СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМОСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ Российский патент 2000 года по МПК C04B7/24 C04B7/32 C01F7/56 C22B7/04 

Изобретение относится к способам переработки шлаков плавки алюминия и его сплавов, а также к технологиям производства строительных материалов и неорганических веществ, в частности к технологии получения основных хлоридов алюминия.

Известен способ переработки алюмосодержащих шлаков путем отмывки их водой с последующей сушкой полученного осадка, его измельчением до получения пудры, которую используют при приготовлении бетонной смеси в качестве газообразователя (US 4119476 A, кл. C 04 B 21/02, 10.10.1978).

Известен способ переработки алюмосодержащих шлаков путем отмывки их водой, смешения с гидроксидом кальция, выдержки при перемешивании до полного окисления металлического алюминия, брикетирования и обжига с получением высокоглиноземистого цемента (SU 465386 A, кл. C 04 B 7/32, 14.08.1975).

Известен способ переработки алюмосодержащих шлаков путем их отмывки водой, смешения с соляной кислотой, выдержки при перемешивании, отделения полученного раствора от непрореагировавшего остатка шлака с получением солевого раствора, из которого известным способом выделяют хлориды натрия и калия, коагулянт основной хлорид алюминия (гидроксохлорид алюминия - ГОХА) для очистки воды и дешевых строительных материалов (RU 2088544 C1, кл. C 04 B 7/24, 27.08.1997).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является способ переработки металлургических шлаков, содержащих алюминий, галогениды, нитриды, карбиды и сульфиды металлов, включающий измельчение шлака, разделение на мелкую и крупную фракции, отмывку мелкой фракции водой для удаления галогенидов металлов с образованием газов, отделение ее от водного раствора, обработку промытой мелкой фракции шлака соляной кислотой с последующей фильтрацией и получением раствора основного хлорида алюминия (ГОХА) и шлама. При этом раствор хлоридов натрия и калия подвергают упариванию с выделением кристаллических хлоридов, 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 (RU 2061068 C1, кл. C 22 B 7/00, 27.05.1996).

Однако из-за наличия в исходных шлаках нитридов алюминия, процесс водной отмывки шлаков сопровождается выделением аммиака, а водный раствор отмытых солей имеет pH 10 - 12, что ухудшает экологические условия производства и затрудняет выпарку солевого раствора хлоридов калия и натрия.

Задачи, на решение которых направлено заявляемое изобретение, состоят в улучшении экологических условий производства при отмывке алюмосодержащих шлаков водой для удаления растворимых солей металлов и в упрощении выпарки полученного солевого раствора хлоридов металлов. Нейтрализация солевого раствора позволяет также использовать его для регенерации катионитовых фильтров вместо технической соли хлорида натрия.

Поставленные задачи достигаются тем, что в известном способе переработки алюмосодержащих шлаков, включающих нитрид алюминия, путем отмывки водой при удалении растворимых солей металлов, водную отмывку шлаков осуществляют с добавлением соляной кислоты из расчета получения pH конечного раствора 6,5 - 7,5.

Способ осуществляют следующим образом: алюмосодержащие шлаки плавки алюминия и его сплавов (A1 2-25%; Al₂O₃ 5 - 45%; AlN 0,1 -6%; SiO₂ 5 - 15%, сумма KCl и NaCl 1 - 60%; примеси - остальное) отмывают водой один или несколько раз с добавлением соляной кислоты из расчета получения pH раствора в пределах 6,5 - 7,5 (количество стадий зависит от заданной степени извлечения растворимых солей металлов). Необходимость добавления соляной кислоты определяется наличием в исходных шлаках плавки алюминия и его сплавов нитридов алюминия, при взаимодействии которых с водой образуется аммиак. Выбор интервала значений pH конечного раствора в переделах 6,5 - 7,5 на каждой стадии определяется тем, что при pH больше 7,5 из раствора выделяются пары аммиака, а при pH меньше 6,5 - выделения хлористого водорода.

Водная отмывка шлаков с добавлением соляной кислоты может осуществляться 2 вариантами: постоянным добавлением соляной кислоты в процессе выщелачивания шлаков или в конце процесса. Первый вариант предпочтительнее, т.к. позволяет в ходе процесса не выходить за пределы pH 6,5 - 7,5 и исключает выделение аммиака.

Пример осуществления способа.

50 г алюмосодержащих шлаков плавильного производства (хим. состав. % мас. : Al - 8,23; Al₂O₃ - 15,5; AlN - 2,5; SiO₂ - 5,8; NaCl - 24,4; KCl - 38,1; примеси - остальное) дисперсностью менее 50 мкм подвергали трехстадийной отмывке водой при температуре 20^oC. Шлак помещали в реактор, добавляли 150 мл дистиллированной воды и включали магнитную мешалку. Отмывку на всех стадиях проводили 10 мин. После отстаивания раствора (в течение 20 мин) производили разделение твердой и жидкой фаз декантацией (количество декантата 100 мл). Для осуществления 2 и 3 стадии отмывки к оставшейся суспензии добавляли по 100 мл дистиллированной воды.

Проводили параллельные серии опытов по отмывке шлаков: первую - водой, вторую - водой с добавлением соляной кислоты. В первом случае (без добавления соляной кислоты) величины pH получаемых растворов на каждой стадии соответственно составили: I - стадия - 11,3; 2 стадия - 9.1; 3 стадия - 7.2. На первой и второй стадиях отмывки происходит выделение газообразного аммиака. Во втором случае для получения нейтральных растворов на 1 стадии отмывки добавляли 0,5 мл 10%-ной соляной кислоты, pH конечного раствора - 6,7; на 2 стадии - 0,1 мл 10%-ной соляной кислоты, pH - 7,0; на 3 стадии отмывки соляную кислоту не добавляли, т.к. pH раствора - 7,1, т.е. в заданных пределах. Во второй серии опытов выделение газообразного аммиака не наблюдалось.

Таким образом, описанный способ улучшает экологические условия производства при отмывке водой алюмосодержащих шлаков плавки алюминия и его сплавов, упрощает выпарку полученного раствора хлоридов металлов, а также позволяет использовать его для регенерации катионитовых фильтров.

Изобретение относится к способам переработки шлаков плавки алюминия и его сплавов, а также к технологиям производства строительных материалов и неорганических веществ, в частности к технологии получения основных хлоридов алюминия. В способе переработки алюмосодержащих шлаков, включающих нитрид алюминия, путем отмывки шлаков водой для удаления растворимых солей металлов, водную отмывку осуществляют с добавлением соляной кислоты из расчета получения pH конечного раствора в пределах 6,5-7,5. Решаемая задача: улучшение экологических условий производства при отмывке водой алюмосодержащих шлаков плавки алюминия и его сплавов, упрощение выпарки полученного раствора хлоридов металлов, а также обеспечение возможности использовать его для регенерации катионитовых фильтров.

Способ переработки алюмосодержащих шлаков, включающих нитрид алюминия, путем отмывки водой для удаления растворимых солей металлов, отличающийся тем, что водную отмывку шлаков осуществляют с добавлением соляной кислоты из расчета получения рН конечного раствора 6,5 - 7,5.