CN104016318A - 一种黄磷生产用组合炭素还原剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种黄磷生产用组合炭素还原剂及其制备方法。所述组合炭素还原剂的骨料由焦炭粉和提纯碳粉组成，焦炭粉与提纯碳粉的质量比为100∶1～25；所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法，通过预热配料、混捏、成型、焙烧工序制得；本发明以铝电解废旧阴极炭块经浮选后所得提纯碳粉及黄磷行业产生的筛下焦炭粉为原料，制备符合黄磷生产工艺要求的组合炭素还原剂。本发明既有效利用了工业固体废弃物，保护了环境，又为黄磷冶炼企业制备了一种廉价的工业还原剂，降低了黄磷生产成本，提高了经济效益。

Description

一种黄磷生产用组合炭素还原剂及其制备方法

技术领域

本发明属于铝电解废弃资源再利用领域领域，具体涉及一种黄磷生产用组合炭素还原剂及其制备方法。

背景技术

铝电解工业排放大量的废料主要是铝电解槽废旧阴极炭块。据统计，全世界每年约有85万吨。废旧阴极炭块的主要组成是炭，占60%~70%，其余为电解质，占30%~40%。其中电解质的含量及成份随阴极炭块的材料、结构、槽龄、金属和电解质的渗透程度及槽破损类型不同而异，但大体上主要有氟化钠、冰晶石、氧化铝、氟化钙和碳酸钠、碳化铝、氰化物等。废旧阴极炭块中的炭则基本上为石墨化炭，因此有人把废旧阴极炭块的全部组成称为石墨和电解质，它实际上是一种人造矿物资源。

到目前为止，废旧阴极炭块仍作为废渣露天堆放，其后果是侵占土地，污染大气，其中的氰化物和氟化物又渗入地下污染水源。所以，处理废旧阴极炭块不仅是资源回收的重要内容，更是保护环境、造福人类的大业，这一点已被人们所接受。

黄磷冶炼常采用焦炭作为还原剂，且为保证黄磷冶炼过程中炉内良好的透气性，要求焦炭具有一定的强度及粒度，黄磷冶炼中要求焦炭的入炉粒度为3~25mm。因此，黄磷冶炼厂每年通过筛分产生大量粒度≤3mm的焦炭不能得到有效利用。将这一部分焦炭粉与由铝电解废旧阴极炭块或炭渣经浮选制得的提出碳粉一起制成符合黄磷生产工艺要求的组合炭素还原剂，不但解决了黄磷行业及铝电解行业固体废弃物的利用问题，而且节约了成本，提高了黄磷企业的经济效益，对于黄磷企业的可持续发展及保护环境都有重要意义。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种黄磷生产用组合炭素还原剂。

本发明的第二目的在于提供一种黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法

本发明目的第一目的是这样实现的，所述组合炭素还原剂的骨料由焦炭粉和提纯碳粉组成，焦炭粉与提纯碳粉的质量比为100:1~25。

本发明的第二目的是这样实现的，所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法，包括预热配料、混捏、成型、焙烧，具体为以下步骤：

（1）预热配料：将焦炭粉与提纯碳粉按质量比为100:1~25的比例混合；预热至120~180℃，所述焦炭粉为黄磷冶炼过程当中所筛除的粒度≤3mm的焦炭颗粒，所述提纯碳粉由铝电解废旧阴极炭块或炭渣经浮选提纯得到；

（2）混捏：将步骤1中得到的混合物与经过破碎和熔化过滤的煤沥青在混捏锅中混捏均匀；

（3）成型：将混捏后的糊料加入振动成型机中制成直径为3~25mm的球团，球团冷却至20℃后成型；

（4）焙烧：将成型的球团加入焙烧炉中隔绝空气焙烧，使之焦化，焙烧时应缓慢升温，在250~350h内由20℃缓慢升温至1100~1300℃，并保温55~65h后自然冷却即得目标物组合炭素还原剂。

本发明以铝电解废旧阴极炭块经浮选后所得提纯碳粉及黄磷行业产生的筛下焦炭粉为原料，制备符合黄磷生产工艺要求的组合炭素还原剂。本发明既有效利用了工业固体废弃物，保护了环境，又为黄磷冶炼企业制备了一种廉价的工业还原剂，降低了黄磷生产成本，提高了经济效益。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不得以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变更或改进，均属于本发明的保护范围。

