由铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖回收利用方法技术

本发明专利技术涉及一种由铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖的回收利用方法，其特征在于将铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖进行收集，放在真空加热炉内，进行真空加热，这利用废氮化硅结合碳化硅砖内的电解质汽化反应和蒸发，导致处理后碳化硅砖内没有电解质Na3AlF6，而同样出现少量AlN。利用本发明专利技术提供的方法，铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖的回收率为99%，同时挥发出来的电解质经过冷凝回收，可以再作为电解铝的电解质使用。

Recovery and utilization of waste silicon nitride bonded silicon carbide brick produced by aluminum reduction cell

The invention relates to a recycling method of the waste silicon nitride bonded silicon carbide brick produced by the aluminum electrolytic cell, which is characterized in that the waste silicon nitride produced by the aluminum electrolytic cell is collected in combination with the carbonized silica brick, and is placed in a vacuum heating furnace for vacuum heating, which uses the electrolyte vaporization reaction in the waste silicon nitride bonded silicon carbide brick. And evaporation resulted in no electrolyte Na3AlF6 in the SiC bricks after treatment, and a small amount of AlN also appeared. Using the method provided by the invention, the recovery rate of the waste silicon nitride bonded silicon carbide brick produced by the aluminum electrolytic cell is 99%, and the volatile electrolyte can be recycled as the electrolyte of the electrolytic aluminum.

