СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ГЛИНОЗЕМ-ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам переработки отходов производства алюминия.
Способ позволяет осуществить переработку твердых глинозем-, фторсодержащих отходов производства алюминия с получением криолита и глинозема, а также сырьевых компонентов для производства строительных материалов.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к способам переработки отходов производства алюминия.
Известен способ переработки твердых от-ходов шламового поля производства алюминия, сущность которого заключается в термической обработке отходов, предварительно смешанных с целлюлозосодержащим материалом, с после-дующим дроблением и обезжелезиванием, в результате чего получают криолит-глиноземный концентрат, используемый в качестве сырья для производства алюминия и укрывного материала для анодного массива электролизеров [1].
Известен способ переработки глинозем-, фторсодержащих отходов производства алюминия, при котором отходы подвергают сернокислотному разложению с получением плавиковой кислоты [2].
Известен способ получения криолита путем переработки пылей электрофильтров и шламов газоочистки электролитического производства алюминия, заключающийся в обработке отходов фтористоводородной кислотой, выделении образующегося продукта, его нейтрализации сокосодержащим реагентом, отделении образовавшейся углеродсодержащей пены и сушки получен-ного продукта [3].
Известен способ переработки мелкодисперсных натрий-фтор-углеродсодержащих от-ходов электролитического производства алюминия, включающий смешение отходов, используемых в качестве фторсодержащего минерализатора, со смесью, содержащей кальциевый, алюмосиликатный и железистый компоненты, и последующую термообработку полученной смеси.[4].
Известен способ переработки твердых глинозем-, фторсодержащих отходов производства алюминия, заключающийся в разложении отходов концентрированной серной кислотой с получением плавиковой кислоты и твердого остатка, при выщелачивании которого известковым молоком образуется алюминатный раствор, разложением которого получают гидроксид алюминия, а затем прокаливая его получают глинозем, либо смешивая с плавиковой кислотой и содой - криолит [5].
Вне зависимости от преимуществ и недостатков, присущих каждому из приведенных способов, ни5 один из них по совокупности существенных признаков не может служить прототипом предлагаемого технологического решения.
Целью изобретения является разработка более совершенного и безвредного способа, позволяющего осуществить переработку твердых глинозем-, фторсодержащих отходов с получением сырья для производства алюминия.
Принципиальная технологическая схема способа получения криолит-глиноземной смеси и вторичных отходов для производства строи-тельных материалов представлена на чертеже (фиг.).
Способ осуществляют следующим образом.
Глинозем-, фторсодержащие отходы производства алюминия, содержащие, мас.%: 20,0-50,0 Na3AlF6, 10,0-35,0 А12О3, 0,5-2,0 CaF2, 0,5-1,5 MgF2, 2,0-4,0 Na2SO4, 0,5-2,5 Fe2O3, 0,5-3,0 SiO2 и 20,0-40,0 С после измельчения до размера частиц менее 2 мм смешивают с содой при соотношении масс от 2,5:1,0 до 2,5:2,0 и спекают при температуре 800-850°С в течение 1,5-2,5 ч.
В результате взаимодействия составных частей шихты по уравнениям нижеследующих реакций:
Na3AlF6+2Na2CO3=6NaF+NaAlO2+2CO2↑
Al2O3+Na2CO3=2NaAlO2+CO2↑
Na3AlF6+2Na2SO4+C=6NaF+NaAlO2+CO2T+2SO2↑
CaF2+Na2CO3=2NaF+CaO+CO2↑
CaO+SiO2=CaO • SiO2
MgF2+Na2CO3=2NaF+MgO+CO2↑
MgO+SiO2=MgO • SiO2
получается спек, состоящий из фторида и алюмината натрия, а также частиц угля, оксидов железа, метасиликатов кальция и магния.
Полученный спек дробят и размалывают до размера частиц менее 1,0мм, затем выщелачивают водой при температуре 50-60°С и соотношении Т:Ж от 1:8 до 1:12 в течение 40-60 мин. Пульпу фильтрацией разделяют на раствор содержащий 30,0-60,0 г/л NaF и 40,0-70,0 г/л Na[Al(OH)4] и осадок, состоящий из частиц угля, оксидов железа, метасиликатов кальция и магния, который может быть использован в производстве строительных материалов. Полученный раствор при температуре 65-75°С в течение 4-6 ч подвергают карбонизации углекислым газом, образующимся при спекании шихты.
В результате протекания нижеследующих реакций:
6NaF+Na[Al(OH)4]+2CO2=↓Na3AlF6+2Na2CO3+2H2O
2Na[Al(OH)4]+CO2=↓2Al(OH)3+Na2CO3+H2O
в осадок выпадают криолит и гидроксид алюминия, который отделяют от содового раствора фильтрацией. Раствор выпаривают и полученную соду возвращают на спекание шихты. Осадок прокаливают при температуре 500-600°С в течение 1,0-1,5 ч и получают криолит-глиноземную смесь, содержащую, мас.%: 45,0-65,0 Na3AlF6 и 35,0-50,0 А12О3.
Пример:
К 100 г предварительно измельченному до размера частиц менее 2 мм глинозем-, фторсодержащему отходу производства алюминия, состава, мас.%: 48,1 Na3AlF6, 19,3 А12О3, 0,8 CaF2, 0,7 MgF2, 2,9 0,7 Fe2O3, 0,8 SiO2 и 25,3 С добавили 60 г Na2CO3, смешали и спекали при температуре 830°С в течение 2 ч. Полученный спек, после дробления и размола до размера частиц менее 1,0 мм выщелачивали водой при температуре 60°С и соотношении Т:Ж=1:10 в течение 50 мин. Пульпу разделили фильтрацией на раствор, содержащий 47,2г/л NaF; 59,4 г/л Na[Al(OH)4] и осадок, состоящий из частиц угля, оксидов железа и метасиликатов кальция и магния. Через фторид-алюминатный раствор при температуре 70°С в течение 5 ч пропускали СО2, полученный при спекании шихты.
Выпавшие в осадок Na3AlF6 и А1(ОН)3 фильтрацией отделили от раствора Na2CO3 и прокалили при температуре 520°С в течение 40 мин.
В результате получили 57,4 г криолит-глиноземной смеси, содержащий, мас.%: 56,8 Na3AlF6 и 43,2 А12О3.

1.Евразийский патент № 015635. Способ переработки отходов производства алюминия.
2.Патент РФ № 2110470. Способ получения фтористого водорода.
3.Патент РФ № 2140396. Способ получения криолита.
4.Патент РФ № 2393241. Способ переработки мелкодисперсных натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия.
5.Малый патент TJ №515. Способ комплексной переработки твердых фторсодержащих отходов производства алюминия