RU2030360C1

RU2030360C1 - Method of preparing granular fluoric salts for electrolytic production of aluminium

Info

Publication number: RU2030360C1
Authority: RU
Inventors: В.К. Никитенко; Г.В. Солонин; Е.Н. Карнаухов; А.В. Бутолин; М.Ю. Комлев; Л.В. Черняховский
Original assignee: Бутолин Александр Васильевич
Priority date: 1991-07-02
Filing date: 1991-07-02
Publication date: 1995-03-10

Abstract

FIELD: metallurgical chemistry. SUBSTANCE: method involves crushing powdered fluorine-containing material in advance until the amount of the fraction not exceeding 8 microns in size is not under 25 wt.-%, moistening it then heat treating dried granules at 300-350 C. Fluorine-containing material is aluminium fluoride, commercial cryolite, mixture of aluminium fluoride with cryolite and sodium fluoride, mixture of commercial cryolite with sodium fluoride. Produced granular material is characterized by average breaking load up to 13 kg/granule. EFFECT: higher efficiency. 2 cl, 2 tbl

Description

Изобретение относится к химической технологии и может быть использовано для получения гранулированных фтористых солей, применяемых в электролитическом производстве алюминия. The invention relates to chemical technology and can be used to obtain granular fluoride salts used in the electrolytic production of aluminum.

Корректировка электролита и питание электролизера фтористыми солями в компактном виде позволяет на 25-30% сократить выделение фтористых соединений в атмосферу и их расход. Correction of the electrolyte and feeding the electrolyzer with fluoride salts in a compact form can reduce the emission of fluoride compounds into the atmosphere and their consumption by 25-30%.

Известен способ получения гранулированного криолита из пасты влажностью 18-25% в противоточной вращающейся барабанной печи с внутренним обогревом, включающий нагрев пасты при линейной скорости вращения барабана печи 0,14-0,22 м/с сначала до 200-300^оС со скоростью 5-10^оС/мин, а затем до 800-900^оС со скоростью 30-40^оС/мин. Данный способ по технической сущности и достигаемому результату принят за прототип.A known method of producing granular cryolite from paste with a moisture content of 18-25% in a countercurrent rotary drum furnace with internal heating, including heating the paste at a linear rotational speed of the drum of the furnace 0.14-0.22 m / s, first up to 200-300 ^about With a speed of 5 ^-10 ° C / min and then to 800-900 ^{° C} at a rate ^of 30-40 C / min. This method according to the technical nature and the achieved result is taken as a prototype.

При получении продукта по этому способу значительны энергозатраты и потери фтора в процессе, ограничены технологические возможности применения получаемого гранулированного продукта. Upon receipt of the product by this method, significant energy and fluorine losses in the process are significant, the technological possibilities of using the resulting granular product are limited.

Для снижения энергозатрат и расширения технологических возможностей применения продукта в способе получения гранулированных фтористых солей для электролитического производства алюминия, включающем гранулирование увлажненных фтористых солей и термообработку гранул, перед гранулированием порошкообразные исходные соли предварительно измельчают до содержания в них фракции размером не более 8 мкм в количестве не менее 25 мас.%, а в качестве фтористых солей используют или фтористый алюминий, или технический криолит, или их смесь, или смесь фтористого алюминия с фтористым натрием, или смесь технического криолита с фтористым натрием. To reduce energy consumption and expand the technological possibilities of using the product in a method for producing granular fluoride salts for the electrolytic production of aluminum, including granulating moistened fluoride salts and heat treatment of granules, before granulation, the powdered starting salts are pre-crushed to contain fractions of no more than 8 microns in size not less than 25 wt.%, And as fluoride salts use either aluminum fluoride, or technical cryolite, or a mixture thereof, or a mixture aluminum fluoride to sodium fluoride, or a mixture of technical cryolite sodium fluoride.

Фтористые соли для алюминиевой промышленности получают на специализированных производствах в виде мелкокристаллических продуктов со средними размерами частиц: 20-30 мкм - криолит, 10-80 мкм - фторид алюминия, 200-400 мкм - фторид натрия. Fluoride salts for the aluminum industry are obtained in specialized industries in the form of fine crystalline products with average particle sizes: 20-30 microns - cryolite, 10-80 microns - aluminum fluoride, 200-400 microns - sodium fluoride.

Экспериментально установлено, что при содержании в порошкообразном фторсодержащем материале любого состава фракции не более 8 мкм в количестве не менее 25 мас. % , интенсифицируется процесс гранулообразования материала, резко снижаются энергозатраты при термообработке за счет снижения температуры. It was experimentally established that when the content of any composition of the fraction in the powdery fluorine-containing material is not more than 8 microns in an amount of not less than 25 wt. %, the process of granulation of the material is intensified, energy consumption during heat treatment is sharply reduced due to lower temperatures.

