净化氧化铝粉末的方法和设备

本发明涉及用于氧化铝粉末机械净化的方法和设备。

这种方法适于除去附着在氧化铝粉末颗粒表面上的杂质。这种方 法可被用于例如生产铝用的粉末状氧化铝的净化。在生产铝的过程中， 氧化铝粉末首先被用来净化熔炼电解中产生的烟气。在此情况下，烟气 被引导通过氧化铝粉末，从熔炼电解放出的、以氟化物、铁、磷、碳、 硅、钒和镍的形式存在的颗粒，就附着在粉末状氧化铝上。这些氧化铝 粉末在被送去熔炼电解以前，必须把以铁、磷、碳、硅、镍和钒的形式 存在的杂质除去，因为不这样的话熔炼过程中这些杂质就会被浓集。这 对铝的质量和熔炼效率将会产生不利影响。进行熔炼电解所需的氟必须 收集起来并返回到熔炼过程中。

FR-A-2,499,057公开了一种从粉末状颗粒表面除去杂质的方 法，该专利与挪威专利147,791是相同的。该方法是把载有需加净化的 粉末的气流引向撞击板。撞击的作用是能使附着在粉末表面的杂质被剥 离。然后用筛分的办法使杂质和粉末互相分开。这种方法当生产量为每 小时几吨时需花费高昂的代价来控制，再则其效率也过低。

法国专利7,732,072公开了一种从粉末表面剥离散粒状杂质的方 法。该方法是将需加净化的粉末引入两个交叉的空气喷嘴。在喷嘴的交 叉点上，粉末颗粒彼此相撞。在此情况下，颗粒互相摩擦而剥离附着在 表面上的杂质。由于被剥离的杂质比粉末颗粒要轻，它们可借助于空气 流而被除去，与此同时，较重的粉末颗粒就往下跌落。但这一方法要在 现代大规模生产过程中应用，将是代价高昂的，因为它并不是设计来净 化大量颗粒用的。

DE-A-1,607,465公开了一种用以破碎硬的和中等硬度的材料的 撞击破碎机。该破碎机机壳上装有撞击板，撞击板对着转子上的拍打臂 安装。机壳上还有进料用的送料导板以及一个出料口。撞击板安装在送 料导板下方，并设计成屋顶形状。撞击板从一块到另一块之间的宽度比 转子直径的一半要大些。

US-A-4,361,290描述了一种旋转式击打磨，用该磨可把材料减 小为三种不同的尺寸并加以分开。击打磨上装有一个转子，转子的臂上 装有板片，以减少结牢在臂上的材料。

EP-A-337137公开了一种能使矿石和类似材料减小尺寸的锤式 磨。这种磨外部是园柱形外壳。壳内装有撞击板和转子，转子上固结有 多个锤，锤相互之间有一定的间隔，锤用来使矿石减小到一定的大小， 或者用锤来把矿石抛向撞击板。

本发明的目的是要提供一种方法，它能以低成本来剥离附着在氧 化铝粉末表面的杂质，并比以前的方法效率更高，同时提供一种能实施 这一方法的设备。

与方法有关的目的通过提供本发明以下所述的用机械手段净化氧 化铝粉末的方法来实现。

与设备有关的目的通过提供本发明以下所述的用机械手段从氧化 铝粉末的表面除去附着的散粒状杂质的净化设备来实现。

本发明提供用机械手段净化氧化铝粉末(25)的方法，该方法是 将氧化铝粉末引导冲向一个表面(2P)以剥离附着在其上的散粒状杂 质(35)，该方法的特征在于，需净化的氧化铝粉末(25)被输入剥 离设备(2)，并在该剥离设备(2)的冲击机构(2R)的帮助下，以 20至30m/s的速度每秒几十次地向与冲击机构(2R)反向转动的撞击 叶片(2P)冲击小于1至10秒的时间；已净化的颗粒尺寸大于10μm 的粉末状氧化铝(30)，在空气过滤器(3)和/或旋风收尘器(4)的 帮助下，与已净化的颗粒尺寸小于10μm的粉末状氧化铝(31)和杂质 (35)分离，并被送去熔炼电解；颗粒尺寸小于10μm的粉末状氧化铝 (31)和杂质(35)被送往弃置场地或作为原料被进一步处理。

