Извлечение фтористых солей из угольной пены и футеровки ванны

29.01.2017

Угольная пена, извлекаемая из алюминиевых ванн, содержит от 60 до 75% электролита. Фтористые соли содержит также угольная футеровка ванн, успевшая пропитаться электролитом во время их пуска и работы.
Извлечение фтористых солей из угольной пены и из футеровки ванны производят двумя методами: 1) классификацией (просеиванием) угольной пены и 2) флотацией угольной пены и футеровочных угольных материалов.
Угольную пену, извлекаемую из ванны, собирают в стальные ящики, вмещающие 30—40 кг пены, где она охлаждается.
При классификации (просеивании) угольную пену из ящика выгружают на сито с ячейками размером 2—3 мм, укрепленное на специальном стальном ящике» дробят и просеивают. Весь материал, оставшийся на сите, снова возвращают в ванну, так как он содержит небольшое количество углерода, примерно до 5%. Мелкую фракцию, прошедшую через сито, направляют на переработку флотацией.
В настоящее время для просеивания устанавливают вибрационные грохоты.
Флотация угольной пены и других материалов. Перед направлением на флотацию угольную пену и «пушонку» подвергают контролю путем отбора и анализа средней пробы на содержание фтора, углерода, окиси железа и двуокиси кремния.
«Пушонка» должна быть чистой и без скрапа. Перед флотацией «пушонку» дозируют к пене в отношении 1:10. Примерная схема флотации угольной пены представлена на рис. 96.
Извлечение фтористых солей из угольной пены и футеровки ванны

Угольную пену, доставленную из электролизных цехов, подают в бункер, снабженный решеткой с отверстиями 50 мм. Из бункера угольная пена поступает на размол, который производят в шаровой мельнице, заполненной короткими стальными стержнями (цильбепсами), в присутствии воды. Весовое отношение жидкой части к твердой (Ж:Т) в мельнице поддерживают равным 0,5:1. Угольную пену измельчают до такого состояния, чтобы она имела не менее 75—85% фракции минус 0,088 мм (-170 меш). Такая степень измельчения обеспечивает разделение частичек электролита и угля.
Измельченную угольную пену пс выходе из мельницы разбавляют промежуточными продуктами, получающимися при перечистке продуктов флотации, и частично водой до весового отношения Ж:T = 1,5:1. Полученная пульпа перед пуском на флотацию подвергается магнитной сепарации (очистке) от металлических включений попадающих вследствие износа цильбепсов к облицовки мельницы.
Флотация угольной пены основана на различии в смачиваемости водой поверхности частиц угля и электролита. Частицы электролита хорошо смачиваются водой, а угольные частицы плохо.
Разница в способности частиц электролита и угля смачиваться водой еще больше увеличивается при введении в состав пульпы некоторых органических веществ, вызываемые флотореагентами. Последние избирательно поглощаются — сорбируются поверхностью частиц угля, в результате чего угольные частицы по чти полностью перестают смачиваться водой.
В качестве флотореагента при флотации угольной пены применяют технический скипидар. В отдельных случаях в качестве депрессора (подавителя флотации электролита) применяют картофельный крахмал или ржаную муку. Через взмученную пульпу, содержащую флотореагент, пропускают пузырьки воздуха. Последние, как и частицы угля, избирательно собирают на своей поверхности флотореагент. Покрытые одинаковыми веществами частицы угля и пузырьки воздуха легко слипаются друг с другом.
При продувании воздуха через пульпу частицы угля вместе с пузырьками воздуха поднимаются вверх и перетекают с частью жидкости через край сосуда в виде пены. Частицы электролита не прилипают к пузырькам воздуха и оседают на дно сосуда.
Флотацию угольной пены производят на двух флотационных машинах, состоящих из 12 камер каждая. Каждая камера имеет объем примерно 0,2 м3 и снабжена мешалкой, делающей 300 оборотов в минуту. Все камеры машины соединены последовательно. Основная флотация производится на первой флотационной машине, где частицы угля в виде пены поднимаются на поверхность жидкости, наполняющей камеру. Пена гребками собирается в желоб, а криолитовая составляющая пульпы (с некоторым количеством неотфильтрованного угля) самотеком, через боковой порог, переливается последовательно во вторую, третью и т. д камеры Первичные хвосты (ценный продукт) первой флотационной машины поступают на перечистку в первые 5 камер второй флотационной машины, откуда полученный промпродукт направляется в разгрузочную воронку мельницы, а угольные хвосты — в отвел. Грубый криолитовый концентрат (слив) из первой флотационной машины также поступает на перечистку, которая производится в последних семи камерах первой флотационной машины. Промпродукт направляется в мельницу, а криолитовый концентрат на сгущение.
Добавка реагента (скипидара) производится непрерывно в первую, третью и седьмую камеры первой флотационной машины и в шестую камеру второй флотационной машины.
Контроль за флотацией осуществляется анализами среднесменной пробы «хвостов» на содержание в них углерода. Содержание углерода в отвальных хвостах должно быть не менее 70%, а содержание фтора не более 5%.
Сгущение криолитового концентрата производят в сгустителе диаметром 5 м. Сгущенная пульпа фильтруется на вакуум фильтре, после чего флотационный криолит с содержанием влаги 18—25% подвергается сушке, обычно в многоподовой печи, обогреваемой острым паром и снабженной гребковым перемешивающим устройством.
Сухой готовый флотационный криолит должен отвечать техническим условиям (АВТУ 101—47) и содержать: фтора не менее 39%, окиси железа не более 0,9%, двуокиси кремния не более 0,5%, углерода не более 1,8% и влаги не более 4,0%.
Готовый флотационный криолит используют в электролизном цехе завода, Выход криолита составляет около 70% от веса пены, т. е. получения одной тонны флотационного криолита расходуется около 1,5 г угольной пены.
На получение 1 т флотационного криолита расходуется (в среднем) около 3,5 кг скипидара, 235 квт*ч электроэнергии, 1,2 т пара (7 ат) и 5,5 м3 воды.
Так как флотационный криолит загрязнен значительным количеством примесей, его обычно используют для пуска ванн, вышедших из монтажа. Перед подачей флотационного криолита в нормально действующие ванны его предварительно рафинируют в специально выделенных для этой цели ваннах.
Криолит, поглощаемый в больших количествах угольной футеровкой ванн, также может быть извлечен флотацией из демонтированных подовых блоков и плит.
В последнее время ведутся исследования по извлечению фтористых солей из флотационных хвостов и угольной футеровки ванн путем обработки их щелочным раствором с содержанием 30—50 г/л Na2Ообщ при температуре 75—80° С. При этом из флотационных хвостов и угольной футеровки извлекают около 85—90% содержащихся в них солей. Полученный раствор подвергают карбонизации, при которой из раствора выпадает осадок примерно следующего состава: 45% Na2O. Al2O3. 2СО. 5Н2O, 10% NaF; 8% AlF3; 25% Al(OH)3; 0,1% Fe2О3 7% H2O. После покаливания этого осадка при температуре 1100—1200° С его можно загружать в алюминиевые ванны.