[go: up one dir, main page]

RU2061068C1 - Способ переработки металлургических шлаков - Google Patents

Способ переработки металлургических шлаков Download PDF

Info

Publication number
RU2061068C1
RU2061068C1 RU93027401A RU93027401A RU2061068C1 RU 2061068 C1 RU2061068 C1 RU 2061068C1 RU 93027401 A RU93027401 A RU 93027401A RU 93027401 A RU93027401 A RU 93027401A RU 2061068 C1 RU2061068 C1 RU 2061068C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
slag
water
aluminum
aluminium
processing
Prior art date
Application number
RU93027401A
Other languages
English (en)
Other versions
RU93027401A (ru
Inventor
Л.М. Сурова
В.Н. Суров
С.Ю. Сидельникова
Ю.А. Рахманин
Ю.В. Андреев
Э.М. Мохнаткин
З.Д. Ларина
Original Assignee
Акционерное общество "Экология Москвы"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Акционерное общество "Экология Москвы" filed Critical Акционерное общество "Экология Москвы"
Priority to RU93027401A priority Critical patent/RU2061068C1/ru
Publication of RU93027401A publication Critical patent/RU93027401A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2061068C1 publication Critical patent/RU2061068C1/ru

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

Использование: в технологии металлургических процессов, а также технологии неорганических веществ, в частности технологии получения основных хлоридов алюминия из алюминийсодержащего сырья и получении строительных материалов. Сущность изобретения: способ переработки металлургических шлаков, содержащих алюминий, галогениды, нитриды, карбиды и сульфиды металлов, включает измельчение шлака, разделение на крупную и мелкую фракции, отмывку мелкой фракции водой для удаления галогенидов металлов с образованием газов и обработку промытой мелкой фракции шлака соляной кислотой с последующей фильтрацией. Растворение кислотой ведут в две стадии с получением основного хлорида алюминия и шлама, причем на первой стадии процесс взаимодействия ведут до выхода основного хлорида алюминия 75 - 90%, а на второй стадии - при стехиометрическом соотношении алюминия к соляной кислоте и величине удельной поверхности алюминия равной 50 - 100 м2/кг, при этом нерастворившийся в соляной кислоте шлам используют в качестве минерализатора в производстве цемента. Газы, образовавшиеся при обработке мелкой фракции шлака водой и содержащие аммиак, водород, метан и сероводород последовательно промывают водой и обрабатывают перекисью водорода с получением аммиачной воды и сернокислого аммония, а образующуюся смесь метана и водорода сжигают. 1 табл.

