Способ утилизации шламов алюминиевого производства

Изобретение относится к проблеме рецикла шламов электролиза алюминия. Способ включает отмывку шламов водой, сушку и окислительный обжиг с получением вторичного сырья для производства алюминия. При отмывке шлама используют флокулянт на основе гидролизованного полиакриламида в пульсационных колонных аппаратах, работающих в режиме идеального вытеснения. Способ позволяет проводить более качественную отмывку флокулированной твердой фазы от сульфат-иона. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплавленных солей и может быть использовано для переработки шламов этого производства.

Производство алюминия сопровождается образованием значительных объемов шламов, содержащих соединения алюминия, фтора, серы, углерод и смолистые вещества, часть из которых после соответствующей переработки можно вернуть в процесс электролиза в виде вторичного сырья. Так на одну тонну алюминия-сырца образуется до 20 кг пылеобразных твердых отходов, которые до настоящего времени направляются на шламовые поля.

Масштабная утилизация и переработка мелкодисперсных фтор, углерод содержащих отходов, сосредоточенных на шламовых полях, является одной из актуальных экологических задач алюминиевого производства. Известны решения по утилизации шламов путем введения добавок мелкодисперсных отходов в бокситовую или нефелиновую шихту в производстве глинозема, в керамическую массу в производстве строительных материалов, в сырьевую смесь в качестве минерализаторов в производстве цемента. Однако количество этих добавок невелико и составляет от 1-2% в глиноземном, цементном производстве и до 20% в производстве керамических материалов [Б.П. Куликов, Ю.И. Сторожев. Пылегазовые выбросы алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами. Красноярск, СФУ, 2012, 268 с.].

Известен способ утилизации отходов, полученных при производстве алюминия методом электролиза, который предусматривает окисление отходов в реакторе с ожиженным слоем с получением продукта, пригодного для возвращения в процесс производства алюминия. Окисление ведут при 785-795°С [Патент США №4053375, С25С 3/06, 1977 г.] Этот способ обеспечивает высокий выход возвратного продукта, но в нем имеется высокое содержание сульфатов натрия, что негативно сказывается на качестве вторичного криолита, использование которого в процессе производства первичного алюминия проблематично, поскольку снижаются технологические показатели производства алюминия.

Близким по технической сущности и наличию сходных признаков к предлагаемому изобретению является способ переработки фторуглеродсодержащих отходов (шламов), полученных при производстве алюминия методом электролиза, который включает подачу в реактор твердых фторуглеродсодержащих отходов и кислородсодержащего газа, окислительный обжиг с получением вторичного сырья для производства алюминия. При этом на обжиг подают мелкодисперсные фторуглеродсодержащие и серусодержащие отходы, в которых поддерживают весовое отношение фтора к сере не менее 4:1, а в качестве кислородсодержащего газа подают на обжиг анодные газы электролитического производства алюминия из организованной системы газоочистки, причем отходы подают в виде суспензии, в которой поддерживают весовое отношение Ж : Т, равным (0,5-1,5):1 [Патент РФ №2247160, С22В 7/00, С25С 3/06, 2005 г]. Основной недостаток технологии - высокое (до 2,0% вес.) содержание железа во вторичном сырье, что ограничивает его применение. Кроме того, в анодных газах, подаваемых в реактор на окислительный обжиг, недостаточно кислорода, поскольку они проходят первую ступень газоочистки в горелочных устройствах, в которых при правильной организации процесса дожигания требуется избыточный расход воздуха.

Известен так же способ утилизации шламов алюминиевого производства, включающий сушку и окислительный обжиг шлама в реакторе с получением вторичного сырья для производства алюминия, отличающийся тем, что перед сушкой шлам промывают водой в течение 30-70 мин при температуре не менее 70°С и весовом соотношении воды и шлама (3-9):1 для удаления сульфата натрия, обезвоживают до содержания влаги 10-20%, а сушку и окислительный обжиг осуществляют одновременно при температуре 780-800°С, и полученное для производства алюминия вторичное сырье подвергают электролизу в электролизной ванне. При этом шлам промывают водой, подогретой выходящими из реактора дымовыми газами. [Патент РФ №2620844, С22В 7/00 Заявка: 2016111214, 25.03.2016, опубл. 30.05.2017 Бюл. №16] Последний наиболее близок к заявляемому. Основной недостаток, принятого за прототип способа, состоит в низкой удельной производительности оборудования при промывке шлама и высоком расходе промывной воды. Эта техническая проблема и сопутствующие ей энергетические расходы может быть разрешена при реализации заявляемого технического решения.

Сущность заявляемого изобретения состоит в том, что в способе утилизации шламов алюминиевого производства, включающем промывку водой, сушку и окислительный обжиг шлама с получением вторичного сырья для производства алюминия, отличается то, что промывку шлама осуществляют в присутствии флокулянта на основе гидролизованного полиакриламида в пульсационных колонных аппаратах, работающих в режиме идеального вытеснения.