【技术实现步骤摘要】
由铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖回收利用方法
本专利技术涉及一种由铝电解废氮化硅结合碳化硅砖回收利用方法，属于资源再生和环境保护的领域。涉及到渗入氟盐的氮化硅结合的碳化硅制品，从该制品用后固体废料中分离回收氮化硅结合碳化硅和氟盐组分的方法。
技术介绍
金属铝是用氟盐-氧化铝电解法生产的。其侧墙主要用氮化硅结合的碳化硅砖砌筑的。该砖的成分为SiC：70~80%，Si3N4：20~28%。在使用过程中，氟盐电解质渗透到该氮化硅结合碳化硅砖气孔里，并且部分氮化硅被腐蚀：Si3N4(s)+4AlF3(l)=3SiF4↑+4AlN(s)。这样，在用后氮化硅结合的碳化硅砖里，除了SiC主要成分外，Si3N4明显减少，而存在低熔点的AlF3、NaF等氟盐。这严重影响了这些用后氮化硅结合碳化硅产品作为耐火材料的再生利用。给再生利用和环保带来严重的影响。铝电解槽阴极和槽边部内衬的使用寿命一般为4~6年。电解槽破坏后，渗透了电解质的侧墙氮化硅结合碳化硅砖，从电解槽中清理出，并堆积到特定地方。目前，尚无一个在技术上和经济上都可行的处理方法。CN201010571952.0“一种铝电解槽的废旧碳化硅侧壁材料的处理方法”报道的要点是：首先将废旧碳化硅砖进行人工分离，分为腐蚀部分和未腐蚀部分；腐蚀部分经过粗碎、中碎和细碎等破碎步骤，将其粉碎为粒度小于700μm的颗粒；用水对粉碎的颗粒进行洗涤处理后过滤，滤饼接着进行二次洗涤并过滤，得到的滤渣主要物相是SiC和Si3N4；一次洗涤的滤液可以采用两种处理方式，首选方法是蒸发浓缩后得到硅酸钠浓缩液，另一种是通过添加CaCl2与硅酸钠反应生成硅酸钙和氟化钙。该专利技术虽然实现了废旧材料的回收利用，但该方法不足之处是仍有污水和粉尘导致二次污染的环保问题，同样经过破粉碎加工等也有粉尘等环境问题。用后碳化硅砖的腐蚀部分和未腐蚀部分之间界限不明显，并且它们之间的结合强度很大，难以分离。再就是再生产品附加值也很低。因此，该专利技术在环保，经济性和可实施性方面都存在问题。CN201010571458.4“一种利用铝电解槽废碳化硅生产脱氧剂的方法”。具体实施包括以下步骤：（1）分拣分离，将大修的铝电解槽废碳化硅与其它废耐火材料分拣开，去掉废碳化硅表面腐蚀部分；（2）破碎，将分离后的废碳化硅破碎、细碎；（3）无害化，将步骤（1）中分离的腐蚀废碳化硅送无害化系统处理；（4）配料混料，将细碎后的碳化硅粉加水和树脂搅拌均匀；（5）成球，将混配好的物料送入团球机制成小球；（6）养护，将成型后的小球自然养护4～7天，即为脱氧剂。该专利技术简单，易行，是一个不错的好方法。但是值得指出的是，这种再生材料内含有约20~28%的Si3N4。即N含量约为8~11%，这将导致钢液增氮，因此，对于低氮含量的洁净钢的质量将产生不利的影响。
技术实现思路
针对现有技术存在的各种问题，本专利技术的目的在于提供一种由铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅回收利用的方法，本专利技术的技术方案如下：本专利技术按照下列步骤进行：1）开启炉子上盖，把来源于铝厂的废碳化硅砖放在炉子里。然后密封好炉子的上盖和底盖。2）开启抽真空，将炉内真空度抽至≤2乇。3）供电加热，同时开启冷却水，保证冷却室内冷却。炉内温度升高到1100℃～1500℃。4）在真空的情况下，废碳化硅砖内的电解质蒸发出来，AlF3(l)=AlF3(g)NaF（l）=NaF（g）气体进入到了冷却室进行冷却成固体，凝固在冷却室内壁上；同时电解质与Si3N4反应，产生SiF4气体，Si3N4（s）+4AlF3(l)=3SiF4(g)+4AlN(s)。5）产生的SiF4气体通入水里，使之发生下列反应：3SiF4+3H2O=2H2SiF6+H2SiO3形成氟硅酸，可进一步与水玻璃反应，生成氟硅酸钠；6）随着蒸发的进行，冷却室的凝固的电解质越来越多。当没有电解质气体产生时，就意味着电解质蒸发完毕。这时，可以停止加热。7）开启底盖，放出残余碳化硅固体，该炉完成。8）然后关上底盖和打开上盖，再进行放入废氮化硅结合碳化硅产品，循环进行下去。处理后的残余碳化硅固体，即氮化硅结合碳化硅砖，不存在Na3AlF6，其主要成分为：SiC：70～80%，AlN：1～2%，Si3N4：20～25%；本专利技术的有益效果是该方法处理含氟盐电解质的固体碳化硅废料，可以实现碳化硅、电解质的彻底分离，工艺简单，成本低，整个分离过程无废渣、废气、废水产生，是一种节能环保的处理方法，非常适合在工业上大规模推广应用。本方法对回收的碳化硅砖处理率达到99%，④本方法可将用后碳化硅砖渗入的电解质完全分离，分离后的碳化硅砖与出厂新砖有效成分一致，可返回铝厂使用。采用真空条件将物料加热到1100~1500℃，使碳化硅砖气孔内的氟盐以气态形式蒸发出来。蒸发出来的氟盐经过冷却凝固回收。整个分离过程不产生二次污染，分离后的氟盐电解质和碳化硅均可以回收再利用，其中氟盐作为电解铝用的电解质使用，碳化硅加工成不同颗粒作为优质碳化硅原料使用。这样最大限度的实现了含氟盐的碳化硅废料的利用价值。附图说明图1为本专利技术使用的处理系统。具体实施方式本专利技术将结合以下实施例进行进一步的阐述。图1为本专利技术使用的处理系统；图中：1为真空泵，2为冷却室，3为底盖，4为上盖，5为炉衬，6为石墨管，7为抽气管，8为感应线圈，9为炉子。实施例1用后碳化硅砖来源于某铝厂称取用后碳化硅15kg，打开炉子的上盖4，将15kg用后碳化硅放入。然后盖上上盖。然后开启真空泵1抽真空，使真空度为1乇。开通加热电源，进行加热到1250℃，保温6h，没有气体放出即结束。冷却下来后，打开炉子下盖，放出炉子里的残余物，同时取出冷却室里冷却下来的电解质。对其进行分析，结果见下表：AlF3NaFAl2O3SiCSi3N4AlN炉内残余物0.210.475.6192.2冷却室的冷凝物48.858.70.2///因此分离效果良好。收得率达到了99%。回收电解质可以返回铝厂再次使用，而回收碳化硅，可以作为碳化硅制品生产用的原料，也可以作为冶金脱氧剂的原料。实施例2用后碳化硅砖来源于某铝厂称取用后碳化硅砖20kg，打开炉子的上盖4，把20kg用后碳化硅砖放入。然后盖上上盖。然后开启真空泵1抽真空，使真空度为1乇。开通加热电源，进行加热到1300℃，保温6h，没有气体放出即结束。冷却后，打开炉子下盖，放出炉子里的残余物。同时取出冷却室里冷却下来的电解质。对其进行分析。结果见下表：AlF3NaFAl2O3SiCSi3N4AlN炉内残余物//0.677.6192.2冷却室的冷凝物48.858.70.2///因此分离效果良好。收得率达到了99%。回收电解质可以返回铝厂再次使用，而回收碳化硅，可以作为碳化硅制品生产用的原料，也可以作为冶金脱氧剂的原料。上述描述已经详细阐述了专利技术的说明和描述。它不是为了将本专利技术限制为所披露的形式和方式。按照以上的方式，可以进行相应的修改或更改。讨论实例是为了更好地说明本专利技术的原理及其实用性,从而利用本专利技术进行各种修改并满足其它特定的需求。所有这些修改和变化当依照公平和合法的权利解读，并且根据附加权利要求，这些修改和变化都属于本专利技术的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖回收利用方法，其特征在于将铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖放入真空炉内，抽真空，加热，并保温，废氮化硅结合碳化硅砖内的电解质蒸发并与Si3N4反应，产生SiF4气体并水反应形成氟硅酸，炉内处理后的氮化硅结合碳化硅砖可回收利用。

【技术特征摘要】
1.一种由铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖回收利用方法，其特征在于将铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖放入真空炉内，抽真空，加热，并保温，废氮化硅结合碳化硅砖内的电解质蒸发并与Si3N4反应，产生SiF4气体并水反应形成氟硅酸，炉内处理后的氮化硅结合碳化硅砖可回收利用。2.如权利要求1所述由铝电解槽产生的废氮化硅结合碳化硅砖回收利用方法，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：李剑峰，田守信，蓝振华，高广震，吴朝齐，
申请(专利权)人：上海彭浦特种耐火材料厂有限公司，上海柯瑞冶金炉料有限公司，阳谷信民耐火材料有限公司，山东柯信新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31