Description

Изобретение относится к технологии металлургических процессов, а также к технологии неорганических веществ, в частности к технологии получения основных хлоридов алюминия из алюминийсодержащего сырья и получения строительных материалов.
Основные хлориды алюминия применяются в качестве коагулянтов при очистке воды, как вяжущего при дублении кож, а также в процессах изготовления бетонов, бурения скважин, проклейки бумаги и т.п.
Известен способ переработки алюминийсодержащих шлаков, предусматривающий дробление, измельчение и классификацию шлака. Крупная фракция, содержащая более 85% металлического алюминия поступает на использование, а мелькая фракция, содержащая до 17% алюминия и пыль с 5-6% алюминия идет для захоронения шлаковых отходов в почву, либо их направляют в отвал [1]
Известен способ переработки металлургических шлаков, которые отрабатывают горячей водой при перемешивании в присутствии измельчающих тел. При этом с частиц алюминия снимается защитная пленка оксида алюминия, алюминий реагирует с водой, давая гидроксид алюминия, который используется для получения алюминия электролизом. Образующие в процессе NH3 и СН4 отдуваются воздухом [2]
Наиболее близкий по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является способ переработки металлургических шлаков, содержащих алюминий, галогениды, нитриды, карбиды, металлов, заключающийся в том, что после размола и отделения крупной фракции мелкую фракцию отрабатывают горячей водой и фильтруют [3] Из фильтрата соли выделяют кристаллизацией, сушат и направляют в плавильную печь, а отмытую фракцию обрабатывают горячим раствором 1-90%-ным Н24 (предпочтительно 10%-ным раствором) и фильтруют. Осадок сушат, кальцинируют, размалывают и направляют на электролиз. Фильтрат нейтрализуют раствором NaОН, при этом выделяется гидроксид алюминия, который используется для электролизного получения алюминия. Однако этими способами перерабатывается сравнительно чистое алюминийсодержащее сырье, имеющее более 40% алюминия. Кроме того, алюминий перерабатывается в гидроксид алюминия, который находит ограниченное применение при электролизном получении алюминия. Не решен полностью вопрос об утилизации аммиака, метана и других газов при растворении шлаков в воде, а также образующихся шлаковых отходов.
В изобретении ставится задача переработки шлаков комплексно. При этом получают оксихлорид алюминия, минерализатор для производства цемента, минеральное удобрение аммиачную воду и сернокислый аммоний, а смесь метана и водорода подвергают сжиганию.
Предлагаемый способ переработки шлаков является экологически чистым, безотходным производством и позволяет использовать металлургический шлак даже с незначительным 5% содержанием алюминия.
Способ заключается в том, что шлаки, содержащие алюминий, галогениды, нитриды, карбиды и сульфиды металлов измельчают, разделяют на крупную и мелкую фракции, отмывают мелкую фракцию водой для удаления галогенидов металлов с образованием газов, отделяют ее от водного раствора, обрабатывают промытую мелкую фракцию шлака кислотой с последующей фильтрацией и получением раствора и шлама.
При этом согласно изобретению при обработке мелкой фракции шлака, используют соляную кислоту, причем обработку ведут в две стадии, на первой стадии до выхода основного хлорида алюминия (ОХА) 75-90% а на второй стадии при стехиометрическом соотношении алюминия к соляной кислоте и величине удельной поверхности алюминия равной 50-100 м2/кг, при этом шлам после фильтрации используют в качестве минерализатора в производстве цемента, газы, образующиеся при обработке мелкой фракции шлака водой последовательно промывают водой и обрабатывают перекисью водорода с получением аммиачной воды и сернокислотного алюминия, а образующуюся смесь метана и водорода сжигают.
Способ осуществляют следующим образом.
Металлургический шлак измельчают и разделяют на крупную и мелкую фракцию. Мелкую фракцию шлака обрабатывают водой с целью извлечения в раствор хлоридов натрия и калия. При этом образуется газовая смесь. Полученный раствор подвергают упариванию с выделением кристаллических хлоридов. Нерастворимый в воде остаток шлака, отделенный от раствора отстаиванием, обрабатывают соляной кислотой в две стадии. На первой стадии процесс ведут до выхода ОХА 75-90% на второй при стехиометрическом соотношении алюминия к соляной кислоте и величине удельной поверхности алюминия равной 50-100 м2/кг.
В результате получается водный раствор основного хлорида алюминия, являющегося коагулянтом широко используемым для очистки сточных вод. Шлам, не растворившийся в соляной кислоте, отделяется от раствора основного хлорида алюминия отстаиванием, полученная пульпа используется в производстве цемента как минерализатор, повышающий прочность и жаростойкость бетонных изделий.
