Способ переработки фольги алюминиевой

Способ переработки алюминиевой фольги

Владельцы патента RU 2336342:

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для переработки отходов кашированной алюминиевой фольги. Способ переработки отходов фольги включает их измельчение, обработку раствором химического реагента — 3-15% раствором серной кислоты при 65-90°С в отсутствие контакта с воздухом и с отводом выделяющегося при обработке водорода, разделение продуктов взаимодействия фильтрацией, охлаждение и кристаллизацию жидкой фазы до получения кристаллогидратов сульфата алюминия, при этом массовое соотношение серной кислоты к алюминию, содержащемуся в перерабатываемой массе, составляет (5,4-6):1. Обеспечивается получение целлюлозы, кристаллического восемнадцативодного сульфата алюминия и водорода при взрывобезопасности процесса. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для переработки отходов кашированной алюминиевой фольги.

Известен способ переработки кашированной алюминиевой фольги, включающий ее обработку раствором щелочи с получением целлюлозы, алюмината натрия и водорода (SU 636308, 1978).

Известен способ переработки отходов кашированной алюминиевой фольги, включающий измельчение и термообработку в бескислородной среде при 500-650°С с получением углеродсодержащей массы и металлического алюминия (RU 2089631, 1997).

Известен способ, согласно которому цинксодержащие отходы подвергают выщелачиванию, в полученный раствор добавляют отходы кашированной алюминиевой фольги, и из раствора осаждают гидроксиды цинка и алюминия (SU 1325016, 1987).

Известен способ переработки отходов фольги с пленочным покрытием путем обработки в парах азотной кислоты с последующим расслоением массы в водной среде (JP 55-48089, 1980).

Недостатком известных способов являются большие потери целлюлозы из отходов.

Наиболее близким к предложенному способу по технической сущности и достигаемому результату, является способ переработки отходов алюминиевой фольги, нанесенной на целлюлозную основу, который предусматривает ее измельчение, обработку раствором ортофосфата натрия при нагревании с выделением водорода на поверхности алюминия, и разделение продуктов взаимодействия с помощью флотации на целлюлозную массу и частицы металлического алюминия (SU 1118706, 1984).

Недостатком известного способа является его взрывоопасность.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа переработки, обеспечивающего высокий выход из отходов целлюлозы и товарной соли алюминия и обеспечение взрывобезопасности процесса.

Поставленная задача решается описываемым способом переработки отходов алюминиевой фольги, нанесенной на целлюлозную основу, с получением целлюлозы и алюминиевого продукта, включающим измельчение отходов, обработку раствором химического реагента — 3-15% раствором серной кислоты при повышенной температуре в отсутствии контакта с воздухом с обеспечением выделения и отвода выделившегося водорода, разделение продуктов взаимодействия фильтрацией, охлаждение жидкой фазы и ее кристаллизацию до получения кристаллогидратов сульфата алюминия.

Предпочтительно, обработку серной кислотой осуществляют при 65-90°С.

Предпочтительно, массовое соотношение серной кислоты к алюминию, содержащемуся в перерабатываемой массе, составляет (5,4-6):1.

Предпочтительно, обработку осуществляют в герметизированной емкости, при этом тепло, выделяющееся при обработке, подвергают утилизации и возвращают в процесс для нагрева серной кислоты.

При этом способ переработки фольги обеспечивает получение целлюлозы, кристаллического восемнадцативодного сульфата алюминия и водорода.

Следует отметить, что использование в качестве химического реагента серной кислоты в пределах заявленной концентрации обеспечивает полный перевод алюминия в сульфат алюминия с выделением водорода, при этом отсутствие кислорода воздуха в процессе обеспечивает безопасное протекание с возможностью отвода водорода и его получения в товарных количествах.

Ниже описан конкретный пример осуществления процесса.

Отходы кашированной фольги подают в ножевую дробилку, где измельчают ее до крупности 0,1-10 мм. Измельченное сырье загружают в емкость. Емкость герметизируют и откачивают из нее воздух. 10%-ную серную кислоты в отдельной емкости разогревают до 80°С и подают в емкость с сырьем. Общее количество поданной серной кислоты составило 5,6 кг на 1 кг алюминия в перерабатываемом сырье. Обработку осуществляют до полного растворения алюминия в кислоте. При растворении выделяется тепло, которое утилизируют и используют для нагрева следующей порции кислоты. Выделяющийся водород отводят через верхний патрубок емкости и заполняют им подготовленный для этой цели баллон. В рабочей емкости образуется суспензия, содержащая раствор сульфата алюминия и волокна целлюлозы. Образовавшуюся суспензию разделяют на фильтр-прессе. Раствор сульфата алюминия перекачивают в отдельную емкость, где осуществляют охлаждение и кристаллизацию соли алюминия в виде Al₂(SO₄)₃·18 Н₂O.

