RU1775363C - Способ переработки кремнефторида натри - Google Patents
Способ переработки кремнефторида натриInfo
- Publication number
- RU1775363C RU1775363C SU904865360A SU4865360A RU1775363C RU 1775363 C RU1775363 C RU 1775363C SU 904865360 A SU904865360 A SU 904865360A SU 4865360 A SU4865360 A SU 4865360A RU 1775363 C RU1775363 C RU 1775363C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- aluminum
- layer
- electrolyte
- reaction
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 19
- MEYPRMGRFQCXHY-UHFFFAOYSA-N [Na].F[Si](F)(F)F Chemical compound [Na].F[Si](F)(F)F MEYPRMGRFQCXHY-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims abstract description 20
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000003993 interaction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N alumanylidynesilicon Chemical compound [Al].[Si] CSDREXVUYHZDNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 20
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 15
- 239000000047 product Substances 0.000 description 14
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 9
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 7
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 6
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 6
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 5
- KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K Aluminum fluoride Inorganic materials F[Al](F)F KLZUFWVZNOTSEM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000000859 sublimation Methods 0.000 description 4
- 230000008022 sublimation Effects 0.000 description 4
- IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 2,2,3,3,3-pentafluoropropanal Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C=O IRPGOXJVTQTAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 229910001610 cryolite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N silicon tetrafluoride Chemical compound F[Si](F)(F)F ABTOQLMXBSRXSM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 description 3
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000551 Silumin Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 2
- 101100004392 Arabidopsis thaliana BHLH147 gene Proteins 0.000 description 1
- 229910004883 Na2SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910004074 SiF6 Inorganic materials 0.000 description 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- -1 sodium fluorosilicate Chemical compound 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Electrolytic Production Of Metals (AREA)
Abstract
Использование: переработка отходов с получением кремнеалюминиевых сплавов. Сущность изобретени : смешивают стехио- метрические количества кремнефторида натри и оксида алюмини , помещают слой реагентов толщиной 50-100 мм на корку работающего алюминиевого электролизера, сверху насыпают слой оксида алюмини толщиной 70-150 мм, взаимодействи осуществл ют не менее 3ч и продукты взаимодействи погружают в электролит при продолжении электролиза. 1 ил., 3 табл.
Description
Изобретение относитс к переработке кремнефтористого натри , а также к электрометаллургии алюмини и производству его сплавов с кремнием. Создание изобретени св зано с актуальной проблемой развити безотходной технологии фторсодержащих продуктов. В насто щее врем подобные продукты в большом количестве скапливаютс в отвалах, т.к. способы переработки их сложны и экологически не безвредны.
В насто щее врем криолит получают по методу, основанному на взаимодействии растворов фтористого алюмини и фтористого натри , которые получают из кремнефтористоводородной кислоты путем обработки ее гидроокисью алюмини и содой . При этом качество криолита уступает лучшим зарубежным образцам.
Наиболее близким по технической сущности вл етс способ, в котором с целью
ъ/
более полного извлечени фтора за счет двукратного св зывани его в виде фторидов металлов кремнефтористый натрий подвергают переработке в несколько стадий:
стади нагрева кремнефтористого натри с получением фторида натри и тетрафторсилана по реакции:
Na2 SiF6 2NaF+SIF4(1)
и улавливание последнего:
пропускание тетрафторсилана через оксид алюмини , получение фторида металла
SiF/i+At203 AIF3+SI02(2)
разделение продуктов по реакции (2) за счет возгонки с последующей конденсацией фтористого алюмини
А1F3 ТВ возгонка.А1 Far конденсаци . Рз то
(3)
Продукты переработки NaF и А1Рз предложено использовать в качестве более дешевых компонентов шихты дл электролититческого производства алюмиии . Авторы предлагают реакцию (1) проводить при температуре не ниже 500°С.
Д/1Й проведени процессов по рассмотреи1- ным стади м, очевидно, потребуетс сложное технологическое оборудование.