如附图和实施例所示：本发明一种黄磷生产用组合炭素还原剂，所述组合炭素还原剂的骨料由焦炭粉和提纯碳粉组成，焦炭粉与提纯碳粉的质量比为100:1~25。

所述焦炭粉为黄磷冶炼过程当中所筛除的粒度≤3mm的焦炭颗粒。

所述的提纯碳粉固定碳含量为90~95%，灰分为1~2%，挥发分为6~9%。

所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法，包括预热配料、混捏、成型、焙烧，具体为以下步骤：

（1）预热配料：将焦炭粉与提纯碳粉按质量比为100:1~25的比例混合；预热至120~180℃，所述焦炭粉为黄磷冶炼过程当中所筛除的粒度≤3mm的焦炭颗粒，所述提纯碳粉由铝电解废旧阴极炭块或炭渣经浮选提纯得到；

（2）混捏：将步骤1中得到的混合物与经过破碎和熔化过滤的煤沥青在混捏锅中混捏均匀；

（3）成型：将混捏后的糊料加入振动成型机中制成直径为3~25mm的球团，球团冷却至20℃后成型；

（4）焙烧：将成型的球团加入焙烧炉中隔绝空气焙烧，使之焦化，焙烧时应缓慢升温，在250~350h内由20℃缓慢升温至1100~1300℃，并保温55~65h后自然冷却即得目标物组合炭素还原剂。

步骤4中在250~350h内由20℃缓慢升温至1150~1250℃，并保温58~62h后自然冷却即得目标物组合炭素还原剂。

所述的提纯碳粉为将铝电解废旧阴极或炭渣破碎、球磨至粒度D90≤0.074mm，调整矿浆浓度为固液体积比1~3:1，加入捕收剂、抑制剂、起泡剂，通气浮选后所得。

所述的捕收剂为轻柴油、煤油、汽油及其乳化产品中的一种或两种以上组合，捕收剂用量为300~1000 g/t。

所述的抑制剂为水玻璃，所述的起泡剂为松醇油。

步骤2中煤沥青的加入量为骨料质量的15~17%，混捏温度为140~200℃，混捏时间40~160min。

实施例1

将铝电解废旧阴极破碎、球磨至D₉₀≤0.074mm，调整矿浆固液体积比为2:1，加入乳化煤油、水玻璃、松醇油调浆，通气浮选，所得泡沫产品为提纯碳粉，浮选槽中底流为电解质；以质量分数计，提纯碳粉中固定碳含量为91%，灰分为1.3%，挥发分为7.7%；将粒度为2mm的焦炭粉与提纯碳粉按质量比100：20的比例混合得到骨料，加入骨料质量分数15%的经过破碎与熔化的煤沥青在170℃下混捏50分钟，将混捏后的糊料加入振动成型机中制成直径为12mm的球团，球团冷却至20℃后成型，成型后的球团进入焙烧炉焙烧，280h后升温至1100℃，在1100℃下保温60h，然后自然冷却即得组合炭素还原剂，焙烧成品率在99%以上。

实施例2

将铝电解废旧阴极破碎、球磨至D₉₀≤0.074mm，调整矿浆固液体积比为1:1，加入捕收剂、水玻璃、松醇油调浆，捕收剂由煤油与汽油按质量分数3:1混合配制，通气浮选，所得泡沫产品为提纯碳粉，浮选槽中底流为电解质；以质量分数计，提纯碳粉中固定碳含量为87.3%，灰分为1.9%，挥发分为10.8%；将粒度为2.5mm的焦炭粉与提纯碳粉按质量比100：15的比例混合得到骨料，加入骨料质量分数17%的经过破碎和熔化的煤沥青在180℃下混捏50分钟，将混捏后的糊料加入振动成型机中制成直径为12mm的球团，球团冷却至20℃后成型，成型后的球团进入焙烧炉焙烧，300h后升温至1300℃，在1300℃下保温70h，然后自然冷却即得组合炭素还原剂，焙烧成品率在98.5%以上。

