電解處理鋁硅質(zhì)大修渣資源化循環(huán)利用方法

YS/T××××—××××T/CNIA××××—××××PAGEPAGE2××××-××-××實施××××××××-××-××實施××××-××-××發(fā)布電解處理鋁硅質(zhì)大修渣資源化循環(huán)利用方法Recyclingmethodofelectrolytictreatmentofaluminum-siliconoverhaulslag（送審稿）T/CNIAXXXX—202XICS77.120.01CCSH01團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn) 中國有色金屬工業(yè)協(xié)會中國有色金屬工業(yè)協(xié)會中國有色金屬學(xué)會前言本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由全國有色金屬標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會（SAC/TC243）提出并歸口。本文件起草單位：重慶旗能電鋁有限公司、河南中孚鋁業(yè)有限公司、中南大學(xué)、西南鋁業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、重慶工商大學(xué)、重慶國創(chuàng)輕合金研究院有限公司、遵義鋁業(yè)股份有限公司、包頭鋁業(yè)有限公司、青銅峽鋁業(yè)股份有限公司、肇慶市大正鋁業(yè)有限公司。本文件主要起草人：II電解處理鋁硅質(zhì)大修渣資源化循環(huán)利用方法1范圍本文件規(guī)定了采用電解槽電解的方法實現(xiàn)鋁硅質(zhì)大修渣循環(huán)再利用的工藝流程、生產(chǎn)控制要點以及產(chǎn)品技術(shù)要求。本文件適用于鋁硅質(zhì)大修渣的循環(huán)再利用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T1196重熔用鋁錠GB/T7999鋁及鋁合金光電直讀發(fā)射光譜分析方法GB/T8170數(shù)值修約規(guī)則與極限數(shù)值的表示和判定GB/T20975（所有部分）鋁及鋁合金化學(xué)分析方法GB29741鋁電解安全生產(chǎn)規(guī)范HJ2033-2013鋁電解廢氣氟化物和粉塵治理工程技術(shù)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1鋁硅質(zhì)大修渣電解鋁生產(chǎn)過程電解槽陰極內(nèi)襯中耐火材料部分因維修、更換產(chǎn)生的廢渣（大修渣）。4原理鋁硅質(zhì)大修渣主要由防滲料和隔熱耐火磚組成，其主要成分是氧化硅和氧化鋁以及少量的氟化鹽和氰化物。氧化鋁是電解生產(chǎn)鋁的原料，氧化硅可以被電解，氟化鹽是電解質(zhì)的主要組分，氰化物在電解槽高溫環(huán)境下會分解，通過電解方法處理鋁硅質(zhì)大修渣的資源化循環(huán)利用可以有效地消除氟化鹽、氰化物的污染問題，同時回收再利用硅、鋁等有價元素。原理是將鋁硅質(zhì)大修渣與氧化鋁按照一定的配比作為原料添加到電解槽，利用電解鋁的方法將氟化鹽溶解到電解質(zhì)，作為電解質(zhì)的補充原料，分解氰化物，去除電解鋁大修渣中的有毒成分，將電解鋁大修渣中的鋁、硅元素電解出來形成金屬Al和Si，在陰極沉積，并在電磁力的攪拌作用下混合均勻形成鋁硅質(zhì)合金。圖1電解法處理鋁硅質(zhì)大修渣原理圖原材料要求5.1鐵含量鋁硅質(zhì)大修渣中的鐵含量小于1.3%。5.2粒度鋁硅質(zhì)大修渣的粒度小于0.2mm。5.3配比綜合考慮溶解情況以及產(chǎn)品中的Si含量，鋁硅質(zhì)大修渣和氧化鋁的合理配比控制在1：9~3：7范圍內(nèi)。設(shè)備設(shè)施粉碎設(shè)備顎式破碎機：適用于鋁硅質(zhì)大修渣初級破碎，要求初級破碎后能夠通過大小為100mm×300mm的格子孔，在鋼格子的周圍，設(shè)置有地下抽風(fēng)系統(tǒng)，含塵氣體通過抽風(fēng)系統(tǒng)進(jìn)入除塵系統(tǒng)。二合一反擊錘式破碎機：適用于鋁硅質(zhì)大修渣二次粉碎，反擊錘式破碎機進(jìn)料口物料要求≤100×300mm，出料口為≤5mm，具有抽風(fēng)系統(tǒng)能夠?qū)⒑瑝m氣體抽入除塵系統(tǒng)。立式磨粉機：適用于鋁硅質(zhì)大修渣的球磨粉碎，要求將≤5mm的鋁硅質(zhì)大修渣粉碎料粉碎成0.2mm以下的粉料，具有抽風(fēng)系統(tǒng)能夠?qū)⒑瑝m氣體抽入除塵系統(tǒng)?；炝显O(shè)備多功能給料裝備：要求配備高位鋁硅質(zhì)大修渣倉與氧化鋁倉，能夠?qū)崿F(xiàn)二者按照一定比例混合。