Цель изобретени заключаетс в снижеиии энергетических затрат, упрощении процесса и обеспечении экологической чистоты процесса за счет возможности переработки -кремнефтористого натри в уже имеющемс и работающем устройстве (алюминиевом электролизере) с использованием , не предназначенного дл достижени цели, а выдел ющегос в электролизере частично на потери в окружающую среду. Обеспечение экологической чистоты достигаепс за счет возможности двойного св зывани , фторсодержащих продуктов (химическое взаимодействие в слое смеси и адсорбционное -,в защитном слое),
Стехиометрическую смесь кремнефтористого натри и оксида алюмини засыпают на корку электролита алюминиевого электролизера слоем толщиной 50-100 мм, поверх засыпают слой из оксида алюмини толщиной 70-150 мм, выдерживают их несколько часов, после чего, разруша корпус, погружают продукты взаимодействи в электролит,
В основе предлагаемого способа лежит реакци
. 3Na2SiF6+2Al203 6NaF+4A F3+3Si02 (4) Указанна реакци происходит в слое смеси исходных компонентов при температурах пор дка 500°С. При этом с оксидом алюмини взаимодействует не продукт термического разложени кремнефтористого натри , как в прототипе, а сам кремнефторид натри , Продукты этого взаимодействи погружают в расплав электролита, причем фтористые соли алюмини и натри вл ютс обычными составл ющими криолито-глиноземиого расплава, кремний переходит в катодный металл. При таком способе переработки исключаютс стадии разделени кремнезема и фтористого алюмини путем трудоемких операций возгонки и конденсации последнего. Продуктом переработки вл ютс алюминиёво-кремниевые сплавы, широко используемые в промышленности. При проведении патентного поиска не вы влено решений, обла,даюидих той же совокупностью признаков, котора отличает предлагаемое нами решений . Все признаки, присущие решению, органично рйботак на достижение цели изобретени : дл переработки кремнефторида натри используетс отлаженный механизм электролиза алюмини , тем более.
что некоторые сибирские алюминиевые заводы испытывают сейчас трудности с сырьем.
Внедрение решени не повлечет за собой необходимость разработки и создани аппаратов дл описанных стадий (реакции 1-3), поддержани в них определенных технологических режимов (температура, давление), что неизбежно
0 св зано с энергозатратами, обеспечение герметичности аппаратов и коммуникаций, Использование работаюа их аппаратов (электролизеров) и утилизаци их тепла позвол ют говорить о снижении материальных и энергозатрат. Продукты реакции (4) вл ютс твердофазными, загр знение ими атмосферы цеха, воздуха вблизи завода исключено . Наличие защитного сло из оксида алюмини надежно герметизирует реакционную зону так, что даже в случае разложени кремнефторида натри образуетс газообразный тетрафторсилан по реакции (1), то он будет св зан в защитном слое с оксидом (реакци (2). Обеспечение экологической чистоты обусловлено самим способом реализации процесса.
Дл реализации способа предлагаем использовать типовой электролизер дл получени алюмини . На корку электролита,
0 имеющуюс у нормально работающего
электролизера, засыпают слой стехио.мет . рической смеси кремнефтористого натри и
оксида алюмини . Защитный слой оксида
алюмини поверх реакционного сло необходим дл герметизации и утеплени реакционного сло . Насыпной слой оксида ал(омини активно адсорбирует возможные газообразные продукты, поэтому необходимо иметь его толщину около 10 см. При обрушении корки газообразные продукты будут собиратьс и в систему газосбора.
Засыпку сло реакционной смеси можно организовать по продольным сторонам электролизера, где периодически производитс технологическа операци пробивки корки, а также по поперечным сторонам электролизера. В последнем случае технологически необходимую операцию пробивки корки и предлагаемую операцию
0 подшихтовки электролита продуктами реакции (4) можно разделить. В результате по витс возможность точнее регулировать состав алюминиево-кремниевого сплава по содержанию кремни и получать сплавы в
5 широком диапазоне содержаний его (от низко - до высококремнистых).