实施例3

将铝电解废产生的炭渣破碎、球磨至D₉₀≤0.074mm，调整矿浆固液比为3:1，加煤油、水玻璃、松醇油调浆，复合捕收剂由煤油与汽油按质量分数3:1混合配制，通气浮选，所得泡沫产品为提纯碳粉，浮选槽中底流为电解质；以质量分数计，浮选碳粉中固定碳含量为92.55%，灰分为0.89%，挥发分为6.55%；将粒度为1mm的焦炭粉与提纯碳粉按质量比100：1的比例混合得到骨料，加入骨料质量分数16%的沥青液在160℃下混捏50分钟，成型后进入焙烧炉焙烧，260h升温至1200℃，在1200℃下保温60h，然后自然冷却即得组合炭素还原剂，焙烧成品率在99.5%以上。

实施例4

将铝电解废产生的炭渣破碎、球磨至D₉₀≤0.074mm，调整矿浆固液比为3:1，加煤油、水玻璃、松醇油调浆，复合捕收剂由煤油与汽油按质量分数5:3混合配制，通气浮选，所得泡沫产品为提纯碳粉，浮选槽中底流为电解质；以质量分数计，浮选碳粉中固定碳含量为90%，灰分为1.3%，挥发分为6.55%；将粒度为1.7mm的焦炭粉与提纯碳粉按质量比100：20的比例混合得到骨料，加入骨料质量分数16.5%的沥青液在140℃下混捏100分钟，成型后进入焙烧炉焙烧，290h升温至1150℃，在1150℃下保温65h，然后自然冷却即得组合炭素还原剂，焙烧成品率在99.8%以上。

Claims (9)

1.一种黄磷生产用组合炭素还原剂，其特征在于所述组合炭素还原剂的骨料由焦炭粉和提纯碳粉组成，焦炭粉与提纯碳粉的质量比为100:1~25。

2.根据权利要求1所述的一种黄磷生产用组合炭素还原剂，其特征在于所述焦炭粉为黄磷冶炼过程当中所筛除的粒度≤3mm的焦炭颗粒。

3.根据权利要求1所述的一种黄磷生产用组合炭素还原剂，其特征在于所述的提纯碳粉固定碳含量为90~95%，灰分为1~2%，挥发分为6~9%。

4.一种如权利要求1所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法，其特征在于包括预热配料、混捏、成型、焙烧，具体为以下步骤：

（1）预热配料：将焦炭粉与提纯碳粉按质量比为100:1~25的比例混合；预热至120~180℃，所述焦炭粉为黄磷冶炼过程当中所筛除的粒度≤3mm的焦炭颗粒，所述提纯碳粉由铝电解废旧阴极炭块或炭渣经浮选提纯得到；

（2）混捏：将步骤1中得到的混合物与经过破碎和熔化过滤的煤沥青在混捏锅中混捏均匀；

（3）成型：将混捏后的糊料加入振动成型机中制成直径为3~25mm的球团，球团冷却至20℃后成型；

（4）焙烧：将成型的球团加入焙烧炉中隔绝空气焙烧，使之焦化，焙烧时应缓慢升温，在250~350h内由20℃缓慢升温至1100~1300℃，并保温55~65h后自然冷却即得目标物组合炭素还原剂。

5.根据权利要求3所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法，其特征在于步骤4中在250~350h内由20℃缓慢升温至1150~1250℃，并保温58~62h后自然冷却即得目标物组合炭素还原剂。

6.根据权利要求3所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法，其特征在于所述的提纯碳粉为将铝电解废旧阴极或炭渣破碎、球磨至粒度D₉₀≤0.074mm，调整矿浆浓度为固液体积比1~3:1，加入捕收剂、抑制剂、起泡剂，通气浮选后所得。

7.根据权利要求3所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法，其特征在于所述的捕收剂为轻柴油、煤油、汽油及其乳化产品中的一种或两种以上组合，捕收剂用量为300~1000 g/t。

8.根据权利要求3所述的，其特征在于所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法；其特征在于所述的抑制剂为水玻璃，所述的起泡剂为松醇油。

9.根据权利要求3所述的，其特征在于所述的黄磷生产用组合炭素还原剂的制备方法；其特征在于步骤2中煤沥青的加入量为骨料质量的15~17%，混捏温度为140~200℃，混捏时间40~160min。