輸送設(shè)備粉料罐運輸車：將小于0.2mm的鋁硅質(zhì)大修渣粉料運輸至電解車間。帶式輸送機：將鋁硅質(zhì)大修渣粉料輸送至電解車間的高位鋁硅質(zhì)大修渣倉。除鐵設(shè)備除鐵設(shè)備選用CXJ型干粉永磁筒式磁選機，根據(jù)需要除鐵的鋁硅質(zhì)大修渣的量選用不同規(guī)格的磁選機。鋁電解槽200KA及以上容量大型預(yù)焙鋁電解槽，能夠滿足鋁硅質(zhì)大修渣粉料生產(chǎn)鋁硅質(zhì)合金的需要。工藝工藝流程圖2所示為鋁電解槽協(xié)同處置鋁硅質(zhì)大修渣制備鋁硅中間合金的工藝流程。由于電解質(zhì)的滲透以及長期高溫環(huán)境的作用，鋁硅質(zhì)大修渣形成了一個板結(jié)塊，密度大，硬度大，為了使鋁硅質(zhì)大修渣更快速的溶解于電解質(zhì)中，鋁硅質(zhì)大修渣必須經(jīng)過鄂式破碎和球磨粉碎，使大修渣的粒徑在0.2mm以下，保證鋁硅質(zhì)大修渣在投入電解質(zhì)后能快速溶解。利用攪拌機將鋁硅質(zhì)大修渣粉粒與氧化鋁按照一定比例混合，自動下料投入電解槽進(jìn)行相應(yīng)的電解處理，陰極的熔體即為形成的鋁硅質(zhì)合金，隨時監(jiān)測鋁硅中間合金中的鐵含量，根據(jù)鋁硅中間合金產(chǎn)品的要求判定是否進(jìn)行鋁硅質(zhì)大修渣粉粒的除鐵。圖2工藝流程圖分檢對鋁硅質(zhì)大修渣進(jìn)行分檢處理，鋁電解槽停槽內(nèi)襯材料刨出轉(zhuǎn)運至大修渣庫，將炭素材料初選分離，用挖掘機破碎錘將大修渣結(jié)晶塊破碎成最大長度方向不超300mm的塊狀物。電解槽在生產(chǎn)運行過程中破損嚴(yán)重時，可能會出現(xiàn)爐底保溫內(nèi)襯材料裂縫中夾有少量鋁塊，在刨爐過程中可篩選出直接回入電解槽內(nèi)。破碎鋁硅質(zhì)大修渣分為初級破碎、二級破碎以及球磨粉碎三個過程，初級破碎要求將鋁硅質(zhì)大修渣粉碎至能通過100mm×300mm格子孔，二級破碎要求碎料小于5mm，球磨粉碎要求粉料控制在0.2mm以下。除鐵除鐵工藝根據(jù)大修渣中的含鐵量高低決定是否設(shè)置，將球磨粉碎后的鋁硅質(zhì)大修渣經(jīng)過磁選機，經(jīng)磁選機除鐵后，含鐵量可以大幅降低?；旌蠈⒊F后的鋁硅質(zhì)大修渣粉料送至多功能給料裝備，與氧化鋁按照一定比例混合，根據(jù)下游企業(yè)對產(chǎn)品的硅含量要求控制鋁硅質(zhì)大修渣與氧化鋁的配比，混合配比在1:9～3:7之間。電解處理將混合后的鋁硅質(zhì)大修渣和氧化鋁配料送至電解槽氧化鋁料箱，通過電解槽自動下料，在生產(chǎn)的鋁電解槽內(nèi)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，獲得鋁硅質(zhì)合金液，用真空抬包吸出送往下游企業(yè)生產(chǎn)鋁硅合金。為保證鋁硅質(zhì)大修渣配料正常熔解，電解生產(chǎn)平穩(wěn)有序，電解過程要求分子比比正常生產(chǎn)槽上浮0.1-0.2左右，過熱度比正常生產(chǎn)槽上浮2-3℃，電解質(zhì)水平比正常生產(chǎn)槽上浮1-3cm。換極作業(yè)打撈爐底沉淀，防止?fàn)t底壓降上升和鈣元素的過多富集。安全與環(huán)保環(huán)保粉碎與配料過程要求配置含塵氣體的除塵系統(tǒng)，除塵標(biāo)準(zhǔn)符合國家相關(guān)環(huán)保要求。電解過程的煙氣排放符合標(biāo)HJ2033_2013鋁電解廢氣氟化物和粉塵治理工程技術(shù)規(guī)范的要求。安全粉碎過程注意安全警示，相應(yīng)位置擺放安全警示標(biāo)識。電解過程的安全操作應(yīng)符合GB29741要求。產(chǎn)品質(zhì)量9.1化學(xué)成分資源綜合利用產(chǎn)品的化學(xué)成分見表1。表1化學(xué)成分產(chǎn)品等級化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%SiFeGaCuMnMgZn其它Al=1\*ROMANI0.5～1.00.30.020.010.020.020.040.03余量=2\*ROMANII1.0～2.00.40.020.010.030.030.040.03余量=3\*ROMANIII2.0～30.010.040.040.040.03余量=4\*ROMANIV3.5～5.00.80.040.010.050.050.040.03余量表中未列出或未規(guī)定元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)數(shù)值按照GB/T1196執(zhí)行。注1：表中的每個數(shù)值均為元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的最高限。