способ переработки солевых алюмосодержащих шлаков с получением покровных флюсов и алюминиевых сплавов-раскислителей

Формула изобретения

Способ переработки солевых алюмосодержащих шлаков, включающий дробление, измельчение, водное выщелачивание, фильтрацию пульпы, выпаривание солевого раствора, сушку оксидного осадка и его электролиз, отличающийся тем, что оксидный осадок загружают в электролизер 6÷8 раз в сутки в количестве 3,1÷4,9% от массы электролита, растворяют во фторидном электролите, содержащем NaF и АlF ₃ с криолитовым отношением 1,8÷2,2 и проводят электролиз с получением сплава-раскислителя, содержащего, мас.%: Аl - 83÷95, Si - 3÷12, Fe - 2÷5.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способу получения сплавов на основе алюминия электролизом хлоридно-фторидных расплавов путем катодного восстановления всех компонентов сплава, а также к переработке шлаков алюминиевого сырья в роторных, отражательных или индукционных печах.

Известен способ извлечения алюминия из шлаков путем механического воздействия на шлак в роторной печи при ее вращении (RU 2194778 С2, кл. С22В 7/04, опубл. 20.12.2002). Для более полного извлечения алюминия после его слива в печь загружают фториды щелочных металлов, в частности криолит, или смесь фторидов и хлоридов щелочных металлов. После обработки шлаков по данному способу не изменяется структура шлаков, в них остается довольно большое количество алюминия и присутствует часть добавляемых солей, поэтому необходима дальнейшая переработка вторичных шлаков.

Известен способ переработки шлака алюминиевого производства с получением глиноземсодержащего сырья, включающий измельчение шлака, разделение его на фракции, водное выщелачивание измельченного шлака, фильтрацию раствора с разделением солевого раствора и твердого остатка, выпаривание солевого раствора, сушку и обжиг твердого остатка (RU 2215048 С1, кл. С22В 7/04, опубл. 27.10.2003). Перед выпариванием солевого раствора дополнительно выполняют тонкую фильтрацию солевого раствора. Перед сушкой и обжигом твердого остатка выполняют отмывку твердого осадка от солей. При этом водное выщелачивание проводят при температуре воды 25-50°С и соотношении 1:1 по массе воды и измельченного шлака. Недостатком данного способа является то, что получаемый глиноземсодержащий продукт не перерабатывается. Авторы предлагают использовать этот продукт в качестве сырья для получения глинозема по полному технологическому циклу, а затем из полученного оксида алюминия получать металлический алюминий. Такая схема использования глиноземсодержащего продукта существенно усложняет процесс получения из него алюминия, способствует накоплению отходов глиноземного производства, например красного шлама, а другие ценные компоненты исходного шлака не извлекаются.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ производства алюминиево-кремниевого сплава электролизом оксидного сырья в расплаве криолита с использованием производственных отходов тепловых электроцентралей, содержащих глинозем и кремнезем (RU 2065510 С1, кл. С25С 3/36, опубл. 20.08.1996). Технология получения алюминиево-кремниевого сплава ничем не отличается от способа получения алюминия, то есть загрузка сырья 3-4 раза в сутки в количестве 5-8% от массы электролита при криолитовом отношении 2,6÷2,8. Способ расширяет сырьевую базу производства алюминиево-кремниевых сплавов. Однако в нее не входят отходы переработки алюмосодержащих шлаков.

Целью настоящего изобретения является создание способа переработки отвальных алюмосодержащих шлаков, позволяющего полностью извлекать металлический алюминий из шлака, использовать оксидную составляющую шлака для получения сплава на основе алюминия, а также снизить образование отходов и упростить схему переработки шлака.

Поставленная цель достигается тем, что алюмосодержащий шлак подвергают переработке, включающей дробление, измельчение, водное выщелачивание шлака, фильтрацию пульпы, выпаривание фильтрата и сушку выпаренной солевой смеси, а оксидную часть, содержащую Аl₂O₃ , Fе₂О₃, SiO₂, после фильтрации сушат, загружают в электролит с криолитовым отношением 1,8÷2,2 в количестве 3,1÷4,9% от массы электролита и подвергают электролизу. Загрузку проводят 6÷8 раз в сутки.

В данных условиях происходит растворение оксидной части и катодное восстановление основных компонентов, т.е. алюминия, кремния и железа с образование сплава-раскислителя. Получаемый сплав может использоваться для раскисления стали.

Примеры осуществления способа

Пример 1. Отвальный алюмосодержащий шлак плавильного производства подвергают переработке, включающей дробление, измельчение, водное выщелачивание, фильтрацию пульпы, выпаривание фильтрата и сушку выпаренной солевой смеси. Полученную оксидную часть растворяют во фторидном электролите при частоте загрузки 8 раз в сутки, содержащем NaF и АlF₃ с криолитовым отношением 1,8, в количестве 3,1% от массы электролита и проводят электролиз. В результате получают сплав следующего состава, мас.%: Аl - 87, Si - 10, Fe - 3.

Пример 2. Отвальный алюмосодержащий шлак плавильного производства подвергают переработке, включающей дробление, измельчение, водное выщелачивание, фильтрацию пульпы, выпаривание фильтрата и сушку выпаренной солевой смеси. Полученную оксидную часть растворяют во фторидном электролите при частоте загрузки 7 раз в сутки, содержащем NaF и АlF ₃ с криолитовым отношением 2,0, в количестве 4% от массы электролита и проводят электролиз. В результате получают сплав следующего состава, мас.%: Аl - 95, Si - 3, Fe - 2.

Пример 3. Отвальный алюмосодержащий шлак плавильного производства подвергают переработке, включающей дробление, измельчение, водное выщелачивание, фильтрацию пульпы, выпаривание фильтрата и сушку выпаренной солевой смеси. Полученную оксидную часть растворяют во фторидном электролите при частоте загрузки 6 раз в сутки, содержащем NaF и АlF₃ с криолитовым отношением 2,2, в количестве 4,9% от массы электролита и проводят электролиз. В результате получают сплав следующего состава, мас.%: Аl - 83, Si - 12, Fe - 5.

Описанный способ позволяет полностью извлечь металлический алюминий из шлака, использовать оксидную составляющую шлака для получения сплава на основе алюминия, снизить образование отходов и упростить схему переработки шлака.