Технология дает возможность гранулировать смеси фтористых солей при любых соотношениях компонентов, а также и однокомпонентного состава, например фтористый алюминий, гранулирование которого без связующих или других компонентов ранее не производилось. Способ позволяет получать гранулированный материал с практически неограниченными технологическими возможностями его применения в электролитическом производстве алюминия, обеспечивает достаточную прочность гранул и высокую плотность - 1,8-1,9 кг/см³. В 1,8-2 раза снижаются энергозатраты в процессе без снижения качества готового продукта.The technology makes it possible to granulate mixtures of fluoride salts at any ratio of components, as well as a single-component composition, for example aluminum fluoride, which granulation without binders or other components has not previously been granulated. The method allows to obtain granular material with practically unlimited technological capabilities for its use in the electrolytic production of aluminum, provides sufficient strength of the granules and high density of 1.8-1.9 kg / cm ³ . Energy consumption in the process is reduced 1.8-2 times without reducing the quality of the finished product.

Гранулирование фтористых солей осуществляют следующим образом: производят измельчение порошкообразного фторсодержащего материала в шаровой мельнице тонкого помола до содержания в нем фракции не более 8 мкм в количестве не менее 25 мас.%, крупность частиц материала определяют на лазерном гранулометpе "Cilas 715"; увлажняют полученный материал до содержания в нем влаги 20-22% и на тарельчатом грануляторе производят гранулирование; производят естественную сушку гранул на воздухе в течение 6-8 ч; проводят прокалку гранул при 300-350^оС в течение 30 мин.Granulation of fluoride salts is carried out as follows: a powdery fluorine-containing material is ground in a fine-grinding ball mill to contain a fraction of no more than 8 microns in an amount of at least 25 wt.%, The particle size of the material is determined on a Cilas 715 laser granulometer; moisten the resulting material to a moisture content of 20-22% in it and granulate it on a plate granulator; produce natural drying of the granules in air for 6-8 hours; conduct calcination the granules at 300-350 ^C for 30 min.

При содержании в составе фторсодержащего материала фракции не более 8 мкм в количестве менее 25 мас.%, затруднен процесс гранулирования и получаемые гранулы имеют малую плотность и прочность. When the content in the fluorine-containing material is not more than 8 microns in an amount of less than 25 wt.%, The granulation process is difficult and the resulting granules have a low density and strength.

Естественная сушка на воздухе в течение 6-8 ч предназначена для удаления из гранул капиллярной влаги. Natural air drying for 6-8 hours is designed to remove capillary moisture from the granules.

Термообработка при 300-350^оС в течение 30 мин - для удаления из гранул адсорбционной и гидратносвязанной влаги. При температурах термообработки менее 300^оС значительна остаточная влажность гранул, что ведет в дальнейшем к пирогидролизу фтористого алюминия к росту потерь фтора.Heat treatment at 300-350 ^C for 30 min - to remove from the granules and adsorption gidratnosvyazannoy moisture. Heat treatment at temperatures less than 300 ^{° C} is significant residual moisture of the granules, which leads eventually to the pyrohydrolysis of aluminum fluoride to an increase in the loss of fluorine.

Необходимым условием гранулообразования является увлажнение порошкообразного фторсодержащего материала, содержащего не менее 25 мас.% фракции не более 8 мкм, до содержания влаги 20-22%. При содержании влаги менее 20% гранулообразование либо затруднено, либо не происходит совсем. При содержании влаги более 22% в гранулах сохраняется значительная остаточная влажность, что влечет рост энергозатрат при термообработке. A necessary condition for granule formation is the moistening of a powdery fluorine-containing material containing at least 25 wt.% Fractions of not more than 8 microns, to a moisture content of 20-22%. When the moisture content is less than 20%, granulation is either difficult or does not occur at all. When the moisture content of more than 22% in the granules, significant residual moisture is retained, which leads to an increase in energy consumption during heat treatment.

Различные варианты компонентного состава порошкообразного фторсодержащего материала позволяют значительно расширить технологические возможности применения получаемого гранулированного продукта и использовать его как для корректировок состава электролита, так и для питания электролизера фтористыми солями. Various options for the component composition of the powdered fluorine-containing material can significantly expand the technological possibilities of using the obtained granular product and use it both for adjusting the composition of the electrolyte and for supplying the electrolyzer with fluoride salts.

Гранулы, имеющие плотность 1,8-1,9 г/см³, частично погружаются в электролит (плотность 2,1 г/см³), что в значительной мере снижает потери фтористых солей, в основном фтористого алюминия, за счет возгонки.Granules having a density of 1.8-1.9 g / cm ³ are partially immersed in an electrolyte (density 2.1 g / cm ³ ), which significantly reduces the loss of fluoride salts, mainly aluminum fluoride, due to sublimation.

