權(quán)利要求書: 1.一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配方組分包括熟石灰、鋁酸鈣、鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì)即偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀、
氧化鋁、三聚磷酸鈉;
一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配方質(zhì)量百分比組成為:3%?15%熟石灰+10%?25%鋁酸鈣+鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì)15%?70%+1%?3%三聚磷酸鈉+余量為工業(yè)氧化鋁;
其制備過程可以分兩個階段,第一階段為鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理,第二階段為配料與利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料階段;
所述的第一階段鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理裝置包括鋁灰渣電解槽、鈦銥陽極、密封槽罩、氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)、鈦釕陰極、鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)、電解槽補水系統(tǒng)、未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀排放口、電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的方法,其特征在于,電解槽的上部設(shè)置有鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng),待處理的鋁灰渣暫儲于鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的方法,其特征在于,電解槽的上部設(shè)有氣密性槽罩,氣密性槽罩上部安設(shè)有氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng),用于捕集鋁灰渣氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁水解產(chǎn)生的氯氣、氨氣和氟化氫氣體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的方法,其特征在于,電解槽的左側(cè)設(shè)置有電解槽補水系統(tǒng),將電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)產(chǎn)生的蒸餾水返回鋁灰渣電解系統(tǒng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的方法,其特征在于,電解槽的右側(cè)設(shè)置有電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng),將鋁灰渣水解、電解產(chǎn)物氫氧化鈉、氫氧化鉀與鋁、氧化鋁反應(yīng)獲得的偏鋁酸鹽混合物,輸送至排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)脫水從而作為鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料第一階段鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理過程如下:分析鋁灰渣中鋁、氧化鋁、碳化鋁、氮化鋁、氯鹽、氟鹽含量;將鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)中的鋁灰渣加入電解槽中,同時通過電解槽補水系統(tǒng)向電解槽中加入足量的蒸餾水;鋁灰渣中的氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁首先發(fā)生水解反應(yīng),使氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁轉(zhuǎn)化為可以利用的鋁資源;鋁灰渣中的氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉,在直流電的作用下,發(fā)生電解反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鈉、氫氧化鉀溶解于電解液中,氯氣、氟氣則通過氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)回收;電解液中的氫氧化鈉、氫氧化鉀能溶解沉淀中的鋁、氧化鋁,形成偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀溶液,電解槽未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀通過未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀排放口排出槽外,通過堿溶?過濾的方法回收沉淀中殘留的鋁、氧化鋁;鋁灰渣中的氯鹽、氟鹽完全電解,生成的氫氧化鈉、氫氧化鉀與沉淀中的鋁、氧化鋁完全反應(yīng),所制備的電解液通過電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng),排放?蒸餾?脫水,以獲得配料所需的鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì),作為利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用,氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁水解反應(yīng)如下:2AlN+3H2O→Al2O3+
2NH3;Al4C3+6H2O→2Al2O3+3CH4;2AlF3+3H2O→Al2O3+6HF;鋁灰渣中的氯鹽、氟鹽電解過程如下:2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2;2KCl+2H2O→2KOH+Cl2+H2;2NaF+2H2O→2NaOH+F2+H2;電解產(chǎn)物氫氧化鈉與鋁灰渣中鋁、氧化鋁以及反應(yīng)生成的氧化鋁反應(yīng)如下:NaOH+Al→NaAlO2+H2O;NaOH+Al2O3→NaAlO2+H2O;KOH+Al→KAlO2+H2O;KOH+Al2O3→KAlO2+H2O。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料第二階段配料與利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配料處理過程如下:根據(jù)鋁電解陽極防氧化涂料配料組分配方,按照比例要求稱量熟石灰、鋁酸鈣、偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀干物質(zhì)、三聚磷酸鈉、工業(yè)氧化鋁,將混合物裝入混料、球磨裝置中進行混合、球磨,球磨產(chǎn)物經(jīng)100?500目篩篩分處理,篩上粗顆粒返回混料?球磨裝置,篩下細顆粒經(jīng)檢驗、包裝、入庫。
