Способ переработки отходов электролиза алюминия

Способ переработки отходов электролиза алюминия

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Использование: область производства металлического алюминия, в частности комплексная переработка отходов этого производства с получением галийсодержащих возгонов, фтористоводородной кислоты и остатка пирогидролиза, содержащего алюминий и натрий. Целью изобретения является повышение степени извлечения галлия в возгоны. Кроме того, по способу предусматривается комплексное извлечение ценных компонентов. Сущность: способ переработки отходов электролиза алюминия предполагает осуществлять лирогидролиз в присутствии карбоната кальция в количестве 16-27.5 мас.% при 1250-1300° С. 1 табл,

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК сну С 22 В 7/00, 58/00 г ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) (21) 5041607/02 (22) 24.07.91 (46) 23.08.93. Бюл. ¹ 31 (71) Институт металлургии и обогащения АН

КазССР (72) 3.С.Абишева, А,С,Касымова, C,К.Жаназаров, М.Ю.Комлев и С.П.Истомин (73) Институт металлургии и обогащения АН

КазССР (56) Раков Э.Г., Тесленко В.В. Пирогидролиз неорганических фторидов, — M.: Энергоатомиздат, 1987, с.15, . (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ

ЭЛЕКТРОЛИЗА АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к производству металлического алюминия, к технологии комплексной переработки отходов этого производства с целью получения обогащенных галлием возгонов, фтористоводородной кислоты и остатка пирогидролиза, содержащего алюминий и натрий.

Целью изобретения является повышение степени извлечения галлия в возгоны из отходов электролиза алюминия. Кроме того, данный способ предусматривает комплексное извлечение ценных компонентов.

Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки отходов электролиза алюминия пирогидролиз ведут в присутствии карбоната кальция в количестве 16 — 27,5 мас.,(, при температуре 1250 — 1300 С.

Это объясняется следующим образом.

8 присутствии карбоната кальция горение углерода начинает протекать при более высоких температурах (900-1300 С) нежели в известных способах переработки отходов. Ж, 1836462 АЗ (57) Использование: область производства металлического алюминия, в частности комплексная переработка отходов этого производства с получением галийсодержащих возгонов, фтористоводородной кислоты и остатка пирогидролиза, содержащего алюминий и натрий, Целью изобретения является повь шение степени извлечения галлия в возгоны. Кроме того, по способу предусматривается комплексное извлечение ценных компонентов. Сущность: способ переработки отходов электролиза алюминия предполагает осуществлять пирогидролиз в . присутствии карбоната кальция в количестве 16 — 27,5 мас. g, при 1250 — 1300 С. 1 табл, электролиза алюминия пирогидролизом (750 — 1050 С), т.е. в присутствии СаСОэ происходит некоторое выравнивание температур горения углерода и температуры пирогидролиза. При этом выделяющийся на (ф первой стадии пирогидролиза комплексных () . фторидов галлия оксид галлия, а также ис- О,, ходный, содержащийся в перерабатываемых отходах, взаимодействуя с углеродом, а также с продуктом неполного горения, в присутствии паров воды, — моноксидом углерода, почти весь восстанавливается до летучего моноаксида галлия, концентрируясь в воэгонах, не успевая связаться с оксидом () натрия, образующимися на 2-ой стадии пирогидролиза, в галлат натрия, как это проис-; ходит по способу-прототипу.

Таким образом присутствие карбоната кальция при ведении процесса способствует повышению степени извлечения галлия в возгоны.

1836462

Кроме того, введение карбоната кальция оказывает благоприятное влияние на извлечение и других ценных компонентов, образующихся в результате переработки данных отходов. Так, оксид алюминия, образующийся на первой стадии пирогидролиза комплексных фторидов алюминия, взаимодействует с оксидом кальция, образующемся как в результате разложения карбоната кальция, так и его взаимодействия с парами воды, При этом образующиеся оксиды кальция и алюминия с еще несформировавшимися полностью кристаллическими решетками обладают повышенной поверхностной активностью и, вступая в активное взаимодействие,образуютоднокальциевый алюминат, хорошо растворимый в растворах щелочи сразу же после первой стадии пирогидролиза, Переработка его по методу

Байера позволяет аналогично известному способу-прототипу получать глинозем.

