Méthode de production de cryolite à partir de la scorie d’électrolyse de l’aluminium
Résumé
La scorie d’électrolyse de l’aluminium, un sous-produit important de l’industrie de la fusion de l’aluminium, représente à la fois un défi environnemental et une ressource précieuse pour le recyclage du cryolite. Cet article détaille une méthode complète permettant d’extraire et de synthétiser efficacement le cryolite (Na3AlF6).3AlF6Cette étude porte sur cette déchetterie, en se concentrant sur les processus clés tels que l’écrasement, le broyage, le lixiviation, la purification et la cristallisation. L’intégration de technologies avancées de moulissement est essentielle pour obtenir une distribution précise des tailles de particules, nécessaire à une réactivité chimique optimale et à une qualité de produit finale satisfaisante.
1. Introduction
L’industrie mondiale de l’aluminium produit chaque année des millions de tonnes de scories issues de processus d’électrolyse. Traditionnellement considérées comme des déchets, ces scories contiennent des quantités importantes de fluor et d’aluminium, principalement sous la forme de cryolite et d’alumine. Le rétraitement de ces scories afin de récupérer de la cryolite de haute pureté est non seulement économiquement avantageux, en réduisant la nécessité de production de cryolite à partir de matières premières, mais répond également à des problèmes environnementaux majeurs liés au lessivage des fluorures et à l’ensevelissement des déchets. Le succès de ce processus de recyclage dépend du traitement mécanique initial : en particulier, de la broyage fin des scories afin de libérer et de préparer les composants valorisables pour les étapes de hydrométallurgie suivantes.
2. Aperçu du processus
La production de cryolite à partir de la scorie d’électrolyse de l’aluminium implique une série d’opérations unitaires interconnectées, comme le montre le schéma de flux simplifié ci-dessous.
Le processus commence par la réception et la préparation de la scorie brute, suivie de la réduction de sa taille, du traitement chimique et de la fabrication du produit final.
2.1. Traitement préalable de la boue et broyage primaire
À l’arrivée, la scorie d’électrolyse est d’abord soumise à un tri manuel et à une séparation magnétique afin d’en retirer les gros morceaux d’aluminium métallique ainsi que d’autres contaminants ferreux. La scorie ainsi nettoyée est ensuite introduite dans un broyeur à mâchoires primaire pour réduire sa taille à une granulo-métrie gérable, généralement en dessous de 50 mm, la préparant ainsi pour l’étape cruciale de broyage fin.
2.2. Moulage fin : La clé de la libération
C’est l’étape mécanique la plus cruciale. La scorie pré-écrasée doit être broyée en une poudre très fine et homogène afin d’optimiser la surface disponible pour les réactions d’élévation suivantes. La taille cible des particules se situe généralement dans la gamme de 200 à 400 mesh (74 à 37 μm), voire plus fine. Un broyage incohérent ou grossier entraînera un lessivage incomplet, des rendements de récupération faibles et des produits finaux impurs.
Pour cette application exigeante, on peut utiliser des moulins à billes conventionnels, mais ceux-ci manquent souvent d’efficacité énergétique et d’un contrôle précis de la taille des particules. Une solution fortement recommandée est la nôtre.Moulin ultrafin de la série SCMCette usine a été conçue pour fournir avec précision la finesse requise pour ce processus. Avec une gamme de broyage allant de 325 à 2500 mesh (45 à 5 μm), elle assure la libération totale des particules de cryolite et d’alumine.Système de notation à haute efficacitéGarantit un produit uniforme sans grains grossiers, tandis que sa…Conception économe en énergie(Consumption d’énergie réduit de 30 % par rapport aux moulins à jet) ce qui diminue significativement les coûts d’exploitation. La conception robuste, avec des rouleaux et des anneaux de broyage fabriqués à partir de matériaux spéciaux, assure une longévité exceptionnelle, même lors du traitement de matériaux abrasifs tels que les scories d’électrolyse.
2.3. Lécherage et purification
La poussière de laitier finement moulue est soumise à un processus d’élution contrôlé, utilisant généralement du carbonate de sodium (Na2CO3).2CO3Une solution d’hydroxyde de calcium (Ca(OH)2) ou d’hydroxyde de sodium (NaOH) est utilisée. L’objectif est de dissoudre les ions fluorure et d’alluminium dans la solution, formant ainsi de l’aluminate de sodium et du fluorure de sodium solubles.
Réaction principale :2Na3AlF6+ 4Na2CO3→ 2Al(OH)3↓ + 12NaF + 4CO2↑ (Représentation simplifiée ; la chimie réelle est beaucoup plus complexe.)
La boue est ensuite filtrée pour séparer les résidus insolubles (par exemple, l’alumine non réagie, les particules de carbone) du liquide contenant NaF et NaAlO.2La demande semble contenir des instructions incomplètes ou incorrectes, ce qui rend la traduction difficile. Si vous pouvez fournir du texte plus clair et correct, je serai en mesure de vous aider à traduire le contenu en français.