說明書: 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本發(fā)明涉及鋁電解碳素陽極防護與廢棄鋁灰資源綜合利用領(lǐng)域,尤其涉及一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法。背景技術(shù)[0002] 鋁電解是以碳素材料為陽極的熔鹽電解過程,目前,每生產(chǎn)一噸金屬鋁,理論上需要消耗碳素材料333.3kg,碳素材料實際消耗在450kg/t鋁左右。陽極在使用過程中脫粒、掉塊與氧化燃燒是造成碳素材料消耗增加的主要原因。其中,陽極氧化燃燒損耗是由于炭塊裸露于大氣環(huán)境,高溫碳素與空氣中的氧、二氧化碳發(fā)生氧化反應(yīng)造成碳素消耗。鋁電解溫度在960℃左右,鋁電解生產(chǎn)期間,因陽極碳素材料直接裸露在大氣環(huán)境中,高溫碳素材料與空氣中的氧氣接觸、氧化、燃燒,造成碳素材料空耗,是影響碳素材料消耗高于理論消耗的重要原因。經(jīng)過測算,每生產(chǎn)一噸鋁,因陽極氧化造成碳素材料消耗增加值約為10?20kg/tAl,按我國年產(chǎn)
電解鋁量3300萬噸測算,因陽極與空氣接觸,引起陽極氧化、燃燒所造成的碳素材料消耗增加值約為49.5萬噸。[0003] 鋁灰渣是鋁及
鋁合金熔鑄過程中的副產(chǎn)物,2016年,我國鋁及鋁合金熔鑄過程中,大約附產(chǎn)鋁灰渣446萬噸。鋁灰渣的化學(xué)組分為:金屬鋁、氟鹽、氯鹽、氧化鋁、氮化鋁、碳化鋁以及硅、鐵、鎂、錳、鋅、銅等金屬氧化物。目前,國內(nèi)外對鋁灰渣的回收利用僅停留在回收利用一次鋁灰渣中的塊狀金屬鋁的階段,占鋁灰渣質(zhì)量約20%的微細金屬鋁顆粒,占鋁灰渣質(zhì)量約40%?50%的氧化鋁資源,仍為得到有效回收利用。這一部分鋁灰渣資源往往被填埋或者廢棄處理,既浪費了資源,又污染了環(huán)境。發(fā)明內(nèi)容[0004] 本發(fā)明的目的就是針對上述已有技術(shù)存在的不足,提供一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法。[0005] 上述目的是通過下述方案實現(xiàn)的:[0006] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配方組分包括熟石灰、鋁酸鈣、鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì)(即偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀)、氧化鋁、三聚磷酸鈉。[0007] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配方質(zhì)量百分比組成為:(3%?15%)熟石灰+(10%?25%)鋁酸鈣+鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì)(15%?70%)+(1%?3%)三聚磷酸鈉+余量為工業(yè)氧化鋁。[0008] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料方法,其制備過程可以分兩個階段,第一階段為鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理,第二階段為配料與利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料階段。[0009] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的第一階段鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理裝置包括鋁灰渣電解槽(1)、鈦銥陽極(2)、密封槽罩(3)、氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)(4)、鈦釕陰極(5)、鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)(6)、電解槽補水系統(tǒng)(8)、未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀排放口(10)、電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)(12)。[0010] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,電解槽(1)的上部設(shè)置有鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)(6),待處理的鋁灰渣(7)暫儲于鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)(6)中。[0011] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,電解槽(1)的上部設(shè)有氣密性槽罩(3),氣密性槽罩(3)上部安設(shè)有氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)(4),用于捕集鋁灰渣氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁水解產(chǎn)生的氯氣、氨氣和氟化氫氣體。[0012] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,電解槽(1)的左側(cè)設(shè)置有電解槽補水系統(tǒng)(8),將電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)(12)產(chǎn)生的蒸餾水返回鋁灰渣電解系統(tǒng)。[0013] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,電解槽(1)的右側(cè)設(shè)置有電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)(12),將鋁灰渣水解、電解、電解產(chǎn)物氫氧化鈉、氫氧化鉀與鋁、氧化鋁反應(yīng)獲得的偏鋁酸鹽混合物,輸送至排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)(12)脫水從而作為鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用。