При этом шлам промывают с использованием флокулянта марки «цетаг 7648» при его расходе 5 г на тонну шламов в виде 0,01% водного раствора, линейную скорость восходящего потока выдерживают в пределах 15-20 м/ч, а сушку и обжиг осуществляют в СВЧ поле.

В колоннах используют пакет завихряющей насадки, типа КРИМЗ. Этот

технический прием призван обеспечить минимальные расходы воды на промывку твердой фазы шламов от сульфатов, а флоокуляция суспензии гидролизованными формами полиакриламида призвана достигнуть высоких линейных скоростей восходящего потока, что исключает вынос твердой фазы из колонны и гарантирует высокую удельную производительность колонных пульсационных аппаратов.

Экспериментально установлено, что производные полиакриламида, независимо от их природы на порядок и более увеличивают отстойно-фильтрационные характеристики шламовых суспензий. Наиболее высокие показатели в этом аспекте обнаруживает флоокулянт марки «цетаг 7648» при минимальных его расходах на тонну шламов. Скорость осаждения шламовых суспензий при использовании «Цетаг 7648» достигает 40 м/час. С учетом времени запаздывания флоокуляции при смешении в колонне наиболее оптимальным признана линейная скорость восходящего потока в пределах 20 м/ч. Сушка и обжиг с использованием СВЧ излучения органично вписываются в производственные циклы электролиза алюминия благодаря высокому энергетическому потенциалу отрасли. Этот технический прием реализуется без привлечения посторонних энергетических источников и исключает экологические риски.

Сущность заявляемого техническогорешения поясняется примерами:

Пример 1. Навеску шлама массой 100 г распульповывали в 300 мл воды. Суспензию переливали в мерный цилиндр с герметичной пробкой. В цилиндр добавляли по 5 мм 0,1:% водного раствора флоокулянта. После перемешивания с флоокулянтом определяли скорость осветления раствора. Результаты достигнутых скоростей осветления представлены в таблице 1.

Пример 2.Для проведения процесса отмывки шлама от сульфат-иона использовали лабораторную пилотную установку на основе пульсационной колонны. (Фиг. 1) Где 1 - пульсатор пневматический, 2 - колонна пульсационная, 3 - отстойник 4 - насос циркуляционный. В качестве флоокулянта использовали «Цетаг 7648».с дозировкой эквивалентной описанному в примере 1. В результате моделирования процесса достигнута максимальная линейная скорость восходящего потока, равная 20 м/час. При этом вынос твердой фазы с верхним сливом колонны не обнаружен. Режим флоокуляции устойчивый. При исходной концентрации 7,6 г/л по сульфату, достигнута отмывка твердой фазы на 96%.

Пример 3. Твердую фазу массой 50 г естественной влажности (нижняя разгрузка колонны) помещали в кварцевый тигель. Для термообработки использовали бытовую СВЧ-печь, мощностью 1 КВт. Контроль за процессом осуществляли по убыли массы образца периодически взвешивая кварцевый тигель с содержимым. График убыли веса представлен на фиг. 2 Начальный участок потери массы с высокой скоростью (I) обусловлен испарением остаточной воды. Более пологий участок потери массы (II) во времени соответствует окислению углерода. Результаты рентгенофазовых исследований исходного образца отходов и образца после обработки в СВЧ поле представлены в таблице 2

Результаты рентгенофазовых исследований.

Таким образом, в рамках заявляемых режимов в пульсационной колонне достигается более качественная отмывка флоокулированной твердой фазы от сульфат-иона, а в процессе термобработки удаляется углерод. При этом обеспечиваются высокие технико-экономические показатели за счет высоких удельных нагрузок, достигаемых в рабочем сечении пульсационной колонны.

1. Способ утилизации шламов алюминиевого производства, включающий промывку подогретой водой, сушку и окислительный обжиг шлама с получением вторичного сырья для производства алюминия, отличающийся тем, что промывку шлама осуществляют в присутствии флокулянта на основе гидролизованного полиакриламида в пульсационных колонных аппаратах, работающих в режиме идеального вытеснения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что шлам промывают с использованием флокулянта марки «цетаг 7648» при его расходе 5 г на тонну шламов в виде 0,01% водного раствора, линейную скорость восходящего потока выдерживают в пределах 15-20 м/ч, а сушку и обжиг осуществляют в СВЧ поле.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу комплексной переработки алюмосодержащих солевых шлаков, образующихся при производстве вторичного алюминия. Способ включает предварительное дробление и отмывку от солей шлака, содержащего оксид алюминия, затем обработку шлака серной кислотой, отделение фильтрацией полученного раствора от песка, песок промывают, а очищенный раствор подают в кристаллизатор и охлаждают, отделяют кристаллы сульфата алюминия от маточного раствора, в состав которого входит серная кислота, кристаллы сульфата алюминия промывают органическим растворителем, который после регенерации используют в последующих промывочных операциях, а маточный раствор, в состав которого входит серная кислота, используют на последующих стадиях обработки шлака, причем выделившиеся при промывке шлака от солей газы H2, CH4, C2H2 сжигают и используют теплоту сгорания для упаривания солевого раствора и получения кристаллов солей NaCl и KCl, а NH3 используют для получения сульфата аммония, отмытый от солей шлак предварительно очищают от оксидов железа на магнитном сепараторе, а маточный раствор предварительно очищают от примесей сульфатов побочных металлов.

