химически активные газы.

Изобретение относится к способу вскрытия шеелитовых концентратов растворами NaOH в открытых сосудах без применения автоклавов. Способ включает предварительную механообработку исходного сырья и последующую обработку активированного материала указанным раствором.

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 фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия. Способ переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия включает выщелачивание отходов раствором каустической щелочи с разделением продукта на осадок и раствор с последующей подачей раствора на производство фтористых солей. Выщелачивание отходов ведут раствором каустической щелочи с концентрацией 12,6÷25,0 гдм3 при температуре 75÷95°C в течение 0,5÷4,0 часов. Осадок после выщелачивания направляют на сгущение, фильтрацию и сушку с получением углеродного продукта. При этом раствор после фильтрации возвращают на сгущение. Техническим результатом является утилизация фторуглеродсодержащих отходов с высоким процентом извлечения фтора. 3 з.п. ф-лы.

Наверх