Un procedimiento para reciclar revestimiento de cubas agotadas (SPL) procedentes de cubas de producción primaria de aluminio,

en el que dicho SPL se obtiene

- desmontando los revestimientos procedentes de los cátodos de cubas usadas en cortes o fracciones, comprendiendo dichas fracciones materiales refractarios, materiales carbonosos y otros materiales como aislantes y barras de hierro,

- triturando cada una de las fracciones o cortes separados,

- separando los materiales de dichas fracciones mediante tratamiento mecánico, incluyendo medios de dimensionamiento, tamices y sistemas magnéticos para separar partículas de hierro,

caracterizado porque el procedimiento comprende las siguientes etapas:

i.mezclar escorias salinas recicladas del refinado de aluminio con materiales de SPL separados para formar una mezcla de reacción en un reactor, o mezclar SPL y escorias salinas antes de alimentar la mezcla obtenida a un reactor, y mantener la temperatura de la mezcla de reacción en el reactor dentro del intervalo de 90 a 95ºC;

ii.hacer reaccionar la mezcla de escorias salinas y SPL con agua a un pH básico a fin de obtener un licor de solución de escorias salinas/material de SPL disueltos y una fracción no disuelta;

iii.sedimentar dicho licor de solución;

iv.eliminar cianuros del licor de solución añadiendo hipoclorito sódico;

v.filtrar el licor de solución para obtener una fracción soluble y otra fracción insoluble;

vi.lavar la fracción insoluble separada en la etapa de filtración;

vii.cristalizar sales de la fracción soluble en el licor de solución por medio de evaporación de agua, y

viii.envejecer o acondicionar la fracción insoluble

Procedimiento de reciclado de "Spent pot linings" (SPL) procedentes de la producción de aluminio primario.

Objeto de la invención

La presente invención describe un procedimiento para el reciclado de Celdas de Electrolisis Usadas o Spent Pot Linnings (SPL) procedentes de la producción de aluminio primario. Dicho reciclado se lleva a cabo en una planta para el reciclado de las escorias salinas de hornos rotativos de una refinería de aluminio.

La invención se adscribe al sector técnico de la metalurgia y en concreto al sector del aprovechamiento y reutilización de materiales metálicos.

Antecedentes de la invención

Los SPL es un residuo bien conocido consecuencia del envejecimiento de los cátodos de las celdas de electrólisis usadas en la producción de aluminio primario. Este cátodo está constituido de material refractario, de material carbonoso conductor y otros varios (barras de hierro, aislantes, etc.). Con el tiempo de funcionamiento, estos materiales reaccionan con el contenido de las cubas y va perdiendo efectividad en su funcionamiento, y hay que desmontarlos.

De esta manera se obtiene un residuo tóxico y peligroso, SPL, que normalmente se vierte en escombreras especiales, tal cual o después de eliminadas algunas impurezas. Este residuo tiene varias características, dependiendo del corte realizado en el desmontaje del revestimiento de los cátodos usados: refractario, carbón o mixto. Como impurezas más importantes son CN^-, nitruros, carburos, flúor, etc.

Debido a la toxicidad de estos residuos, la administración debe vigilar el tratamiento y destino que tiene este material para no afectar al medio ambiente. La parte carbonosa es la de aplicación más evidente para la producción de energía, pero debe prepararse también.

En general, los SPL se tratan por vía térmica o húmeda para destruir las impurezas más nocivas, obtener un residuo inerte, o bien separar y reutilizar alguno de sus constituyentes presentes.

Hasta la fecha, existen muchos y diversos procedimientos para llevar a cabo la inertización, reciclado y reutilización del material procedente de estos cátodos, sin embargo, la mayoría de ellas están centradas en reducir o evitar la peligrosidad que lleva asociada el manejo de residuos pulverulentos, y se centran en la adición de algún tipo de sustancia con propiedades pasivantes que llevan a cabo una reducción de la peligrosidad.

En este mismo sentido la patente americana US5352419, describe un procedimiento para la recuperación de aluminio y fluoruros procedentes de SPL que comprende las etapas de calcinar los SPL para producir una ceniza con niveles aceptables para el medioambiente, posteriormente se lleva a cabo una filtración de las cenizas en una solución que contiene un ácido mineral obteniéndose la correspondiente sal de aluminio en la cantidad suficiente como para disolver los contenidos de aluminio y fluoruros, para posteriormente el líquido filtrado se pasa por una hidrólisis para producir una precipitación de un producto de fluoruro de aluminio.

En el caso de la patente europea EP0550136, se describe un método para el tratamiento de los SPL incluyendo los materiales refractarios para transformar los SPL a un estado en el cual puedan ser usados como relleno o como materia prima. El SPL es machacado y suministrado a un horno de fundición electrotérmico, opcionalmente junto con una fuente de SiO₂, en la cual el SPL es fundido a una temperatura entre 1300 y 1750ºC. Un agente oxidante es administrado al fundido para oxidar carbón y otros componentes oxidables contenidos en el SPL como metales, nitratos y carburos. Una fuente de óxido de calcio es también administrado al horno de fundición en la cantidad necesaria para reaccionar con todos los fluoruros presentes en forma de CaF₂, cuya escoria es líquida en el baño de temperatura dentro del horno. Las escorias de aluminatos de calcio, o las de aluminatos silicatos de calcio y, opcionalmente una fase metálica, son aprovechadas para bloques y gránulos.