[0014] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料第一階段鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理過程如下:[0015] 分析鋁灰渣(7)中鋁、氧化鋁、碳化鋁、氮化鋁、氯鹽、氟鹽含量;將鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)(6)中的鋁灰渣(7)加入電解槽(1)中,同時通過電解槽補水系統(tǒng)(8)向電解槽(1)中加入足量的蒸餾水。鋁灰渣中的氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁首先發(fā)生水解反應(yīng),使氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁轉(zhuǎn)化為可以利用的鋁資源。鋁灰渣中的氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉,在直流電的作用下,發(fā)生電解反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鈉、氫氧化鉀溶解于電解液中,氯氣、氟氣則通過氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)(4)回收。電解液中的氫氧化鈉、氫氧化鉀能溶解沉淀中的鋁、氧化鋁(9),形成偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀溶液,電解槽未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀(9)通過未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀排放口(10)排出槽外,通過堿溶?過濾的方法回收沉淀中殘留的鋁、氧化鋁。鋁灰渣中的氯鹽、氟鹽完全電解,生成的氫氧化鈉、氫氧化鉀與沉淀中的鋁、氧化鋁完全反應(yīng),所制備的電解液(11)通過電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)(12),排放?蒸餾?脫水,以獲得配料所需的鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì),作為利用利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用。[0016] 氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁水解反應(yīng)如下:[0017] 2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3[0018] Al4C3+6H2O→2Al2O3+3CH4[0019] 2AlF3+3H2O→Al2O3+6HF[0020] 鋁灰渣中的氯鹽、氟鹽電解過程如下:[0021] 2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2[0022] 2KCl+2H2O→2KOH+Cl2+H2[0023] 2NaF+2H2O→2NaOH+F2+H2[0024] 電解產(chǎn)物氫氧化鈉與鋁灰渣中鋁、氧化鋁以及反應(yīng)生成的氧化鋁反應(yīng)如下:[0025] NaOH+Al→NaAlO2+H2O[0026] NaOH+Al2O3→NaAlO2+H2O[0027] KOH+Al→KAlO2+H2O[0028] KOH+Al2O3→KAlO2+H2O[0029] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料第二階段配料與利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配料處理過程如下:[0030] 根據(jù)鋁電解陽極防氧化涂料配料組分配方,按照比例要求稱量熟石灰、鋁酸鈣、偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀干物質(zhì)、三聚磷酸鈉、工業(yè)氧化鋁,將混合物裝入混料、球磨裝置中進行混合、球磨,球磨產(chǎn)物經(jīng)100?500目篩篩分處理,篩上粗顆粒返回混料?球磨裝置,篩下細顆粒經(jīng)檢驗、包裝、入庫。[0031] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,可以利用廢棄的鋁灰渣資源為原料,回收利用鋁灰渣中鋁、氧化鋁、氯鹽、氟鹽資源,實現(xiàn)廢棄、污染環(huán)境的鋁灰渣資源化的目的。本發(fā)明的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料,在電解工藝條件下自動燒結(jié)成牢固的保護殼層,阻斷大氣中的氧氣對高溫碳素陽極的氧化作用。隨著陽極消耗,涂料殼層組分逐漸溶于電解液中,主要組分轉(zhuǎn)化為氟化鈣、氟化鈉、氧化鋁,是電解生產(chǎn)所需要的原料和氟鹽添加劑。該陽極涂料具有將廢棄鋁灰資源化利用,降低陽極碳素氧化消耗,延長陽極碳塊使用周期,減少電解生產(chǎn)氧化鋁、氟化鈣、氟化鈉等原料的使用量,達到降低生產(chǎn)成本的效果。附圖說明[0032] 圖1為利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料工藝流程;[0033] 圖2為第一階段鋁灰渣水溶?電解處理裝置示意圖。具體實施方式[0034] 本發(fā)明公開的一種利用一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配方組分包括熟石灰、鋁酸鈣、鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì)(即偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀)、氧化鋁、三聚磷酸鈉。[0035] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配方質(zhì)量百分比組成為:(3%?15%)熟石灰+(10%?25%)鋁酸鈣+鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì)(15%?70%)+(1%?3%)三聚磷酸鈉+余量為工業(yè)氧化鋁。[0036] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料方法,其制備過程可以分兩個階段,第一階段為鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理,第二階段為配料與利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料階段,見圖1。[0037] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的第一階段鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理裝置包括鋁灰渣電解槽1、鈦銥陽極2、密封槽罩3、氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)4、鈦釕陰極5、鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)6、電解槽補水系統(tǒng)8、未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀排放口10、電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng),見圖2。