本发明提供用机械手段从氧化铝粉末(25)的表面除去附着的散 粒状杂质(35)的净化设备，它具有一台剥离设备(2)，氧化铝粉末 (25)可在其中被引导冲向表面(2P)，该净化设备的特征在于，剥 离设备(2)设计成至少具有一个冲击机构(2R)的撞击磨，在冲击机 构帮助下，需净化的氧化铝粉末(25)能以确定的速度被引导冲向与冲 击机构(2R)反向转动的撞击叶片(2P)；冲击机构(2R)和撞击叶 片(2P)是用硬金属、陶瓷或聚合物形式的材料来制造的；空气过滤 器(3)和/或旋风收尘器(4)是连接到剥离设备(2)上的。

实施本发明的方法时，需加净化的氧化铝粉末被通过一台机械操 作的净化设备。在本发明的一个实施方案中，该设备包括一台剥离设 备，剥离设备之后还连接着旋风收尘器和/或空气过滤器。剥离设备的 结构和操作方式与撞击式破碎机相当。在该设备中，氧化铝粉末是被转 子或冲击机构带动以预定速度冲向与冲击机构反向转动的撞击叶片。借 助于转子或冲击机构的转速和氧化铝粉末在剥离设备中一定的停留时 间，就可控制氧化铝粉末的撞击速度和氧化铝粉末往板上撞击的次数。 撞击速度应小于120m/s。优选设定在20至40m/s。设定撞击速度是特 别重要的，因为只能依靠它才可达到既除去氧化铝粉末表面上的所有杂 质，又不使氧化铝粉末破碎的效果。在已净化的氧化铝粉末和从其上剥 离下来的杂质从剥离设备中被排出后，已净化的氧化铝粉末中颗粒尺寸 大于10μm的，就从颗粒尺寸小于10μm的氧化铝粉末和颗粒尺寸同样 也小于10μm的杂质中分离出来。这是依靠例如连接在剥离设备后方的 旋风收尘器和/或空气过滤器的帮助来做到的。空气过滤器的制造费用 高昂。如把空气过滤器连接在旋风收尘器之后就可节省费用。这样做的 好处是，一部分颗粒尺寸大于20至30μm的氧化铝粉末已在旋风收尘 器中被分离掉。因此就可以使用较小的空气过滤器。在有利情况下，在 剥离设备后方只连接一台旋风收尘器也就够了。

在一个简化的净化设备实施方案中，可不使用撞击破碎机和旋风 收尘器。净化设备只是一台空气过滤器。但是，在这种情况下，空气过 滤器内部的空气走行路线必须设计得能起分离作用。空气过滤器必须做 成能使需加净化的氧化铝粉末以上述速度冲向一个或多个表面，以使附 着在氧化铝粉末上的杂质能被剥离掉。只用一台空气过滤器来净化氧化 铝粉末的优点是，同时还能将已净化的氧化铝粉末分离出来。

所有上述净化设备都是设计成能按颗粒大小而把已净化的氧化铝 粉末分离开，颗粒大于10μm的氧化铝粉末被送去熔炼电解以生产铝。 颗粒小于10μm的氧化铝粉末和杂质则被储存在端部或象原料一样被 作进一步处理。利用本发明的方法，可除去附着在粉末状氧化铝上的至 少25％的铁、大于50％的磷和25％的碳。利用本方法还可回收60％的 氟再用到熔炼电解中去。利用本发明的方法所能剥离的杂质35的量和 所能回收的氟的量，代表着比现有方法所能得到的结果已有了重大的改 进。由于钒和镍是附着在铁上的，因此钒和镍也是根据被剥离的铁的量 而从熔炼电解的烟气中被分离掉了。

