一种利用炭渣和铝灰生产HRB400高效脱硫剂和提锂的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用炭渣和铝灰生产HRB400高效脱硫剂和提锂的方法，将电解铝产生的碳渣，加工到75目拉运到造球生产线待用；购买碳含量大于85%的石墨碳，加工到150目拉运到造球生产线待用，购买白云石原矿，其中原矿中的CaO含量大于45%，氧化镁含量大于21%，破碎、粒度控制在3～5mm，拉运到造球生产线，做为造球的骨料和活性材料待用；将铝灰加工到75目，将以上的材料，按照质量百分比50：30：5：15的比例混合均匀，压制成30～50mm的球体，将以上的脱硫剂，拉运到LF生产线待用，在生产HRB400的工艺过程中，加入第一批石灰后，加入本产品化渣脱硫，吨钢用量在0.8～1.5kg，将LF的除尘灰作为含锂原料，提供给化工企业作为提锂材料资源化利用。源化利用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用炭渣和铝灰生产HRB400高效脱硫剂和提锂的方法


[0001]本专利技术涉及电解铝危险废弃物的资源化利用技术和钢铁冶炼LF精炼炉炼钢工艺技术两个不同行业的
具体是一种利用炭渣和铝灰生产HRB400高效脱硫剂和提锂的方法。