Выделяющийся в газовую фазу по предлагаемому способу фтористый водород можно перерабатывать в дальнейшем на фтористоводородную кислоту. Следовательно, предлагаемый способ наряду с основной целью обеспечивает также комплексное извлечение ценных компонентов, Карбонат кальция, как установлено экспериментально, необходимо вводить в количестве 16-27,5 мас. g. Содержание карбоната кальция < 16 мас, / ведет к снижению степени извлечения галлия в возгоны. Это связано с тем, что при недостатке

СаСОз в системе горение углерода протекает раньше, чем реакция пирогидролиза. Поэтому выделяющийся на первой стадии пирогидролиза комплексных соединений оксид галлия не весь восстанавливается до летучего монооксида, а остается в остатке пирогидропиза, связываясь с оксидом натрия в гаплат натрия. Кроме того, понижение содерх<ания карбонэта кальция также влияет на комплексное извлечение ценных компонентов, поскольку процесс оплавления образующихся алюминатов и гэллатов натрия происходит в больше степени и в результате чего при последующем выщелачивании остатка пирогидролиза извлечение алюминия и натрия в раствор уменьшается.

Повышение содержания СаСОз более

27,5 мас.7 ведет к избытку этого соединения. Избыточное содержание влияет на процесс пирогидролиза за счет блокировки поверхности соединений комплексных фторидов. Доступ пара воды к реагируемым соединениям уменьшается. Это соответственно приводит к снижению образования оксидов галлия, и тем самым, 5

55 к снижению степени извлечения галлия в возгоны. Кроме того, повышение содержания СаСОз ведет к снижению извлечения и других ценных компонентов при переработке отходов.

Из-за блокировки поверхности соединений комплексных фторидов их разложение уменьшается, вследствие этого снижается извлечение фтора в газовую фазу. В остатке пирогидролиза увеличивается содержание оксида кальция, которое влияет на извлечение алюминия и натрия в раствор при последующем выщелачивании спека изза экранирования частиц ценных компонентов.

Процесс по данному способу, когда з системе присутствует карбонат кальция, следует вести при 1250 — 1300" С.

Понижение температуры ниже 1250 С не обеспечит полного проведения процес.-. са, поскольку в присутствии карбонатэ кальция пирогидролиз комплексных фторидов не будет протекать до конца, углерод не достаточно выгорит, следовательно, недостаточно образуется оксида галлия и, тем самым, степень извлечения галлия в возгоны уменьшится. Также, уменьшится извлечение фтора в газовую фазу. Кроме того, при этих температурах не будет достаточно полного образования однокальциевого алюмината, и вследствие этого при последующем выщелачивании спека снизится также извлечение алюминия.

Повышение температуры более 1300 С будет способствовать образованию прочных алюминатов кальция ионого состава и строения плохо растворимых в водных растворах щелочей и кислот, При их образовании в решетку Ьнедряется галлий, Это соответственно приведет к снижению степени извлечения галлия.

Таким образом, совокупность отличиС; тельных признаков предлагаемого изббретения — пирогидролиэ в присутствии карбоната кальция в количестве 16 — 27,5 мас, $ при температуре 1250-1300 С вЂ” позволяет достичьпоставленную цель, а именно повысить степень извлечения галлия .в возгоны, Кроме того, предлагаемый способ позволяет комплексно извлечь другие элементы — получить фтористоводородную кислоту и остаток пирогидролиза, содержащий алюминий и натрий, при переработке которого методом

Байера можно получить глинозем, Предлагаемый способ был опробован в лабораторных условиях Института металлургии и обогащения АН КазССР.

Пример 1, Отходы электролиза алюминия, содержащие, мас. $: Ga — 0,047;

А120з — 18,9; йагΠ— 15,6; F — 20,6; С вЂ” 40,4 в

1836462

Пример 3. Отходы электролиза алюминия, содержащего, мас.%: Ga — 0,06; А120з — 25,6; NazO — 18,8; F — 25,6; С вЂ” 26,3 в количестве 100 г смешивали с 25,35 r карбо5 ната кальция 99% СаСОз (20,22 мас.%), Смесь поме(цали в трубчатую печь и подвергали пирогидролиэу, Процесс вели пропусканием воздуха, содержащего 75% паров воды, при температуре 1275 С в те10 чение часа.

Получили;

20 г воэгона, содержащего, мас.%: ба—

0,171; А 20з — 20,48; Ма20 — 16,92; F — 11,0;

С вЂ” 21,04; СаΠ— 11,25;

15 58 г остатка пирогидролиэа, содержащего, мас,%: Ga — 0,027; АЬОз — 37,08; Ма20 — 26,58; F — 0,32; С вЂ” 0,025; СаΠ— 20,36;

100 мл раствора после улавливания газовой фазы, содержащей 233,36 г/л фтора

20 (24,5% HF), Степень извлечения галлия в возгоны составила 68,5о/ (см, табл.).

В таблице сведены также результаты запредельных значений вводимого количе25 ства карбоната кальция и температур проведения процесса.

Таким образом, как видно из данных таблицы, по предлагаемому способу степень извлечения галлия в возгоны состави30 ла 67,8 — 70%, Способ переработки отходов электро35 лиза алюминия пирогидролиэом, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения степени извлечения галлия в воэгоны, пирогидролиэ ведут в присутствии карбоната кальция в количестве 16 — 275 мас.% при

40 1250 — 1300о С, tiacca Объем ип остатка 16 Х пироrид"., ..!