下面将利用原理图来更详细地说明本发明，附图有：

图1示出本发明的净化设备，

图2示出图1所代表的净化设备的一个变种，

图3示出净化设备的简化实施方案，

图4示出一台空气过滤器，它用作剥离设备和分离设备。

图1示出用机械手段剥离附着在氧化铝粉末25表面上的杂质35 的净化设备1。该净化设备具有剥离设备2和空气过滤器3。由该图可 以看出，空气过滤器3是直接连接在剥离设备2后方的。剥离设备2 基本上设计成撞击破碎机的样子。它具有至少一个转子或冲击机构 2R，在转子或冲击机构的帮助下，使输入剥离设备2的氧化铝粉末25 冲向固定的撞击板或与冲击机构反向转动的撞击叶片2P。这里的净化 设备1是指定用于净化氧化铝粉末25的设备。但也可用它来净化别的 粉末。冲击机构2R和撞击板或叶片是用特别适合作粉末状氧化铝的这 种处理的材料制成的。优选地，剥离设备2的与氧化铝粉末25接触的 那些部件是用硬金属、陶瓷或具有相应性能的聚合物来制作的。借助于 净化设备1，可把附着在氧化铝粉末25表面的杂质35剥离掉。这些杂 质是小于10μm的颗粒。在氧化铝粉末25中，杂质基本上由氟、铁、 磷、碳、硅、镍和钒组成。氧化铝粉末25首先是用来净化由熔炼电解 放出的烟气。然后它本身再被净化并送去熔炼电解以生产铝。烟气的净 化涉及提取出上述杂质。烟气的净化涉及集聚上述杂质。必须净化氧化 铝粉末25，以使熔炼电解时不带有很浓的杂质。如果不进行这一净化 工序，那么磷和钒就会在熔炼电解中导致降低现有的效率。这就意味着 本方法的总体效率的降低。铝的质量就会受到铁和硅的损害。氧化铝粉 末25是通过计量装置40被输入剥离设备2的。这里示出的剥离设备2 的生产量选择得足够高，以使能每小时净化约20吨的氧化铝粉末25。 氧化铝粉末25的输入是自动化的。冲击机构2R的转速在此是设定为 能使氧化铝粉末25以20至30m/s的速度冲向撞击板或叶片2P。在这 个过程中，附着在氧化铝粉末25表面上的杂质35就被剥离掉。大约有 50％的被净化氧化铝粉末25的颗粒尺寸为50μm。余下的氧化铝粉末 25的颗粒还更大些。使氧化铝粉末25冲向撞击叶片或撞击板2P的速 度应是刚刚足够使杂质35被剥离，但不会使氧化铝粉末25被破碎。在 氧化铝粉末被以〔漏字(Lacuan)〕20和30m/s的速度每秒向撞击板 或叶片至少冲击几十次以后，它就被与剥离下来的35杂质一起，从剥 离设备2中转移出来并送入空气过滤器3。这两个操作都是自动进行 的。小于10μm的杂质35和颗粒大小相同的氧化铝粉末31就借助于气 流而从一侧离去，如图1所示。已净化的颗粒尺寸大于10μm的粉末状 氧化铝30则在重力作用下向下流出空气过滤器3并送去熔炼电解(图 中未画)。

图2所示的净化设备1，其结构基本上与图1中的净化设备1相同。 但这里在剥离设备2和空气过滤器3之间连接有旋风收尘器4。已净化 的尺寸大于20μm至30μm的氧化铝颗粒被旋风收尘器4分离并被送去 熔炼电离。余下的小于20至30μm的氧化铝粉末则被送入空气过滤器 作进一步的分离。该净化设备1的优点是，与图1中的净化设备1相 比，它可用小得多的空气过滤器3，这是因为一部分颗粒大于20至 30μm的已净化的氧化铝粉末已直接被送出而返回去熔炼电解了。由于 50％的已净化氧化铝粉末是大于50μm的，需要在空气过滤器3中作进 一步处理的氧化铝粉末的量，已由于中间连结了旋风收尘器4而大大减 少了。

图3示出的净化设备1，其结构基本上与图1中的净化设备1相同。 但在这里，在剥离设备2的后方只连接了一台旋风收尘器4，当剥离小 于16μm的颗粒就可满足需要时，使用这种净化设备1是适当的。

图4中的另一个实施方案中，只用了一台空气过滤器3，用它来从 氧化铝粉末25上剥离杂质35并按颗粒大小来分开氧化铝粉末。需加净 化的氧化铝粉末25同样也是通过计量装置40被送入该过滤器的。在这 里用了一台带有分离区(图中未画)的空气过滤器3。该分离区使它能 以20至30m/s的要求速度把需加净化的氧化铝粉末25冲向至少一个表 面(图中未画)，以使杂质得以剥离。使用这种空气过滤器3，还能随 后按颗粒尺寸进行氧化铝粉末的分离。用它可分离出小于8μm的颗 粒。

利用上述设备可除去作为杂质附着在氧化铝粉末25上的至少 25％的铁、50％以上的磷和25％的碳。利用本方法还可回收60％的氟 在熔炼电解中重复利用。利用本发明的方法所能剥离的杂质35的量和 所能回收的氟的量，代表着比现有方法所能得到的结果已有了重大的改 进。