Процесс переработки кремнефтористого натри может быть иепрерысным, на одной ванне, на нескольких ваннах или же периодическим. При реализации способа возникает необходимость подготовки стехиометрической смеси кремнефторида натри и оксида алюмини . Ее можно изготовить с помощью уже известных способов смешени nopouiкообразных материалов. Смесь может быть использована при внедрении на заводах систем автоматического питани электролизеров глиноземом (АПГ). На чертеже изображен схематичный разрез алюминиевого электролизера. Электролизер состоит из анода 1. погруженного в расплавленный электролит 5, и катодного кожуха, футерованного подовыми 3 и боковыми 4 углеграфитовыми блоками . Катодный продукт - сплав алюмини и кремни - расположен на подине 2 под слоем электролита. Гарниссаж 6, дополнительно изолирующий боковую футеровку, и корочка застывшего электролита 7 над рабочим пространством технологически необходимы . Дополнительный слой смеси кремнефторида натри с оксидом алюмини 8 предложено размещать на сформировавшейс застывшей корочке, насыпа поверх слой оксида алюмини 9 дл герметизации и утеплени . П р и м е р. В электролизере С 8-БМ с шириной анода 2800 мм и верхним токоподводом при очередной засыпке глинозема на корку электролита вместо глинозема засыпают стехиометрическую смесь кремнефтористого натри с глиноземом в количестве 10 кг слоем толщиной 50 мм по продольным сторонам ванны. Массовое соотношение компонентов в смеси, кг Na2SiF6 7,3; А120з 2,7. Поверх реакционного засыпаетс защитный слой глинозема толщиной 100 мм, после чего эта ванна продолжает работать в обычном технологическом режиме при 950-960°С и при очередной пробивке корки через б ч в расплав погружаетс 3.3 KrNaF,4,4 кгА1Рзи2,3 кг Si02 и продуктом электролиза вл етс низкокремнистый сплав алюмини . Примеры при других величинах толщины сло реакционной смеси (hi) при той же толщине защитного сло (h2), равной 0,1 м, и времени, равном 3 ч, представлены в табл.1. В табл. 2 показано количество реакционной смеси (mi), обеспечивающее на площади 2,5 м необходимую толщину сло . Площадь 2,5 м вз та из соображений, что смесь будет засыпатьс на корку электролита между анодом и боковой стенкой (это рассто ние около 0,5 м) на прот жении 5 м с одной стороны обычного электролизера с верхним ТОКОПОД8ОДОМ типа С8-БМ. Целесообразный диапазон толщины сло реакционной смеси находитс в пределах 0,05-0,1 м. Нижний предел определ етс тем, что надо использовать нерационально малые количества реакционной смеси, а верхний - тем, что ванна будет пересыщена кремнием (). Т.к. в формуле изобретени предполагаетс изменение толщины защитного сло (h2) глинозема от 0,07 м до 0,15 м, покажем целесообразность выбора этого диапазона дл времени 3 ч на той же площади 2,5 м чарез расчет количества оксида алюмини в защитном слое (т 2), обеспечивающего засыпку сло необходимой толщины (табл.2). Дл того, чтобы св зать весь фтор, внесенный в слой реакционной смеси толудиной 0,07 м. необходимо 424 кг А120з. а минимальна толщина реакционного сго 0,05 м требует засыпки на рассматриваемую площадь 320 кг AI203. Это свидетельствует о целесообразном диапазоне, составл ющем 350-750 кг А120з, по толщине сло соответственно 0,07-0,15 м. Максимальна величина защитного сло 0,15 м при средней величине реакционного сло 0,07 м обеспечивает избыток АЬОз и вл етс свидетельством возможности полного св зывани фтора, что гарантирует экологическую чистоту процесса, указанную в цели изобретени . Достижение цели изобретени по снижению материальных затрат показываетт кой небольшой расчет. Дл получени 1 т алюмини требуетс около 72 кг криолита и фторсолей. Использование кремнефторида натри , дающего эти компоненты электролита , позволит дополнительно получить некоторое количество алюмини (табл.3). Возможность получени дополнительного металла за счет использовани кремнефторида натри при различной тйлщине сло реакционной смеси показана в табл.5, Достижение цели изобретени по снижению энергетических затрат по сн ет пример . Дл производства 1 т силумина расходуетс около 140 кВт ч силовой электроэнергии , а 1 т алюмини - более 110 кВт ч, т.е. получение 1 т силумина, и алюминиевом электролизере позволит сэкономить 140 кВт ч электроэнергии. Таким образом, способ позвол ет на имеющемс технологическом оборудовании переработать продукт (кремнефторитый натрий), который в насто щее врем аще идет в отвалы, получать нужные в наодном хоз йстве сплавы. Процесс перерах тки отличаетс экологической чистотой, вл етс энерго- и ресурсосберегающим.
