Способ переработки отработанной угольной футеровки алюминиевых электролизеров
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия и глинозема, и может быть использовано при утилизации отработанной угольной футеровки алюминиевых электролизеров. Способ предназначен для переработки отработанной угольной футеровки, содержащей в основном углерод, пропитанный фтористыми соединениями алюминия и натрия. Угольную футеровку вводят в измельченном виде в качестве компонента в количестве 3-18 мас.% в глиноземсодуизвестняксодержащую шихту (пульпу) глиноземного производства. При этом известняк дозируют в шихту на образование CaF23CaO
2SiO2, CaF2, 2CaO
SiO2. Щелочь дозируют в шихту из условия обеспечения молекулярного соотношения Al2O3+Fe2O3/Na2O+K2O= 0,9-1,1. Шихту спекают. Полученный спек подвергают гидрохимической обработке по известным способам глиноземного производства для извлечения оксидов алюминия и щелочных металлов в виде глинозема, соды, поташа. Оставшийся после гидрохимической обработки твердый остаток - шлам в зависимости от состава направляют на производство цемента, силикатного кирпича, дорожное строительство. Изобретение позволяет обеспечить комплексную переработку отработанной угольной футеровки. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству глинозема и алюминия, и может быть использовано для переработки (утилизации) отработанной угольной футеровки алюминиевых электролизеров, содержащей более 30% углерода.
Отработанная угольная футеровка алюминиевых электролизеров (углеродные блоки, выломы, пропитанные фтористыми соединениями алюминия, натрия, спекшиеся с небольшим количеством шамотного кирпича), содержащая в основном более 30 мас.% углерода, фториды алюминия, натрия, ряд примесей, в том числе цианиды (~0,1-0,3%), является отходом электролизного производства алюминия. Известен способ переработки отработанной угольной футеровки алюминиевых электролизеров по патенту Австрии 341125, кл. С 25 С 3/08, опубликованному 25.01.78, заключающийся в том, что угольную футеровку, извлеченную из электролизеров, подлежащих капитальному ремонту, измельчают до размера кусков < 2-3 мм и прокаливают при 300-500oС 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%. Недостатком этого способа является то, что результатом переработки угольной футеровки является только выжигание углерода, разложение цианидов и перевод фторидов в водорастворимую форму. Известен способ переработки отработанной углеродистой футеровки алюминиевых электролизеров по патенту США 4763585, кл. F 23 G 5/00, опубликованному 16.08.88, 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 750-1200oС. 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. Недостатком данного способа является то, что для его осуществления необходимо сооружение довольно громоздкого и дорогостоящего отдельного производства; при проведении термической обработки при температурах около 1000oС происходит разложение и улетучивание фтористых соединений в формах HF, SiF4 и др., что усугубляет экологическое состояние окружающей среды. Практическим результатом этого способа является только окисление (выжигание) углерода и разложение (нейтрализация) цианидов. Известны предложения Ушакова Ю.А., Финкельштейна Л.И., Долгиревой К.И. ("Цветные металлы", 1978, 2, с.28-29), а также принятое за прототип предложение Арлюка Б. И. ("Усовершенствование процессов переработки алюминатно-щелочных нефелиновых спеков", М., 1978, стр.13, 14) о введении в качестве интенсифицирующих процесс спекания добавок в шихту для спекания глиноземного производства отработанных катодных блоков алюминиевых электролизеров, содержащих фтор и углерод в количестве, соответствующем в пересчете на фтор ~ 0,25% массы шихты. Недостатком этих предложений является то, что катодные блоки рассматриваются только как носитель фтора и углерода для интенсификации процесса спекания. Технической задачей изобретения является обеспечение комплексной переработки отработанной угольной футеровки алюминиевых электролизеров с использованием в технологическом процессе углерода футеровки, извлечением из футеровки ценных компонентов - оксидов алюминия, щелочных металлов, нейтрализацией цианидов, растворимых форм фторидов, использованием оставшегося после извлечения ценных компонентов и удаления (окисления) углерода остатков (шлама) в производстве цемента, силикатного кирпича или дорожном строительстве; улучшение экологического состояния окружающей среды путем переработки угольной футеровки в технологическом процессе производства глинозема с переделом спекания. Технический результат достигается тем, что в способе переработки отработанной угольной футеровки алюминиевых электролизеров, содержащей более 30% углерода, включающем смешивание ее с глиноземсодуизвестняксодержащей шихтой для спекания глиноземного производства и совместную термическую обработку, отработанную угольную футеровку алюминиевых электролизеров вводят в шихту для спекания в количестве 3-18 мас.%, при этом известняк в шихте дозируют на образование CaF2


Карбид алюминия - 5%
Цианиды - 0,2%
Углерод - Остальное
Результаты введения в качестве сырьевого компонента - ОУФ в состав нефелиновой содуизвестняксодержащей шихты представлены в таблице. Время выдержки при 1150oС - 1 час. Как следует из таблицы, введение ОУФ в нефелиновую шихту обеспечивает после спекания наряду с утилизацией ОУФ и повышение степени извлечения из шихты Аl2О3 и Na2O. Использование предлагаемого способа позволяет улучшить экологическое состояние окружающей среды путем связывания водорастворимых фтористых соединений в нерастворимые формы нейтрализации цианидов, извлечь из футеровки около 90% содержащихся в ней соединений алюминия и щелочных металлов, использовать в качестве восстановителя и энергоносителя содержащийся в ней углерод; твердый остаток - шлам после гидрохимической обработки использовать для производства цемента, силикатного кирпича или дорожного строительства, повысить экономическую эффективность производства глинозема и алюминия.
Формула изобретения



РИСУНКИ
Рисунок 1