En el caso de la patente americana US6132574, se refiere a un revestimiento de fondo para células de electrolisis, especialmente para células de electrolisis de aluminio de la obtención primaria y de la refinación secundaria, estando el cuerpo base de las células de electrolisis formado por tinas de acero, así como a un procedimiento para su fabricación.

En todas las patentes anteriores, se ha intentado llevar a cabo la recuperación de determinadas sustancias contenidas en los SPL y producir un residuo inerte que se puede verter sin problemas. Para ello se han construido plantas piloto e industriales para realizar las operaciones encaminadas a este fin. Sin embargo, las inversiones a realizar eran muy grandes, el proceso de tratamiento de los SPL era muy complejo, el residuo obtenido no es tan inerte como se esperaba, y los productos obtenidos no tienen la calidad deseada. Por lo tanto es necesario desarrollar nuevos procedimientos o vías para la eliminación o tratamiento de los SPL con costes asociados inferiores y en los cuales se obtengan buenos resultados en lo que a inertización y claridad se refiere para afectar en el menor grado posible al medio ambiente.

Descripción de la invención

La presente invención se refiere un procedimiento para el reciclado de SPL procedente de la producción primaria de aluminio, en el cual se consigue obtener productos inertes de mayor calidad frente a lo descrito en el estado de la técnica. Dicho procedimiento se materializa en plantas existentes para el tratamiento de escorias salinas de horno rotativo utilizado en las refinerías de aluminio para el reciclado de escorias de aluminio. En estas plantas se tratan residuos tóxicos peligrosos (RTP) como, por ejemplo, escorias salinas, polvos de filtro de hornos de combustión y de la molienda de escorias. Cada material, bien sean escorias salinas, polvos de escoria de aluminio, polvos de filtro o el objeto de la invención, los SPL, se tratan mediante un procedimiento equivalente, si bien para cada uno de ellos se ajustan los parámetros específicos propios.

La presente invención propone un método combinado de reciclaje que se caracteriza por las características técnicas citadas en la reivindicación 1.

Así, a modo de ejemplo, para las escorias salinas, las operaciones principales que se realizan son molienda, disolución, reacción, sedimentación, filtrado, lavado, cristalización y maduración o secado. A este circuito se aportan los residuos en el punto más adecuado, antes o en el reactor. Para los polvos de escoria de aluminio procedentes de una molienda, hay una dosificación, una disolución y una reacción en otro reactor. Luego la mezcla va al circuito principal. Para los polvos de filtro se utiliza un transportador especial, una pirólisis si es necesaria, y una dosificación, para ir luego el material al circuito principal, antes de la reacción.

Para los SPL, objeto de la presente invención, el proceso comprende las siguientes etapas:

1. Un procedimiento para reciclar revestimiento de cubas agotadas (SPL) procedentes de cubas de producción primaria de aluminio, en el que dicho SPL se obtiene

caracterizado porque el procedimiento comprende las siguientes etapas:

2. Un procedimiento para reciclar SPL procedente de la producción primaria de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque las escorias salinas se mezclan con SPL en una relación 3:1.

3. Un procedimiento para reciclar SPL procedente de la producción primaria de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque en la reacción química se eliminan nitruros, aluminio, carburos y sulfuros y también se dejan escapar los gases.

4. Un procedimiento para reciclar SPL procedente de la producción primaria de aluminio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-3, caracterizado porque la reacción se lleva a cabo en reactores cerrados con una atmósfera inerte con agitación.

5. Un procedimiento para reciclar SPL procedente de la producción primaria de aluminio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-4, caracterizado porque la disolución se lleva a cabo a un pH dentro del intervalo de 11 a 12.

6. Un procedimiento para reciclar SPL procedente de la producción primaria de aluminio de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1-5, caracterizado porque la cristalización se lleva a cabo por medio de evaporación mediante calentamiento.

7. Un procedimiento para reciclar SPL procedente de la producción primaria de aluminio de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el envejecimiento se lleva a cabo por medio del análisis de los componentes y la deshidratación mediante decantación.

8. Un producto obtenido por medio del procedimiento de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende los siguientes elementos: Al₂O₃; SiO₂; CaF₂; Fe₂O₃; criolita; MgO; y carbono, que están respectivamente en las siguientes proporciones en peso (% p/p) 55-60, 8-15, 2-8, 0,8-2, 0-5, 3-5 y 2-10.

9. Un producto de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado porque es insoluble.

10. Uso del producto de acuerdo con la reivindicación 8, para construcción, para su uso en materiales cerámicos y fibras minerales artificiales.