[0038] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,電解槽1的上部設(shè)置有鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)6,待處理的鋁灰渣7暫儲于鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)6中。[0039] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,電解槽1的上部設(shè)有氣密性槽罩3,氣密性槽罩3上部安設(shè)有氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)4,用于捕集鋁灰渣氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁水解產(chǎn)生的氯氣、氨氣和氟化氫氣體。[0040] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,電解槽1的左側(cè)設(shè)置有電解槽補水系統(tǒng)8,將電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)12產(chǎn)生的蒸餾水返回鋁灰渣電解系統(tǒng)。[0041] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,電解槽1的右側(cè)設(shè)置有電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)12,將鋁灰渣水解、電解、電解產(chǎn)物氫氧化鈉、氫氧化鉀與鋁、氧化鋁反應(yīng)獲得的偏鋁酸鹽混合物,輸送至排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)12脫水從而作為鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用。[0042] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料第一階段鋁灰渣水溶?水解?電解與備料處理過程如下:[0043] 分析鋁灰渣7中鋁、氧化鋁、碳化鋁、氮化鋁、氯鹽、氟鹽含量;將鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)6中的鋁灰渣7加入電解槽1中,同時通過電解槽補水系統(tǒng)8向電解槽1中加入足量的蒸餾水。鋁灰渣中的氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁首先發(fā)生水解反應(yīng),使氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁轉(zhuǎn)化為可以利用的鋁資源。鋁灰渣中的氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉,在直流電的作用下,發(fā)生電解反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鈉、氫氧化鉀溶解于電解液中,氯氣、氟氣則通過氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)4回收。電解液中的氫氧化鈉、氫氧化鉀能溶解沉淀中的鋁、氧化鋁9,形成偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀溶液,電解槽未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀9通過未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀排放口10排出槽外,通過堿溶?過濾的方法回收沉淀中殘留的鋁、氧化鋁。鋁灰渣中的氯鹽、氟鹽完全電解,生成的氫氧化鈉、氫氧化鉀與沉淀中的鋁、氧化鋁完全反應(yīng),所制備的電解液11通過電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng)12,排放?蒸餾?脫水,以獲得配料所需的鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì),作為利用利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用,見圖2。[0044] 氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁水解反應(yīng)如下:[0045] 2AlN+3H2O→Al2O3+2NH3[0046] Al4C3+6H2O→2Al2O3+3CH4[0047] 2AlF3+3H2O→Al2O3+6HF[0048] 鋁灰渣中的氯鹽、氟鹽電解過程如下:[0049] 2NaCl+2H2O→2NaOH+Cl2+H2[0050] 2KCl+2H2O→2KOH+Cl2+H2[0051] 2NaF+2H2O→2NaOH+F2+H2[0052] 電解產(chǎn)物氫氧化鈉與鋁灰渣中鋁、氧化鋁以及反應(yīng)生成的氧化鋁反應(yīng)如下:[0053] NaOH+Al→NaAlO2+H2O[0054] NaOH+Al2O3→NaAlO2+H2O[0055] KOH+Al→KAlO2+H2O[0056] KOH+Al2O3→KAlO2+H2O[0057] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,所述的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料第二階段配料與利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料配料處理過程如下:[0058] 根據(jù)鋁電解陽極防氧化涂料配料組分配方,按照比例要求稱量熟石灰、鋁酸鈣、偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀干物質(zhì)、三聚磷酸鈉、工業(yè)氧化鋁,將混合物裝入混料、球磨裝置中進行混合、球磨,球磨產(chǎn)物經(jīng)100?500目篩篩分處理,篩上粗顆粒返回混料?球磨裝置,篩下細顆粒經(jīng)檢驗、包裝、入庫,見圖1。[0059] 一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,其特征在于,可以利用廢棄的鋁灰渣資源為原料,回收利用鋁灰渣中鋁、氧化鋁、氯鹽、氟鹽資源,實現(xiàn)廢棄、污染環(huán)境的鋁灰渣資源化的目的。本發(fā)明的一種利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料,在電解工藝條件下自動燒結(jié)成牢固的保護殼層,阻斷大氣中的氧氣對高溫碳素陽極的氧化作用。