Абгазы, образующиеся при растворении мелкой фракции шлака в воде и содержащие аммиак, водород, метан и незначительное количество сероводорода, используют для получения аммиачной воды, являющейся азотным удобрением. При этом сероводород переводится в сульфат аммония, а водород и метан сжигают. Для получения удобрения газы сначала промывают водой, а затем обрабатывают перекисью водорода.
П р и м е р. Металлургический шлак предварительно измельчают и рассеивают на крупную и мелкую фракцию. Крупную фракцию возвращают в основной процесс на переработку.
Мелкую фракцию размером до 3 мм, которой после классификации выделяется до 70% направляют на обработку водой.
Берут мелкую фракцию в количестве 200 г, помещают в аппарат с мешалкой, в которой добавляют 336 г воды. Отрабатываемый шлак имеет состав, Al 15,86; Al2O3 19,50; KCl + NaCl 55,91; AlN 6; Al2S3 0,005; Al4C3 0,42; механические примеси 2,305 (итого 100). Содержимое аппарата перемешивают в течение 30 мин. Во время растворения из аппарата выделяется, г: NH3 4,98; H2 0,026; H2S 0,007; CH4 0,314. Затем шлак направляют в аппарат с фильтром и промывают повторно чистой водой, которую берут в количестве 112 г. При выщелачивании получают раствор солей КСl + NaCl и отмытый шлак осадок. Раствор солей выпаривают и получают 112 г солей КСl + NaCl, а отмытый шлак осадок сушат при 100оС и получают 75,3 г следующего состава, г: Al 42; Al2O3 51,78; механические примеси 6,12. Соли натрия и калия направляют в металлургическое производство в качестве флюса.
Отмытый шлак со средним размером частиц в количестве 52 г помещают в первый аппарат с рубашкой и мешалкой объемом 1,5 л, заливают 750 мл 11%-ной соляной кислотой, поддерживают температуру 85оС, и начинают дозировать в аппарат 11%-ную соляную кислоту со скоростью 179 г/ч, и отмытый шлак со скоростью 17,3 г/ч (порциями по 2 г). Время пребывания раствора в первом аппарате составляет 5,5 ч.
Процесс взаимодействия с соляной кислотой осуществляют в две стадии. На первой стадии процесс взаимодействия кислоты с отмытым шлаком проводился до выхода ОХА на 85% что определяется выбранным расходом соляной кислоты и временем обработки. Суспензия из первого аппарата с мешалкой непрерывно перетекает во второй аппарат.
Время пребывания реакционной массы во втором аппарате составляет 4,5 ч.
Необходимый для завершения реакции алюминий в описываемом примере на второй стадии взаимодействия с соляной кислотой имел удельную поверхность 60 м2/кг.
Выходящую из аппарата суспензию отстаивают и получают 186 г/ч раствора ОХА с содержанием 7,42% Al2O3, и шлам, в количестве 0,012 кг/ч, содержащий 16,7% раствора ОХА и 83,3% нерастворимых в воде соединений, состоящих в основном из окиси алюминия, состава: Al2O3 89,4% механические примеси 10,6% Этот шлам используют как минерализатор в производстве жаростойких цементов.
Газы, выделяющиеся при обработке шлака водой пропускают через ловушку, содержащую 19,92 г воды, затем в ловушку добавляют 0,09 г 30% Н2О2 и содержимое ловушки перемешивают. В ловушке получают 24,9 г раствора, содержащего 20% NH3 и 0,1% (NH4)2SO4. Этот раствор является азотсодержащим удобрением, а выходящую из ловушки смесь метана и водорода сжигают.
Осуществление процесса переработки шлаков после отмывки от солей при различных соотношениях алюминия, содержащегося в отмытом шлаке, и соляной кислоты, степени завершения процесса на первой стадии и величине удельной поверхности алюминия представлены в таблице.
Из примеров 1-5 следует, что при величине степени завершенности процесса на 1-й стадии менее 75% время процесса возрастает, а при степени завершенности процесса более 90% продукт оказывается загрязнен мелкодисперсным алюминием.
При отклонении соотношения количеств алюминия и соляной кислоты от стехиометрии на 2-й стадии процесса в меньшую сторону реакция не проходит до конца, а при отклонении этой величины в большую сторону продукт загрязняется алюминием (примеры 6-8).
При удельной поверхности алюминия на второй стадии процесса более 100 м2/кг процесс не может быть осуществлен, так как протекает со слишком большой скоростью, а при удельной поверхности алюминия менее 50 м2/кг время реакции существенно увеличивается (примеры 9-12).
Таким образом, описанный способ обеспечивает комплексную переработку металлургического шлака, при этом получают экологически чистые продукты, используемые в дальнейшем с целевым назначением: оксихлорид алюминия, минерализатор для производства цемента, минеральное удобрения и отопительный газ. Само производство экологически безвредно и позволяет избавиться от значительных залежей металлургического шлака, загрязняющего территорию.