Изобретение относится к металлургии цветных металлов и может быть использовано в процессах восстановления свинца из оксисульфатных шламов (ОСШ) набивки свинцово-сурьмяных электродных решеток аккумуляторного лома.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве технического кремния и ферросилиция. Способ включает приготовление шихты из шлака, полученного при рафинировании кремния с введением шлакообразующих и растворителя, плавление шихты и выдержку, охлаждение расплава и отделение металлической фазы от шлака.

Изобретение относится к области металлургии, а именно способам переработки шлака для получения сырья с высоким содержанием железа. Мелкодисперсное железо с фракцией не более 50 мм с общим содержанием железа более 70% получают путем загрузки железосодержащего шлака в роторную дробилку с высоты, обеспечивающей необходимую скорость его вхождения в дробилку за счет свободного падения.

Изобретение относится к способу и установке для обработки, в частности к обработке шлака для извлечения из него одного или более полезных компонентов. Способ обработки материала, который представляет собой верхний слой из процесса плавки металла, причем указанный верхний слой представляет собой шлак и содержит одну или более солей и один или более металлов, включающий: а) подачу шлака в пресс для шлака и прессование шлака; б) подачу прессованного шлака на стадию измельчения, включающую стадию дробления; где стадии (а) и (б) осуществляют до того, как температура шлака, извлеченного из печи, понизится ниже 350°C; указанный способ также включает: в) подачу шлака на стадию выщелачивания; г) получение продукта выщелачивания со стадии выщелачивания; д) подачу продукта выщелачивания на стадию распылительной сушки; е) получение твердого вещества со стадии распылительной сушки.

Изобретение относится к способу переработки шлама доменной печи, содержащего железо и 4,5 – 12 мас.% цинка. Этот способ включает стадию выщелачивания, на которой выщелачивающие агенты включают хлористоводородную кислоту и хлорат, и значение рН фильтрата, непосредственно полученного в результате этой стадии выщелачивания, устанавливается строго ниже 1,5.

Изобретение относится к фьюминг-печи для обработки содержащих свинец материалов с возможностью сбора и выпуска свинца. Фьюминг-печь содержит корпус, в котором размещены горн с фурмой, на дне горна образуется ванна расплава, в корпусе печи выполнены отверстие для выпуска шлака и отверстие для выпуска свинца, корпус печи имеет кожух водяного охлаждения днища печи и кожух водяного охлаждения горна печи, внутренняя стенка кожуха водяного охлаждения днища печи снабжена слоем огнеупорного кирпича с выполненным в нем каналом для сбора и выпуска свинца, соединенным с отверстием для выпуска свинца и включающим линейный основной канал и кольцевой или линейный ответвляющиеся каналы, соединенные с основным каналом, при этом канал сбора и выпуска свинца соединен с ванной расплава через стыки между огнеупорными кирпичами, образующими слой огнеупорного кирпича.

Изобретение раскрывает способ сухого помола нефтекокса, включающий добавление добавок к нефтекоксу и сухой помол нефтекокса вместе с указанными добавками, характеризующийся тем, что в качестве указанных добавок используют комбинацию по меньшей мере одной органической добавки, выбранной из группы, состоящей из алканоламинов, таких как трипропаноламин, полиолов, таких как диэтиленгликоль, полиамидов, сложных полиэфиров, простых полиэфиров, поликарбоксилатных сложных эфиров, поликарбоксилатных простых эфиров, полиоксиалкиленалкилкарбоната натрия, солей аминов, солей полиолов и их комбинаций, и по меньшей мере одной неорганической добавки, выбранной из группы, состоящей из известняка, доломитового известняка, золы-уноса, шлака, глины, латерита, боксита, железной руды, песчаника и их комбинаций, причем добавки добавляют в нефтекокс в количестве от 0,51 до 10% масс.
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при переработке огненно-жидких доменных шлаков. Огненно-жидкий доменный шлак послойно сливают в траншею, осуществляют охлаждение массива шлака, выемку шлакового массива, укладку в штабель и перелопачивание.
Изобретение относится к флюсующим материалам для агломерационного процесса на основе шлаков вторичной металлургии, к использованию этих флюсующих материалов в агломерационном процессе при получении агломерата, предназначенного для использования в качестве металлической части шихты в доменных печах, и к способу получения флюсующих материалов на основе шлака вторичной металлургии или на основе смеси шлака вторичной металлургии с другими материалами.

Изобретение относится к проблеме рецикла шламов электролиза алюминия. Способ включает отмывку шламов водой, сушку и окислительный обжиг с получением вторичного сырья для производства алюминия. При отмывке шлама используют флокулянт на основе гидролизованного полиакриламида в пульсационных колонных аппаратах, работающих в режиме идеального вытеснения. Способ позволяет проводить более качественную отмывку флокулированной твердой фазы от сульфат-иона. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 2 табл., 3 пр.

Наверх