隨著陽極消耗,涂料殼層組分逐漸溶于電解液中,主要組分轉(zhuǎn)化為氟化鈣、氟化鈉、氧化鋁,是電解生產(chǎn)所需要的原料和氟鹽添加劑。該陽極涂料具有將廢棄鋁灰資源化利用,降低陽極碳素氧化消耗,延長陽極碳塊使用周期,減少電解生產(chǎn)氧化鋁、氟化鈣、氟化鈉等原料的使用量,達到降低生產(chǎn)成本的效果。[0060] 實施例1[0061] 分析鋁灰渣中鋁、氧化鋁、碳化鋁、氮化鋁、氯鹽、氟鹽含量;將鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)中的鋁灰渣加入電解槽中,同時通過電解槽補水系統(tǒng)向電解槽中加入足量的蒸餾水。使氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁水解并轉(zhuǎn)化為可以利用的鋁資源。在直流電的作用下,鋁灰渣中的氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉等,發(fā)生電解反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鈉、氫氧化鉀溶解于電解液中,則通過氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)回收氯氣、氟氣和氨。電解液中的氫氧化鈉、氫氧化鉀能溶解沉淀中的鋁、氧化鋁,形成偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀溶液。所制備的電解液通過電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng),排放?蒸餾?脫水,以獲得配料所需的鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì),作為利用利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用。[0062] 電解槽未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀通過未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀排放口排出槽外,通過堿溶?過濾的方法回收沉淀中殘留的鋁、氧化鋁,對堿溶后的溶液進行壓濾處理,濾渣主要成分為氧化鐵、氧化硅,送堆場存放,濾液為偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀;蒸干偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀濾液,得到偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀干物質(zhì)作為利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用。[0063] 按照以下質(zhì)量百分比組成配制利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料,3%熟石灰+10%鋁酸鈣+70%鋁灰渣制備的偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀干物質(zhì)+1%三聚磷酸鈉+余量為工業(yè)氧化鋁。[0064] 將混合物裝入混料、球磨裝置中進行混合、球磨,球磨產(chǎn)物經(jīng)100?500目篩分處理,篩上粗顆粒返回混料?球磨裝置,篩下細顆粒經(jīng)檢驗合格,作為鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料成品包裝、入庫。[0065] 實施例2[0066] 分析鋁灰渣中鋁、氧化鋁、碳化鋁、氮化鋁、氯鹽、氟鹽含量;將鋁灰渣儲料?上料系統(tǒng)中的鋁灰渣加入電解槽中,同時通過電解槽補水系統(tǒng)向電解槽中加入足量的蒸餾水。使氮化鋁、碳化鋁、氟化鋁水解并轉(zhuǎn)化為可以利用的鋁資源。在直流電的作用下,鋁灰渣中的氯化鈉、氯化鉀、氟化鈉等,發(fā)生電解反應(yīng),反應(yīng)產(chǎn)物氫氧化鈉、氫氧化鉀溶解于電解液中,則通過氨氣?氯氣?氟回收系統(tǒng)回收氯氣、氟氣和氨。電解液中的氫氧化鈉、氫氧化鉀能溶解沉淀中的鋁、氧化鋁,形成偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀溶液。所制備的電解液通過電解產(chǎn)物偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀溶液排放?蒸餾?脫水系統(tǒng),排放?蒸餾?脫水,以獲得配料所需的鋁灰渣水溶液水解?電解?堿溶?脫水后干物質(zhì),作為利用利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用。[0067] 電解槽未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀通過未溶鋁?氧化鋁?氧化硅?氧化鐵沉淀排放口排出槽外,通過堿溶?過濾的方法回收沉淀中殘留的鋁、氧化鋁,對堿溶后的溶液進行壓濾處理,濾渣主要成分為氧化鐵、氧化硅,送堆場存放,濾液為偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀;蒸干偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀濾液,得到偏鋁酸鈉、偏鋁酸鉀干物質(zhì)作為利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料備用。[0068] 按照以下質(zhì)量百分比組成配制利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料原料,15%熟石灰+25%鋁酸鈣+15%鋁灰渣制備的偏鋁酸鈉?偏鋁酸鉀干物質(zhì)+3%三聚磷酸鈉+余量為工業(yè)氧化鋁。[0069] 將混合物裝入混料、球磨裝置中進行混合、球磨,球磨產(chǎn)物經(jīng)100?500目篩分處理,篩上粗顆粒返回混料?球磨裝置,篩下細顆粒經(jīng)檢驗合格,作為鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料成品包裝、入庫。[0070] 采用本發(fā)明的利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料的裝置與方法,可以利用廢棄的鋁灰渣資源為原料,回收利用鋁灰渣中鋁、氧化鋁、氯鹽、氟鹽資源,實現(xiàn)廢棄、污染環(huán)境的鋁灰渣資源化的目的。本發(fā)明的利用鋁灰渣制備鋁電解陽極防氧化涂料,在電解工藝條件下自動燒結(jié)成牢固的保護殼層,阻斷大氣中的氧氣對高溫碳素陽極的氧化作用。隨著陽極消耗,涂料殼層組分逐漸溶于電解液中,主要組分轉(zhuǎn)化為氟化鈣、氟化鈉、氧化鋁,是電解生產(chǎn)所需要的原料和氟鹽添加劑。該陽極涂料具有將廢棄鋁灰資源化利用,降低陽極碳素氧化消耗,延長陽極碳塊使用周期,減少電解生產(chǎn)氧化鋁、氟化鈣、氟化鈉等原料的使用量,達到降低生產(chǎn)成本的效果。
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