Claims (1)

  1. Способ переработки металлургических шлаков, содержащих алюминий, галогениды, нитриды, карбиды и сульфиды металлов, включающий измельчение шлака, разделение на крупную и мелкую фракции, отмывку мелкой фракции водой для удаления галогенидов металлов с образованием газов, отделение ее от водного раствора, обработку промытой мелкой фракции шлака кислотой с последующей фильтрацией и получением раствора и шлама, отличающийся тем, что при обработке мелкой фракции шлака используют соляную кислоту, причем обработку ведут в две стадии: на первой стадии до выхода основного хлорида алюминия 75 90% а на второй стадии при стехиометрическом соотношении алюминия к соляной кислоте и величине удельной поверхности алюминия 50 100 м2/кг, при этом шлам после фильтрации используют в качестве минерализатора в производстве цемента, газы, образующиеся при обработке мелкой фракции шлака водой, последовательно промывают водой и обрабатывают перекисью водорода с получением аммиачной воды и сернокислого алюминия, а оставшуюся смесь метана и водорода сжигают.
RU93027401A 1993-05-13 1993-05-13 Способ переработки металлургических шлаков RU2061068C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93027401A RU2061068C1 (ru) 1993-05-13 1993-05-13 Способ переработки металлургических шлаков

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU93027401A RU2061068C1 (ru) 1993-05-13 1993-05-13 Способ переработки металлургических шлаков

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU93027401A RU93027401A (ru) 1996-05-10
RU2061068C1 true RU2061068C1 (ru) 1996-05-27

Family

ID=20141874

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU93027401A RU2061068C1 (ru) 1993-05-13 1993-05-13 Способ переработки металлургических шлаков

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2061068C1 (ru)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Экспресс-информация ВНИИПВТОРцветмета. Комплексная переработка вторичного сырья в цветной металлургии, зарубежный опыт. М., вып.12, 1989. 2. Патент США N 4434142, кл. C 01F 7/02, опубл. 1984. 3. Патент Австрии N 383105, кл. C 01F 7/00, 1987. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Tsakiridis et al. Aluminium recovery during black dross hydrothermal treatment
Matjie et al. Extraction of alumina from coal fly ash generated from a selected low rank bituminous South African coal
EP1097247B1 (en) A method for isolation and production of magnesium based products
US11912582B2 (en) Systems and methods to recover value-added materials from gypsum
AU665522B2 (en) Combined filtration and fixation of heavy metals
JP2005255737A (ja) 廃棄物を用いた重金属吸着材の製造方法及び当該方法により得られた重金属吸着材
CA3127106A1 (en) Systems and methods to treat flue gas desulfurization and metal-bearing waste streams to recover value-added materials
CN101519219A (zh) 轻质碳酸镁制备工艺
US20210347648A1 (en) Systems and methods to treat flue gas desulfurization and metal-bearing waste streams to recover value-added materials
CN111533156A (zh) 焚烧飞灰的处理工艺和焚烧灰渣的处理工艺
CN104487388A (zh) 用于还原氧化固体中的六价铬的方法
AU2009207898B8 (en) Process for recycling spent pot linings (SPL) from primary aluminium production
Teodorescu et al. OPTIMIZATION OF PROCESS FOR TOTAL RECOVERY OF ALUMINUM FROM SMELTING SLAG 2. REMOVAL OF ALUMINUM SULFATE.
RU2061068C1 (ru) Способ переработки металлургических шлаков
CN117756426A (zh) 一种氰化尾渣二次铝灰整体脱毒协同制备胶凝材料的方法
JP4536257B2 (ja) 塩化ナトリウム水溶液の製造方法
Chen et al. Carbide slag as a calcium source for bauxite residue utilization via calcification–carbonization processing
US5013356A (en) Process for the processing of slag from aluminium scrap and waste melting, recovery of components thereof and treatment of gasses generated
JP3536901B2 (ja) 飛灰からの有価金属回収方法
US11753697B2 (en) Method of processing and treatment of alunite ores
US2567544A (en) Process for the manufacture of sodium aluminum fluoride
JP3505595B2 (ja) ダストの処理方法
JPS61174112A (ja) 都市ごみ焼却灰の処理方法
RU2818698C1 (ru) Способ получения магний-аммонийного фосфата из сапонитового шлама
JP3140374B2 (ja) 飛灰から二水石膏を製造する方法