способ переработки углеродистого шлама, выводимого из системы электролитического получения алюминия

Формула изобретения

1. Способ переработки углеродистого шлама, выводимого из системы электролитического получения алюминия, содержащего частицы углерода, различные фтористые соединения, криолит, глинозем, с влажностью до 40%, включающий его смешение с глинозем-соду-известняксодержащей шихтой глиноземного производства и совместную термическую обработку, отличающийся тем, что углеродистый шлам вводят в глинозем-соду-известняксодержащую шихту глиноземного производства в виде пульпы или в частично обезвоженном состоянии в количестве 2 - 10% по сухой массе, при этом известняк в шихте дозируют на образование CaF₂, CaF₂ 3CaO 2SiO₂, 2CaO SiO₂.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что соду (в пересчете на Na₂O) дозируют в шихту из условия обеспечения молекулярного соотношения:

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к производству алюминия и глинозема, и может быть использовано при утилизации углеродистого шлама, выводимого из системы электролитического получения алюминия.

Углеродистый шлам, выводимый из системы электролитического получения алюминия (хвосты флотации угольной пены, пыль и шлам газоочистки электролизного производства), содержащий в основном дисперсные частицы углерода, пропитанные криолитом, глинозем, с влажностью до 40% является отходом электролизного производства. Количество этого шлама, накопленное предприятиями алюминиевой промышленности России на 1.01.99 г. составляет суммарно ~ 2,4 млн.тонн и ежегодно увеличивается на 150 тыс. тонн.

Известен способ переработки углеродистого шлама, в частности хвостов флотации угольной пены по авторскому свидетельству СССР N 1141083, кл. C 04 B 33/00, опубликованному 85.02.23, который предусматривает с целью снижения температуры обжига при одновременном повышении прочности стеновой керамики введение в сырьевую смесь для изготовления керамики дополнительно глины - 15-20% и хвостов флотации угольной пены - отхода алюминиевого производства - 8-10%.

Известно предложение Арлюка Б. И. "Усовершенствование процессов переработки алюминатно-щелочных нефелиновых спеков", М., 1978, стр. 13, 14, принятое за прототип, о введении в качестве интенсифицирующих процесс спекания добавок в шихту для спекания глиноземного производства, в частности пыли электрофильтров и шламов газоочистки электролизеров, содержащих фтор, углерод и пр. в количестве, соответствующем в пересчете на фтор ~ 0,25% массы шихты.

Недостатком этого предложения является то, что эти вещества рассматриваются только как носители фтора и углерода для интенсификации процесса спекания.

Технической задачей является обеспечение комплексной переработки углеродистого шлама, выводимого из системы электролитического получения алюминия с использованием углерода шлама в технологическом процессе, извлечением из шлама оксидов алюминия, щелочных металлов, нейтрализацией растворимых форм фторидов, цианидов; использование оставшихся после извлечения ценных компонентов и удаления (окисления) углерода остатков в производстве цемента, силикатного кирпича, дорожном строительстве; улучшение экологического состояния окружающей среды путем переработки углеродистого шлама в технологическом процессе производства глинозема с переделом спекания.

Технический результат достигается тем, что согласно способу углеродистый шлам с доизмельчением или без него, в виде пульпы или частично обезвоженный с крупностью частиц менее 1 мм, вводят в сырьевую глинозем-соду-известняксодержащую шихту в количестве до 10% (по сухой массе), которую затем направляют в печь спекания (например, вращающуюся) глиноземного производства. Доизмельчение углеродистого шлама возможно совместно с измельчением сырьевых материалов (известняк и т.п.) при приготовлении шихты для спекания.

В вышеупомянутую шихту с углеродистым шламом известняк вводят в количестве, обеспечивающем связывание фтора и кремния шихты в виде куспидина - CaF₂3CaO2SiO₂, двукальциевого силиката - 2CaOSiO₂, фторида кальция - CaF₂.

Содержание щелочи для образования алюмината и феррита натрия (калия) корректируют по составу шихты перед спеканием, обеспечивая молекулярное соотношение



Углеродистый шлам, корректирующие состав пульпы добавки известняка и щелочи могут быть введены в нее в любом удобном по технологии месте перед спеканием.

При термообработке в печи спекания при температуре выше 1000^oС происходит взаимодействие компонентов шихты с образованием растворимого алюмината натрия, гидролизующегося феррита натрия, нерастворимых двухкальциевого силиката, фторида кальция, куспидина и других двойных, тройных соединений.

Углеродная составляющая шихты сгорает в печи, что обеспечивает снижение удельного расхода топлива, подаваемого в печь спекания на осуществление технологического процесса.

Под воздействием высоких температур происходит разложение (нейтрализация) цианидов с образованием азота, оксидов углерода и азота.

Полученную в печи спекания спекшуюся массу - спек - перерабатывают традиционными способами глиноземного производства с получением глинозема, содопродуктов, содощелочного раствора и твердого остатка - шлама.

Фтористые соединения, связанные в процессе спекания в нерастворимые формы, выводят в составе шлама, который в зависимости от состава направляют на производство цемента, силикатного кирпича (белитовый шлам), дорожное строительство.

Возможность осуществления способа проверена в лабораторных условиях; результаты исследований приведены в таблицах 1 и 2.

Как следует из таблицы 1, совместная переработка углеродистого шлама с сырьевой глиноземсодержащей шихтой глиноземного производства позволяет извлечь значительное количество оксидов алюминия и щелочных металлов из него одновременно с повышением общего извлечения этих компонентов из сырьевой глиноземсодержащей смеси. Из таблицы 2 следует, что ввод углеродистого шлама в сырьевую шихту приводит к снижению удельного выхода остатка после выщелачивания (шлама) по отношению к массе сухой шихты, уменьшая относительное количество отходов - остатка после выщелачивания.

Использование заявляемого способа позволит:

- улучшить экологическое состояние окружающей среды в местах расположения предприятий алюминиевой промышленности путем связывания вредных растворимых форм фторидов в нерастворимые малоопасные формы, нейтрализации, разложения опасных цианидов на безопасные азот и оксиды азота и углерода, ликвидации (или значительного сокращения) шламовых полей, обеспечения практически малоотходной технологии производства алюминия;

- извлечь из сырья и углеродистого шлама около 90% содержащихся в них соединений алюминия, щелочных металлов;

- использовать в качестве энергоносителя и восстановителя содержащийся в углеродистом шламе углерод;

- использовать твердый остаток после гидрохимической обработки спека-шлам в производстве цемента, силикатного кирпича, дорожном строительстве;

- повысить экономическую эффективность производства глинозема и алюминия.