Claims (1)
- Формула изобретениСпособ переработки кремнефторида натри , включающий взаимодействие кремнефторс о держащего вещества с оксидом алюмини). при нагревании, отличающийс тем, что, с целью снижени энергозатрат , упрощени процесса и улучшени его экологичности. на взаимодействие подают смесь стехиометрических количеств кремнефторида натри и оксида алюмини , взаимодействие осуществл ют в течение не менее трех часов в слое реагентов толщиной 50-100 мм, имеющем покрытие из сло оксида алюмини толщиной 70-150 мм, причем процесс ведут на корке электролита работающего алюминиевого электролизера и продукты взаимодействи погружают в электролит при продолжении электролиза.Таблица 1Таблица 2Таблица 3,
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904865360A RU1775363C (ru) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Способ переработки кремнефторида натри |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU904865360A RU1775363C (ru) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Способ переработки кремнефторида натри |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU1775363C true RU1775363C (ru) | 1992-11-15 |
Family
ID=21535570
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU904865360A RU1775363C (ru) | 1990-06-07 | 1990-06-07 | Способ переработки кремнефторида натри |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU1775363C (ru) |
-
1990
- 1990-06-07 RU SU904865360A patent/RU1775363C/ru active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР NJ 1682310, кл. С 01 В 35/10, 1988. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105088274B (zh) | 一种处理及回收铝电解固体废料的装置 | |
| EP2636644B1 (en) | Cyclic preparation method for producing titanium boride from intermediate feedstock sodium-based titanium-boron-fluorine salt mixture and producing sodium cryolite as byproduct | |
| US8641996B2 (en) | Cyclic preparation method for producing titanium boride from intermediate feedstock potassium-based titanium-boron-fluorine salt mixture and producing potassium cryolite as byproduct | |
| US9611151B2 (en) | Electrolyte supplement system in aluminium electrolysis process and method for preparing the same | |
| US4973390A (en) | Process and apparatus for producing lithium from aluminum-lithium alloy scrap in a three-layered lithium transport cell | |
| CN105603216B (zh) | 铝工业固体废料回收/石油焦高温脱硫装置及其使用方法 | |
| CN110616295B (zh) | 一种电解铝废弃炭块的无害化利用工艺 | |
| WO1994002664A1 (en) | Barrier layer against fluoride diffusion in linings of aluminum reduction cells and like apparatus | |
| US20150203978A1 (en) | Method for preparing an electrolyte and an electrolyte replenishment system during aluminum electrolysis process | |
| RU1775363C (ru) | Способ переработки кремнефторида натри | |
| CN204959051U (zh) | 一种处理及回收铝电解固体废料的装置 | |
| CN110117718A (zh) | 以废耐火材料为原料电弧炉冶炼制取铝硅铁的方法 | |
| Salt | Bath chemistry control system | |
| CN111072393B (zh) | 一种适用于铝电解槽的环保型干式防渗料 | |
| CN109207738B (zh) | 一种铝电解槽废耐火材料的处理方法 | |
| US5853560A (en) | Electrolytic magnesium production process using mixed chloride-fluoride electrolytes | |
| CA2048520A1 (en) | Method for working up fluorine-containing residues | |
| CN205556753U (zh) | 铝工业固体废料回收/石油焦高温脱硫装置 | |
| CN110004300A (zh) | 以铝灰为原料等离子体射流送料制取硅铁合金的方法 | |
| US11466377B2 (en) | Method for providing a cathode lining barrier layer in an electrolysis cell and a material for same | |
| US3839167A (en) | Novel alumina feed for aluminum cell | |
| RU2383662C2 (ru) | Способ получения алюминиево-кремниевого сплава в электролизере для производства алюминия | |
| RU2128732C1 (ru) | Способ пуска алюминиевого электролизера после капитального ремонта | |
| US20240247391A1 (en) | Method for producing metallic aluminum and polysilicon with high-silicon aluminum-containing resource | |
| US3855086A (en) | Carbon anode protection in aluminum smelting cells |