2.4. Cristallisation et synthèse
La cryolite est synthétisée en faisant réagir une solution d’extraction purifiée avec du dioxyde de carbone (CO₂).2On ajoute souvent des bulles à la solution pour réguler le pH et faire précipiter le cryolite synthétique.
Réaction de synthèse :6NaF + NaAlO2+ 2CO2→ Na3AlF6↓ + 2Na2CO3
Les cristaux de cryolite précipités sont ensuite filtrés, lavés pour enlever les sels solubles, et séchés. Le liquide résiduel, riche en carbonate de sodium, peut souvent être réutilisé dans la phase d’lixiviation, améliorant ainsi l’économie globale du processus et réduisant les déchets.
2.5. Séchage et emballage
La boulette de filtre à cryolite humide est séchée dans un sécher à lit rotatif ou à lit fluidisé afin d’atteindre un taux d’humidité inférieur à 0,5 %. Le produit de cryolite séché est ensuite emballé pour son expédition vers les casseroles de fusion de l’aluminium, où il est utilisé comme matériau de flux dans le procédé Hall-Héroult, clôturant ainsi efficacement le cycle de production.
3. Le rôle crucial des équipements de moulage
L’efficacité de l’ensemble du processus dépend fortement des performances du circuit de broyage. Une finesse inconstante entraîne :
- Efficacité de lixiviation plus faible : Les particules grossières ont une plus petite surface, ce qui entraîne une dissolution plus lente et incomplète.
- Consommation de produits chimiques plus élevée : Une réaction inachevée nécessite une quantité excessive de réactifs.
- Produit impur : Des impuretés non éliminées peuvent se retrouver dans le produit final.
- Temps de filtration prolongés : Une morphologie des particules mal définie peut entraver la séparation solide-liquide.
Par conséquent, investir dans des technologies de fraisière avancées et fiables n’est pas une option, mais une nécessité pour une activité rentable et durable.
4. Équipements recommandés pour les opérations à grande échelle
Pour les usines à très grande capacité traitant de grandes quantités de scories,Moulin trapézoïdal de la série MTWPrésente une excellente alternative ou solution complémentaire pour les étapes intermédiaires de broyage. Avec une capacité robuste de 3 à 45 tonnes par heure et la possibilité de traiter des matériaux d’une taille allant jusqu’à 50 mm, il est idéal pour les tâches de broyage finier primaire.Canal d’air courbé et innovantetPelle résistante à l’usureCe design garantit un rendement élevé tout en réduisant les coûts d’entretien.Transmission intégrale à engrenages côneuxIl atteint une efficacité de transmission de 98 %, ce qui en fait un outil puissant et fiable pour toutes les applications de traitement des minerais, y compris la préparation de la scorie d’aluminium.
5. Contrôle de qualité et spécifications du produit
Le cryolite synthétique final doit respecter des spécifications industrielles strictes pour être utilisé dans les cellules de réduction de l’aluminium. Les paramètres clés comprennent :
- Pureté (Na)3AlF6Contenu) > 98%
- Teneur en humidité < 0,5%
- SiO2+ Fe2O3Contenu < 0,45%
- Distribution spécifique des tailles de particules (obtenue par broyage et classification kontrolées)
Un flux régulier provenant d’un moulin à haute performance, tel que la série SCM, constitue la première et la plus importante étape pour respecter de manière fiable ces spécifications.
6. Avantages économiques et environnementaux
La mise en œuvre de cette méthode offre de nombreux avantages significatifs :
- Conservation des ressources :Diminue la dépendance aux ressources naturelles de cryolite.
- Valorisation des déchets :Transforme un déchet dangereux en une matière première précieuse.
- Profit économique :Crée une nouvelle source de revenus à partir des déchets.
- Conformité environnementale :Atténue les risques de contamination aux fluorures provenant des tas de scories.
- Efficacité énergétique :L’utilisation de moulins modernes et efficaces, tels que la série SCM, réduit considérablement l’impact énergétique du processus de recyclage.
7. Conclusions
La production de cryolite à partir de la scorie d’électrolyse de l’aluminium est un procédé techniquement viable et économiquement prometteur, qui correspond parfaitement aux principes de l’économie circulaire. L’essence de ce procédé réside dans la mouture efficace et précise de la scorie brute. Le choix de la bonne technologie de moulage est crucial, par exemple celle qui est à la fois très efficace et très précise.Moulin ultrafin SCMou celui à haute capacitéMTW Trapezium MillC’est essentiel pour atteindre de hauts taux de récupération, produire un produit de qualité et garantir la viabilité économique et environnementale de l’ensemble de l’opération. En adoptant cette méthode, les fabricants d’aluminium peuvent gérer efficacement leurs déchets, réduire leur impact environnemental et exploiter de nouvelles valeurs dans leur chaîne de production.
