Исследование и разработка комплексной технологии утилизации твердых фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства

• Автор: Кондратьев, Виктор Викторович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Глава I. Характеристика фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия

1. Угольная пена

2. Хвосты флотации угольной пены

3. Пыль электрофильтров

4. Шлам газоочистки

5. Выводы
Глава II. Существующие способы переработки твердых фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия

1. Выщелачивание фторуглеродсодержащих отходов

2. Кислотное разложение

3. Двухстадийные способы

4. Микробиологическое разложение

5. Флотация
6. Обжиг твердых отходов
7. Спекание твердых отходов с различными добавками
8. Вакуумтермический и пиролитический способы
9. Использование при пуске электролизеров
10. Использование в производстве анодной массы
11. Прочие способы утилизации
12. Выводы
Глава III. Разработка гидрохимической технологии утилизации тонкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов
производства алюминия
1. Изучение основных процессов по обесфториванию тонкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов
2. Исследования по получению криолита из растворов

выщелачивания фторуглеродсодержащих отходов
3. Исследования по использованию обесфторенной углеродистой части в качестве топливных ресурсов
4. Выводы
Глава IV. Разработка и испытание технологии высокотемпературной утилизации фторуглеродсодержащих отходов производства
алюминия
1. Лабораторные исследования по выбору оптимального
способа утилизации угольной пены
2. Опытно-промышленные испытания оптимального
способа утилизации угольной пены
3. Выводы
Глава V. Комплексная технология утилизации фторуглеродсодержащих отходов на алюминиевых заводах
1. Гидрохимическая технология утилизации тонкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия и укрупненная технико-экономическая оценка
2. Высокотемпературная технология утилизации
угольной пены
3. Выводы
Заключение
Список литературных источников
Приложение: Акт опытно-промышленных испытаний с экономической эффективностью

Потребление алюминия современной промышленностью с каждым годом возрастает. Физические свойства алюминия - меньший, по сравнению с другими металлами, удельный вес; достаточно высокие для цветного металла прочностные характеристики; высокая коррозионная стойкость в атмосферном воздухе без специальной дополнительной обработки; легкая обработка и переработка в другие виды продукции - делают его привлекательным для многих отраслей промышленности (автомобилестроение, авиационная промышленность, цифровые технологии, электроэнергетика и другие). Россия является одним из крупнейших производителей первичного алюминия, группы компаний «Русский Алюминий Менеджмент» и «Сибирско-Уральская Алюминиевая Компания» входят в десятку ведущих компаний мира.
С другой стороны, электролитический способ производства алюминия является ресурсо- и энергоемкой технологией. Уменьшение затрат на производство алюминия является одной из основных задач алюминиевых заводов, так как уменьшение себестоимости приносит несомненную экономическую выгоду. Основные пути достижения данной цели в принципе известны - ведение технологии с использованием электролизеров с обожженными анодами (ОА) большой единичной мощности и сокращение издержек во вспомогательных переделах («сухая» газоочистка, производство фторсолей, водоснабжение и прочие).
Основная масса первичного алюминия, производимого в России, является продуктом технологии электролиза с использованием самообжигающихся анодов с верхним (ВТ) и боковым токоподводом (БТ). Данная технология, по данным некоторых авторов [1], является более экономичной с точки зрения заводской себестоимости металла по сравнению с использованием обожженных анодов. Конечно, для достижения требований по экологичности производства при технологии с самообжигающимися

Окись алюминия в отходах находится в основном в форме а-А120з, что для полноты протекания реакции 7 требует жестких условий: температура процесса выше 200°С и концентрация раствора для выщелачивания более 200г/дм3 [79]. Таким образом, в условиях переработки тонкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов реакция 7 практически не будет иметь места, и весь глинозем остается в остатках после выщелачивания.
Из литературных данных известно, что реакция разложения фторида кальция (реакция 8) является обратимой и смещается вправо с повышением концентрации щелочного раствора и температуры процесса. Однако, при охлаждении раствора образовавшаяся гидроокись кальция может практически всецело вновь связать ЫаР в Сай2. В работе [80] показана возможность практически полного разложения фтористого кальция в условиях выщелачивания диаспоровых бокситов (условия процесса: температура 205°С; №2Ообщ-252г/дм3; А1203-117,4г/дм3; 0^-3,54; время обработки - 3 часа). При этом связывание образующейся гидроокиси кальция в трехкальциевый гидроалюминат препятствовало обратному ходу реакции 8.
Данных по взаимодействию фторидов кальция и магния со щелочными растворами в условиях переработки твердых отходов не имеется. В то же время в зависимости от вида отхода с СаР2 и М£р2 связано от 4% до 25% фтора (согласно состава отходов), что обусловливает важность изучения рассматриваемого вопроса.
Для определения вероятности протекания реакций 8,9 при невысоких температурах (25° и 80°С) авторами работы [28] был проведен термодинамический расчет максимальной работы этих реакций, который показал возможность протекания этих реакций, причем реакция разложения фтористого магния идет значительно интенсивней и обеспечивает практически полное извлечение фтора из фтористого магния.