本发明属于金属化合物粉末的回收方法,是一种从铝电解工业烟尘净化渣中分离出碳和沥青而回收氧化铝、氟化盐的脱碳工艺。 目前,在铝电解的冶炼生产中,大部份采用自焙电解槽。烟气的净化与回收通常用湿法处理,处理后排放的烟气可以达到铝工业废气排放的环保要求,但其残渣只是经过滤后堆存起来。目前尚无良好的处理方法。在湿法处理含氟烟尘的净化渣中,仍混有大量的氧化铝、氟化盐、以及氧化硅、氧化铁、碳、沥青在内的多种成份。由于其中所含的碳和沥青过多,竟达总重量的20%左右,致使净化渣一直无法得到有效利用。
本发明的目的是提供一种工艺方法:把碳和沥青从含氟烟尘湿法净化渣中分离出来,降低净化渣内总碳的含量,使净化渣满足作为合格原料(含碳量3%以下)的要求,以供返回电解槽重新冶炼利用。
基本原理及工艺过程
基本原理:采用浮选分离技术,把传统的选矿技术应用到铝工业烟尘的处理上,去除含碳物料组份,达到回收所需物质的目的。首先利用碳和沥青所具有的自然可浮性,然后加入分散剂、捕收剂和起泡剂,增强浮选分离的选择性,提高了浮选的质量和产率。分散剂能改善物料各组份的悬浮和分离效果,分散剂有水玻璃、硫酸铝、明矾、六偏磷酸钠、其中优先选用六偏磷酸钠作为分散剂。捕收剂是一种非极性油类,其中以煤油、0#柴油、C5~C9脂肪酸较好,起泡剂具有良好的表面活性,以松油、2#油为佳。捕收剂优选煤油,起泡剂优选2#油。
工艺过程和主要工艺条件
1、净化渣配浆处理。
净化渣加热水,经搅拌制成矿浆。矿浆温度选择24~45℃、以35~40℃为好。矿浆浓度地调节范围25~35%之间。矿浆酸碱度PH7~9。
而后,依次加入分散剂、捕收剂和起泡剂,搅拌。
净化渣的堆放时间会使物料的可浮性变化,增加堆放时间将使回收物质-氧化铝的回收率降低,其影响幅度为2%左右。
2、浮选。浮选分为粗选、精选二步:
①粗选
粗选在浮选机内进行,粗选中搅拌要控制一定的时间和搅拌叶轮的线速度。含药剂配浆中的碳和沥青随着泡沫上浮,然后被浮选机的刮板刮出,进入分流槽。
适量的分散剂加入之后,可以使回收率提高,使由于净化渣物料因堆放时间过长引起的回收率变化得到补偿。
②精选
精选是在粗选分离的基础上进行的。粗选后有两股分流,一股是已经分离出碳、沥青后的矿流主要含氧化铝产物,经泵输送进入沉淀箱;另一股是上浮的被刮出的含碳产物以及夹带出来部分氧化铝等物质。精选就是对这一股液料进行再处理。因此,精选的方式与粗选相同,只是加入的药剂用量和工艺条件数据略有不同。例如,加入的分散剂、捕收剂、起泡剂相应减少,搅拌时间相应增加一些。
精选视情况进行一次或两次,其目的在于保证质量的同时提高回收率。实际上精选后的产物,其含碳量均有所增加。
一般经过粗选便可达到要求,含碳量已低于3%。精选后的产物含碳大于3%,只要保证混合后的物料总的含碳量低于3%也就可以。
粗选和精选的工艺条件范围如下:
分散剂 六偏磷酸钠 400±50克/吨
捕收剂 煤油 250~350克/吨
起泡剂 2#油 200~300克/吨
充气量 (粗选、精选) 2.5~3.2升/分钟
搅拌时间 5~12分钟
浮选时间 35~45分钟
叶轮线速度 5.5~6.6米/秒
3、产物的过滤和干燥
净化渣处理后含氧化铝产物,经过过滤和干燥,即为成品物料,可作为原料返回电解槽使用。过滤后,物料的含水率约10%。干燥后的成品物料含水率约1.5%。
含碳产物分流通入尾矿池另作处理。
经过上述工艺过程,即粗选、一次或两次精选,净化渣中大量的碳和沥青已除去,得到含碳小于3%的产物。总产率达57%以上,原净化渣内所含氧化铝的回收率达80%以上。
这种回收产物经测试得知其成份百分比范围是:Al2O382~86%、氟化盐12~14%、总碳(包括碳和沥青)3%以下、Fe2O30.5%以下、SiO20.5以下。
因此,从净化渣中可获得高达80%以上的氧化铝回收率,这就大大地有利于提高铝厂的经济效益。按年处理净化渣用料1200吨计算,约可回收氧化铝526吨氟化盐134吨,投产一年可以收回全部投资。从第二年起即可获利,年利润可达40余万元。随着年处理量的规模扩大,效益更为可观,推广应用的前景十分良好。反过来,还能减少堆放和环境污染方面的支付费用。
本发明的附图
图1是本发明的工艺流程原理图
其中:1-配浆,2-加药、搅拌,3-粗选,4-精选,5-过滤,6-干燥。
图2是工艺设备流程图。
现结合图2说明生产设备及工艺流程。
热水器1产生的热水由泵2输入配浆搅拌槽3,在槽内净化渣配成矿浆,矿浆由泵4输送到储浆搅拌槽5进行搅拌,搅拌后从上段自流进入稳压搅拌槽6(以便保证后面浮选机生产用料的连续供给),然后经过两个药剂搅拌槽7、8,分别加入分散剂、捕收剂和起泡剂,通过搅拌和作用,矿浆输入浮选机9进行浮选。浮选机左列5个槽为粗选槽供粗选用,右列7个槽为精选槽供精选用。粗选槽内上浮的碳与沥青产物随泡沫由刮板刮入泡沫槽(图中*示出部位),由此输往精选槽再行浮选同样,精选槽内上浮的碳与沥青产物随泡沫刮入泡沫槽(图中**所示部位),最终输往尾矿池。
在粗选槽的末段(即左列第5个槽中),下部的含氧化铝的物料即用泵11输送到沉淀箱12的Ⅰ池中。精选槽的末段(即右列第七个槽)槽内下部含氧化铝物料由泵10输送入沉淀箱Ⅱ。在沉淀箱Ⅰ、Ⅱ内含沉淀物浓浆分别送往过滤器过滤(含水份8~10%)、干燥(含水份约1.5%)即为成品。1-Al2O3和2-Al2O3经适当混合便得含碳小于3%的原料。
尾矿池内的碳产品则另作处理和利用。