Отжатую целлюлозную массу снимают с фильтра. Периодически производят промывку рабочей емкости водой от нерастворившихся частиц.

В результате переработки отходов из 1 тонны алюминия, содержащегося в фольге, получено 12,5 тонн кристаллического сульфата алюминия и 1442 м 3 водорода, которые являются товарными продуктами. Выделенную из отходов целлюлозу можно использовать в производстве бумаги.

1. Способ переработки отходов алюминиевой фольги, нанесенной на целлюлозную основу, с получением целлюлозы и алюминиевого продукта, включающий измельчение отходов, обработку раствором химического реагента при повышенной температуре с обеспечением выделения водорода и разделение продуктов взаимодействия, отличающийся тем, что в качестве раствора химического реагента используют 3-15%-ный раствор серной кислоты, обработку раствором осуществляют при 65-90°С в отсутствие контакта с воздухом и с отводом выделяющегося при обработке водорода, разделение продуктов взаимодействия осуществляют фильтрацией, жидкую фазу охлаждают и подвергают кристаллизации до получения кристаллогидратов сульфата алюминия, при этом массовое соотношение серной кислоты к алюминию, содержащемуся в перерабатываемой массе, составляет (5,4-6):1.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработку раствором химического реагента осуществляют в герметизированной емкости, выделяющееся при этом тепло утилизируют и используют для нагрева серной кислоты.

Источник

Способ переработки отходов материалов на основе алюминиевой фольги

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано преимущественно для получения металлического алюминия из отходов кашированной алюминиевой фольги. Отходы алюминиевой фольги, например, в виде ленты измельчают резанием, загружают в канал печи, устанавливают температуру при термообработке в диапазоне 500 — 650 o C, выдерживают при этой температуре 10 — 15 мин в бескислородной среде (инертные, топочные газы) для карбонизации органической составляющей материала, после чего карбонизат отделяют от фольги, например, стряхиванием, получая целевой продукт — металлический алюминий. Карбонизация может вестись также в расплавах металлов и солей. При температурах ниже 500 o C карбонизация замедляется, что снижает выход целевого продукта. Способ позволяет полностью извлечь алюминий из отходов.

Получение рекуперативного алюминия стало насущной задачей в связи с тем, что при его извлечении из отходов экономится до 90 95% электроэнергии, необходимой для получения того же количества первичного алюминия, а также отпадает необходимость в добыче и переработке исходного сырья, например бокситов. Кроме того, переработкой промышленных отходов решаются многие экологические проблемы. Необходимость создания способов переработки отходов материалов на основе алюминиевой фольги связана с тем, что переплав, например, пакетированных отходов кашированной и ламинированной фольги для извлечения металла приводит к загазованности атмосферы в результате интенсивного выделения токсичных дымовых газов. Бумага или пластик, склеенные с алюминиевой фольгой, сгорая в плавильных печах, сжигают фольгу. Отделение фольги от каширующих материалов с помощью специальных составов дорогостоящий и трудоемкий процесс.

Известен способ переработки отходов кабельной изоляции, представляющей собой алюминиевую фольгу, соединенную с полиэтиленовой пленкой, путем нагрева и отделения полиэтилена от фольги при выходе материала из нагревателя [1] Известный способ отличается трудоемкостью и высоким энергопотреблением.

Известен способ переработки отходов фольги, кашированной различными материалами, путем механического воздействия на материал измельчения до такой степени, что фольга отделяется от каширующего материала, и последующего разделения смеси тонкодисперсных частиц с использованием роторной вихревой мельницы [2] Известный способ позволяет после помола выделить металлический Al в виде тонкодисперсного порошка. Недостатком этого процесса является большая энергоемкость процесса, необходимость контроля взрывобезопасности.

Известный способ может быть принят за прототип, поскольку совпадает с заявляемым способом по существенному признаку измельчению материала при механическом воздействии на него.

Задача, решаемая изобретением, состоит в упрощении способа получения металлического алюминия путем переработки отходов фольги.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе переработки отходов материалов на основе алюминиевой фольги, предусматривающем измельчение материала и отделение металлического алюминия, в соответствии с изобретением, измельченный материал подвергают термообработке и карбонизируют в бескислородной среде при температуре 500 650 o C в течение 10 15 мин, после чего отделяют карбонизат от целевого продукта.