Сос-,àà отходов, нас. йасса. г возгонасса, нов, r кк1ЛГ пп

Са л1205:1а20 г ролиза, г

Ло предлагаемому

20,6 40,4 100

1 СаС05 (16) 19 г

41>8

18,0

15,6

1250 0,047 10,9

30,07

19,5 20,7 100

m36 1

27,5

2 СаС09 (27,5) 37,70 r

3 СаС03 (20,22) 25,35 г

16,9

13ÎÎ 0,06

25,5

20 О

25, 6 26, 3 1 ОО

18,8

1275 0,05 25,6

Запреаепьные

20,6 40,4 100

4 СаС03

10 г (9, 09) 38

39,9

16,5!

5,6

1250 0047 18,9

20, 6 40,4 100

15,6

I С

Чи

50 36, „"

1250 0,047 18,9

СаС03

47,43 г (32,17)

СаС03 (27,5)

37,70 .

1200

67,0

"34,5

27 О

\9,5 20,7 100

0,06 38,07 16,9.

1350 0,06 38,07 16,9

50 .34, 3

26,0

19,5 20,7 100. количестве 100 r смешивали с 19 r карбоната кальция 99% СаСОз (16 мас.%), Смесь помещали в трубчатую печь и подвергали пирогидролиэу, Процесс вели пропусканием воздуха, содержащего 75% паров воды, при температуре 1250 С в течение часа.

Получили;

18 г воэгона, содержащего, мас.%; Оа—

0,183; А120з — 15,75; йа20 — 13,0; F — 8,3, С—

35,84; СаΠ— 10,11;

42 г остатка пирогидролиэа, содержащего, мас. %: ба — 0,039; А120з — 38,25; Иа20—

31,57; F — 0,49; С вЂ” 0,028; СаΠ— 21,0;

50 мл раствора после улавливания газовой фазь1, содержащего 397,8 r/ë фтора ,. (41,80А HF)

Степень извлечения галлия в возгоны составила 70% (см, табл.).

Пример 2. Отходы электролиза алюминия, содержащего, мас.%: Ga — 0,06;

А120з — 38,07; йа20 — 16,9; F — 19,5; С вЂ” 20,7 в количестве 100 г смешивали с 37,70 г карбоната кальция 99% СаСОз (27,5 мас.%).

Смесь помещали B трубчатую печь и подвергали пирогидролизу. Процесс вели пропусканием воздуха, содержащего 75% паров воды, при температуре 1300 С в течение часа, Получили

27,5 г возгона, содержащего, мас.%:

Ga — 0,15; А120з — 27,49; йа20 — 9,22; F — 7,8;

С вЂ” 18,43; СаΠ— 15,84;

66 г остатка пирогидролиза, содержащего, мас,%: Ga — 0,029; А120з — 46,79; йа20 — 21,77; F — 0,3; С вЂ” 0,03; СаΠ— 25,16;

50 мл раствора после улавливания газовой фазы, содержащей 343,2 г/л фтора (36,1% HF).

Степень извлечения галлия в возгоны составила 67,8% (см, табл.). йводимый компонент, темпераиас.4 тура, С

Формула изобретения 1836462

ЛРо4оя1дение таблицы

Состав прсщуктов> мас. Ф

Извлечение галлия в вазгоны, 2 возгонов с остатна я м,як 4 г

41З 0ед Na20 F С Са0 Ga А1ЗОЗ Па Э Г

ПО, ПРЕаяагаЕМОМУ

Г

0,183 15,75 13,0 8,3 35,84 10,11 0,039 38,25 31,57 0,49

0,028 21,0 70,0

2 0,15 27,49 9,22 7,8 . 18,43 t5,84 0,029 46т79 21,77 Ог30 0,03 25,16 67,8

3 0.17t 20,48 16,92 11,0 21,04 11,25 0,027 37,08 26,58 0,32 0,025 20,36 68,5 запредельные

36,73 4,07

0,11 42,28 34,89 1,08 0,032 12,97 38,0

0,04

303 3279 0064 311! 2600 29

36,21 35,0

003 2547 374

15 33 15,37 0,056 46,03 20,t8 1,48

15,92 16,76 0,059 46,15 21,0 1,48

7 0,081 29,08 11,7

8,5

35,2

25, 16

0,03

Редактор Е. Полионова

Заказ 3010 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5

Проиэеодстеенно-иадатеаеский комбинат "Патент", г. Укггород, уа.гагарина, 101

4 0,108 t 7,18 14, 18 7,5

5 0,059 14,18 11,! 4 6,6

6 0,083 26е 6 12,52 7,9

Составитель Б. Бейсембаев

Техред М.Моргентал Корректор М, Куль