技术介绍

[0002]电解铝生产过程中，阳极炭块和阴极碳素内衬，在电化学和冶炼的热力学条件下，加上铝液冲蚀作用下，均能够从炭块或内衬上剥落，进入电解质，形成碳渣。
[0003]碳渣的主要成分是以冰品石(Na3AlF6)为主的钠铝氟化物、α
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和碳；含碳约40％，电解质氰化物约60%，一种典型碳渣的主要成分见下表1：碳渣是一种危险废弃物，国家危险废弃物目录代码331
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48“粗铝精炼加工过程中产生的废弃电解电池列”。
[0004]电解铝铝厂的铝灰，是铝电解过程中产生的一种浮渣，在电解过程中漂浮于电解槽铝液的上表面，由电解过程中未参加反应的氧化铝、冰晶石等原料及混合物组成，也包括与添加剂进行化学反应产生的少量其他杂质及阴阳极材料的脱落，因其与其他重金属熔炼产生的炉渣不同，呈松散的灰渣状，因此又被称为一次铝灰铝渣，每生产1吨原铝将产生25公斤铝灰(20～40Kg)。由于电解过程是连续进行的，因此一次铝灰铝渣的产生量较大，电解铝灰铝渣的成分比较复杂。某厂电解铝工艺过程中产生的铝灰其主要成分如表2所示：根据上表可知，电解铝工业产生的铝灰，含有一定量的锂元素，但是含量较低，并且其中的氮化铝和金属铝属于强还原剂。
[0005]查阅文献（1）张亚楠，柴登鹏，周云峰等人在2018年4月《世界有色技术》杂志上公布了题为“铝电解炭渣资源化综合利用研究现状”的论文，论文中间有“。本文对炭渣的特性进行了介绍，对炭渣浮选法、焙烧法、真空冶炼法、流化床技术等目前炭渣资源化利用的主要方法进行了详细介绍，在分析目前炭渣处理方法的基础上，展望了炭渣资源化利用技术的发展趋势和前景。”的内容表述；（2）周峻宇，伍成波，张江斌等人在2014年第12期的《有色金属》杂志上公布了题为“电解铝炭渣的特性及流化床回收研究”的论文，中间有“通过对电
解铝炭渣进行化学分析及差热分析，结合XRD及氧化反应试验，分析了电解铝炭渣中成分及其反应规律。结果表明，在565～725℃，利用流态化燃烧技术可以回收电解铝炭渣中的电解质”的内容表述；（3）郝建堂，温丰源，袁李霞在2019年第10期的《无机盐工业》杂志上公布了题为“电解铝废渣提锂方法研究”论文，中间有“随着新能源汽车行业进入黄金发展期，动力锂电池行业呈爆发式增长，碳酸锂的需求量也逐年递增。含锂氟化盐的使用造成大量含锂电解铝废渣产生，如果得到合理回收利用，将有利于缓解新能源产业带来的用锂压力。重点研究了以含锂电解铝废渣和浓硫酸为原料，通过酸浸取等一系列工艺，制备电池级碳酸锂，同时副产冰晶石，并从实验原理，实验方法，工艺关键点控制，产品质量，工艺特点等方面进行了深度剖析。本工艺具有良好的社会效益，经济效益和环保效益，易于推广应用。”的内容表述。
[0006]根据以上的文献介绍可知，目前还没有利用电解铝炭渣生产高效脱硫剂，应用于LF精炼工序生产HRB400，并且富集电解质中稀有金属锂元素的工艺方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种利用炭渣和铝灰生产HRB400高效脱硫剂和提锂的方法，可以充分利用碳渣和铝灰中的每一种有益于炼钢的组分，提升碳渣和铝灰资源化利用的价值，有助于保护环境，减少环境污染。
[0008]本专利技术一种利用炭渣和铝灰生产HRB400高效脱硫剂和提锂的方法，生产实施工艺如下：1)将电解铝产生的碳渣，按照机械力化学反应原理，利用球磨机，加工到75目左右，使其具有良好的化学反应活性，然后拉运到造球生产线待用；2)购买碳含量大于85%的石墨碳，加工到150目左右，然后拉运到造球生产线待用；3)购买白云石原矿，其中原矿中的CaO含量大于45%，氧化镁含量大于21%，破碎加工，粒度控制在3～5mm，然后拉运到造球生产线，做为造球的骨料和活性材料待用；4)将铝灰加工到75目左右，拉运到造球生产线待用；5)将以上的材料，按照质量百分比50：30：5：15的比例混合均匀，然后采用干粉压球机压制成30～50mm的球体，该球体的成分质量百分比如下：MgO<5、F>12、SiO2<5、Na <5、Al+AlN+Al2O3<12、C>30；6)将以上的脱硫剂，拉运到LF生产线待用；7)在生产HRB400的工艺过程中，加入第一批石灰后，加入本产品化渣脱硫，吨钢用量在0.8～1.5kg；8）将LF的除尘灰作为含锂原料，提供给化工企业作为提锂材料资源化利用。
[0009]专利技术人研究了炼钢过程中LF精炼脱硫的关键环节，得知LF工艺过程中，对于钢水脱硫的主要反应集中在钢水与炉渣的界面进行，脱硫的主要冶金化学反应，是离子交换的反应过程，本专利技术的主要技术是利用电解铝碳渣和电解铝工业产生的铝灰结合，添加特殊的辅助材料，生产成为LF精炼炉精炼过程中的脱硫剂，应用于HRB400系列的生产，充分利用HRB400精炼时间短，精炼温度范围在1515～1585℃的范围，在获得高效脱硫的基础上，将电解铝工业废渣中的金属锂，以氧化物的形式，富集在除尘灰中，便于后续的回收利用，实现电解铝工艺过程中产生的碳渣和铝灰的高价值资源化利用。
[0010]专利技术人通过学习后发现，在钢水精炼过程中的脱硫，具有以下的特点：1)LF精炼工艺过程中的脱硫，钢水中含有一定的溶解氧，所以钢液中的硫大多数是以离子状态存在于钢液中，脱硫反应主要在钢渣界面反应，钢渣中必须提供足够的碱金属阳离子，并且减少钢渣中的阴离子的量（主要是氧离子），能够促进脱硫化学反应的进行。
[0011]2)为确保快速的脱硫，炉渣中加入的碱金属氧化物必须快速的熔解，并且熔解后提供的阴离子数量越少，越有利于钢渣界面的脱硫。使用碳渣中的氟离子快速化渣，利用铝灰中的Al2O3降低炉渣的熔点，这种组合能够增加LF精炼顶渣的硫容量，提高快速脱硫的能力。
[0012]贵重金属锂在含碳的碱性炉渣中，与碳能够发生还原反应，形成金属锂蒸汽，金属锂蒸汽在进入炉气中，被炉气中的O2氧化，形成氧化锂，进入精炼炉除尘灰中，被富集，通过精炼炉的除尘灰的提锂，实现从电解铝废弃物中回收金属锂的目的，碳与锂及其它碱金属发生还原反应相关热力学数据见下表3：所以从炉渣离子理论的观点，专利技术人通过试验和研究，发现了以下的内容：1）电解铝碳渣中间的氟化物，在1100℃的条件下，加入含有氧化铁的炉渣中间，能够发生以下的反应：利用碳元素还原其中大部分的金属阳离子后，金属阳离子能够在钢渣界面与钢液中的硫形成稳定的化合物，顶渣中氟离子有利于形成低熔点的含氟共晶体，对LF顶渣的流动性有良好的调节作用，有利于脱硫产物向顶渣的扩散。
[0013]2）专利技术人发现，碳渣中间的C元素，磨细到75目本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用炭渣和铝灰生产HRB400高效脱硫剂和提锂的方法，其特征在于生产实施工艺如下：1）将电解铝产生的碳渣，按照机械力化学反应原理，利用球磨机，加工到75目，使其具有良好的化学反应活性，然后拉运到造球生产线待用；2）购买碳含量大于85%的石墨碳，加工到150目，然后拉运到造球生产线待用；3）购买白云石原矿，其中原矿中的CaO含量大于45%，氧化镁含量大于21%，破碎加工，粒度控制在3～5mm，然后拉运到造球生产线，做为造球的骨料和活性材料待用；4）将铝灰加工到75目，拉运到造球生产线待用；5）将以上的材料，按照质量百分比50：30...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞海明，吴汉元，王强，王洪林，段建勇，王健，余成江，谭广志，聂玉梅，宿宁，
申请(专利权)人：新疆中合大正商贸有限公司，
类型：发明
国别省市：