Сущность изобретения состоит в том, что при термообработке исходного материала в режиме, установленном авторами экспериментально, удается получить весь содержащийся в фольге Al и дополнительно, как побочный продукт, карбонизат органического материала, пригодный для дальнейшего использования. При этом при температурах ниже 500 o C карбонизация материала замедляется, т. к. не уходят летучие органические вещества, имеющие температуру возгонки в указанном диапазоне, а при температурах, превышающих 650 o C, идет активизация карбонизата, растет доля фольги, вступающей, однако, для получения ценных потребительских свойств у карбонизата (побочного продукта), его нужно активизировать в присутствии кислорода, а это приводит к снижению выхода металлического алюминия, поскольку растет доля алюминиевой фольги, вступающей в реакцию окисления. Время термообработки установлено экспериментально из условия полной карбонизации органического материала. Для получения целевого продукта необходима бескислородная среда (инертные, топочные газы, расплавы солей и металлов хлористый цинк, олово и т.п.), которая исключает окисление алюминия, а также отжиг органической составляющей.

Способ осуществляется следующим образом. Отходы кашированной алюминиевой фольги измельчают на полоски шириной около 1,2 1,5 мм. Полоски в виде рыхлой массы загружают в канал печи или другого устройства (ванна с расплавом и т. п. ), перемещают через зону нагрева, в которой поддерживают рабочую температуру 500 650 o C, общая длительность пребывания материала в печи 10 15 мин. При указанной температуре из материала выделяют летучие органические вещества с температурой возгонки в рабочем диапазоне, газы отделяют, охлаждают, летучие конденсируются и поступают на дальнейшую переработку. Топочные газы после отделения летучих поступают назад в канал печи, а избыток сбрасывается, т.к. необходимо обеспечить небольшой подпор давления внутри канала печи. После термообработки и карбонизации органической составляющей металлический алюминий отделяется в виде полосок, пригодных для дальнейшей переработки. Оксиды алюминия не образуются, восстановительная атмосфера существует в канале печи за счет образования водорода или оксида углерода при наличии исходной влажности или других причин. Металлический алюминий накапливается в бункере, а затем прессуется, например, в гранулы и поступает на переплавку.

Примеры конкретного выполнения.

1. Получали металлический алюминий из исходного материала кашированной алюминиевой фольги, содержавшей 52 мас. алюминия, остальное бумага, влажность материала 10% Материал измельчили в полоски шириной 1,5 мм и длиной 4 5 мм (по ширине ленты фольги) и загрузили в печь. Нагрев материала производили со скоростью 5 o /мин, по достижении 500 o C нагрев прекратили и выдерживали материал при этой температуре в течение 15 мин, одновременно осуществляя его перемещение к концу печи и стряхивая карбонизат. После окончания термообработки выгрузили целевой продукт в виде полосок фольги. Выход целевого продукта составил 52 мас. выход карбонизата 16 мас. убыль массы произошел за счет угара карбонизата, испарения воды и летучих. Таким образом, получено 100% алюминия, содержащегося в отходах фольги.

2. Получали металлический алюминий, как в примере 1, проводя термообработку и карбонизацию при температуре 580 o C. Выход целевого продукта и карбонизата соответствует результатам примера 1, получено 100% алюминия, содержащегося в отходах фольги.

3. Получали металлический алюминий, как в примере 1, проводя термообработку и карбонизацию при температуре 650 o C. Выход целевого продукта и карбонизата соответствует результатам примера 1, получено 100% алюминия, содержащегося в отходах фольги.

Полученный в примерах карбонизат представлял собой черный порошок различного гранулометрического состава. Учитывая возможность полезного использования карбонизата, например, в качестве сорбента, была исследована его сорбционная емкость для образцов, полученных при разных температурах карбонизации. Так, при температуре карбонизации 500 o C объем сорбционного пространства карбонизата (пример 1) составляет по воде 0,05 см 3 /г и по бензолу 0,90 см 3 /г. Такими же показателями характеризуется образец карбонизата примера 3, полученный при температуре 650 o C, однако меньше, чем у карбонизата, полученного при более высокой температуре и при его активации.

Приведенные примеры показывают, что по предлагаемой технологии переработки отходов материалов на основе алюминиевой фольги можно извлекать полностью алюминий и дополнительно получать карбонизат для последующей переработки в полезный продукт.

Источники информации 1. JP, N 56-157317, B 22 C 29/00. Утилизация отходов кабельной изоляции. Публ. 04.12.81.

2. Рекламный проспект «Ультра Ротор» фирмы «Altenburger Machinen Jasckerieg G-mbH», международная выставка «Химия-87».

Способ переработки отходов на основе алюминиевой фольги, включающий их измельчение, термообработку и отделение металлического алюминия, отличающийся тем, что термообработку осуществляют в бескислородной среде при 500 — 650 o С в течение 10 15 мин с получением углеродсодержащей массы и металлического алюминия.

Источник