П р и м е р 1. 10 кг технического фторида алюминия по ГОСТ 1918-78 с содержанием AlF₃ 91,8% и потери при прокалке (п.п.п.) - 1,9% измельчали в лабораторной шаровой мельнице емкостью 90 л в течение 2 ч. После измельчения определяли крупность полученного продукта на лазерном гранулометре модели "CiLaS ₇₁₅". Содержание частиц с размерами 8 мкм и менее составляло 25,6% . Измельченный материал гранулировали на крупнолабораторном тарельчатом грануляторе с диаметром тарелки 1 м. При этом на тарель гранулятора разбрызгивали 2,5 л воды. Полученные гранулы с начальной влажностью 20% выдерживали при комнатной температуре в течение 6 ч, а затем просушивали в муфельной печи при температуре 300±5^оС в течение 30 мин. Готовый продукт был представлен гранулами с размером от 4 до 20 мм. Плотность материала в гранулах составила 1,8 г/см³. Для механических испытаний были отобраны гранулы сферической формы с диаметром 10±0,5 мм. Испытания проводили на лабораторном прессе путем раздавливания гранул между параллельными плоскостями. Средняя разрушающая нагрузка составила 11 кг/гранулу. Содержание основного вещества в гранулированном продукте составило 91,3%, п.п.п. 2,2%. Потери фтора при термообработке составили 0,5%.PRI me R 1. 10 kg of technical aluminum fluoride according to GOST 1918-78 with an AlF content _of 91.8% and loss during calcination (p.p.p.) - 1.9% was crushed in a laboratory ball mill with a capacity of 90 l for 2 hours. After grinding, the fineness of the obtained product was determined on a CiLaS ₇₁₅ laser granulometer. The content of particles with sizes of 8 μm or less was 25.6%. The crushed material was granulated on a large-laboratory dish-shaped granulator with a plate diameter of 1 m. At the same time, 2.5 l of water was sprayed onto the granulator plate. The resulting granules with an initial moisture content of 20% was kept at room temperature for 6 hours and then dried in a muffle furnace at a temperature of 300 ± 5 ^{° C} for 30 min. The finished product was presented in granules with sizes from 4 to 20 mm. The density of the material in the granules was 1.8 g / cm ³ . For mechanical testing, spherical granules with a diameter of 10 ± 0.5 mm were selected. The tests were carried out in a laboratory press by crushing granules between parallel planes. The average breaking load was 11 kg / granule. The content of the main substance in the granular product was 91.3%, pp 2.2% Losses of fluorine during heat treatment amounted to 0.5%.

П р и м е р 2. 10 кг технического криолита по ГОСТ 10561-80 с содержанием F 54,8% Na 25,8%, Al 17,1% п.п.п. 1,0% измельчали в лабораторной мельнице в течение 2 ч и определяли размеры частиц полученного материала на лазерном гранулометре. Содержание частиц с размерами 8 мкм и менее составило 25,8%. Этот порошкообразный криолит гранулировали на лабораторном тарельчатом грануляторе при одновременном увлажнении, для чего на гранулятор подавали 2,8 л воды. Полученные гранулы с начальной влажностью 21,8% выдерживали при комнатной температуре в течение 7 ч, а затем сушили в муфельной печи при температуре 300±5^оС в течение 30 мин. Готовый продукт был представлен гранулами от 5 до 15 мм с плотностью 1,9 г/см^3. Для механических испытаний были отобраны гранулы сферической формы с диаметром 10±0,5 мм. Средняя разрушающая нагрузка составила 12,5 кг/гранулу. Потери фтора при термообработке cоcтавили 0,22%.PRI me R 2. 10 kg of technical cryolite according to GOST 10561-80 with a content of F 54.8% Na 25.8%, Al 17.1% p.p.p. 1.0% was ground in a laboratory mill for 2 hours and the particle sizes of the obtained material were determined on a laser granulometer. The content of particles with sizes of 8 microns and less was 25.8%. This cryolite powder was granulated on a laboratory plate granulator while moistening, for which 2.8 L of water was supplied to the granulator. The resulting granules with an initial moisture content of 21.8% was kept at room temperature for 7 hours and then dried in a muffle furnace at a temperature of 300 ± 5 ^{° C} for 30 min. The finished product was represented by granules from 5 to 15 mm with a density of 1.9 g / cm ^3. For mechanical testing, spherical granules with a diameter of 10 ± 0.5 mm were selected. The average breaking load was 12.5 kg / granule. Losses of fluorine during heat treatment amounted to 0.22%.

Результаты экспериментов по обработке технологических параметров процесса и свойства получаемых гранулированных материалов приведены в табл.1 и 2. В табл.1 приведены компонентные и фракционные составы и влажность подаваемых на гранулирование порошкообразных фторсодержащих материалов; а в табл.2 - параметры термообработки и свойства гранулированных материалов. The results of experiments on processing the technological parameters of the process and the properties of the obtained granular materials are given in Tables 1 and 2. Table 1 shows the component and fractional compositions and the moisture content of powdery fluorinated materials supplied to the granulation; and in table 2 - heat treatment parameters and properties of granular materials.

Claims

1. METHOD FOR PRODUCING GRANULATED FLUORIDE SALTS FOR ELECTROLYTIC PRODUCTION OF ALUMINUM, including granulation of moist fluoride salts and heat treatment of granules, characterized in that before granulation, the powdered starting salts are preliminarily ground to a fraction of no less than 8 microns in their content. .

2. The method according to claim 1, characterized in that aluminum fluoride, or technical cryolite, or a mixture thereof, or a mixture of aluminum fluoride with sodium fluoride, or a mixture of technical cryolite with sodium fluoride is used as the fluoride salt.