Физико-химические и технологические основы переработки отходов производства алюминия методом выжига

• Автор: Сулейманов, Абдусаттор Абдулахаевич
• Шифр специальности: 02.00.04, 01.04.14
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Душанбе
• Количество страниц: 279 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕННОЕ

ГЛАВА 1. СПОСОБЫ И МЕТОДЫ ОБЕЗУГЛЕРОЖИВАНИЯ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ.

1.1. Переработка отходов методом флотации.

1.2. Переработка отходов методом выжига.

1.3. Утилизация тепла газовых выбросов

1.4. Описание разработанной конструкции вращающейся печи для выжига отходов производства алюминия

1.5. Описание разработанных конструкций утилизаторов тепла и принцип их работы.

ГЛАВА 2. ФИЗИКОХИМИЧЕСКИЕ И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
2.1. Физикохимические свойства твердых отходов и продуктов их переработки алюминиевого производства

2.2. Исследование химизма процесса выжига углерода

2.3. Кинетика и механизм формирования подвижного слоя под воздействием гравитационных и инерционных сил.
2.4. Кинетика и механизм уноса частиц за пределы подвижного слоя
2.5. Исследование фильтрации воздуха через подвижный слой.
2.6. Теплообмен твердых частиц подвижного слоя
ГЛАВА 3. ТЕПЛОВОЙ РЕЖИМ РАБОЧЕГО ОБЪЕМА ВРАЩАЮЩЕГОСЯ
ЦИЛИНДРИЧЕСКОГО БАРАБАНА.
3.1. Расчет воздухораспределительной трубы постоянного поперечного сечения.
3.2. Расчет воздухораспределительной трубы с постоянным по длине статическим давлением.
3.3. Расчет теплообмена в канале с изменяющимся по длине расходом
воздуха.
3.4. Расчет теплоустойчивости футеровочного слоя внутренней поверхности вращающегося цилиндрического барабана
3.5. Расчет теплоотдачи наружной поверхностью корпуса вращающейся печи.
3.6. Аэродинамика воздушных струй, набегающих на твердую поверхность корпуса вращающегося цилиндрического барабана
3.7. Общая физикоматематическая постановка задачи теплового режима подвижного слоя
3.8. Расчет изменения средней температуры подвижного слоя
ГЛАВА 4. ТЕПЛОВЫЕ И АЭРОДИНАМИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
УТИЛИЗАТОРОВ ТЕПЛА С ВРАЩАЮЩИМСЯ ТРУБНЫМ
БАРАБАНОМ
4.1. Аналитические исследования гидродинамики при течении
жидкости в канале трубчатой формы
4.2. Тепловой режим при течении жидкости в каналах трубчатой поверхности
4.3. Тепловой режим при течении потока газовой среды во вращающемся трубном барабане.
4.4. Расчет теплопередачи вращающегося трубного барабана утилизатора тепла
ГЛАВА 5. ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ ИСПЫТАНИЯ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ПЕЧИ ВЫЖИГА И УТИЛИЗАТОРОВ ТЕПЛА.
5.1. Производственные испытания печи выжига с вращающимся цилиндрическим барабаном
5.2. Результаты опытнопроизводственных испытаний технологии производства КГК из сметок в печи выжига с вращающимся цилиндрическим барабаном
5.3. Характеристики объектов внедрения утилизаторов тепла.
5.4. Схемы включения утилизатора тепла к энергетическим
установкам.
5.5. Результаты производственных испытаний и их результаты.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Особенностью технологии в этом случае является применение воздушно водородной смеси . Основные показатели установки размеры камеры сгорания ,5x,7 см высота кипящего слоя ,1 см скорость газа для образования кипящего слоя 1, мс скорость загрузки измельченной смеси ,8 кгч температура газа 5С. Для нагревания твердых углесодержащих отходов до С в присутствии пара и воздуха протекает процесс пирогидролиза, и фтор выделяется в виде газообразного фтористого водорода. Необходимая для протекания реакции теплота образуется при сгорании углерода. Дополнительное тепло можно получить путем добавки топлива. Газообразный фтористый водород можно адсорбировать водой или щелочными растворами с последующим охлаждением криолита. Кроме того, адсорбцию можно производить на поверхности твердых веществ, например глинозема. Перерабатываемые отходы при использовании данного способа должны измельчаться до крупности, не превышающей мм преимущественно 3 мм. Схема установки представлена на рис. Пирогидролиз осуществляется в реакторе, имеющем в нижней части коническую форму. На дне реактора расположена перфорированная плита из керамического материала, через которую снизу вверх подается смесь воздуха и водяного пара, предварительно нагретая в теплообменнике. Рис. Схема регенерации фтора из отходов футеровки с применением процесса пирогидролиза в кипящем слое. Реактор. Перфорированная плита. Подача отходов в реактор. Трубопровод для подачи смеси воздуха с водяным паром. Трубопровод для отвода ИБн зольного остатка. Сборник продуктов реакции. Выпуск твердого остатка. Теплообменник для предварительного нагрева смеси воздуха с водяным паром. Трубопровод для подачи газов в скруббер. Скруббер. Подвод промывной жидкости. Выпуск очищенных газов в атмосферу. Раствор, содержащий фтористый водород. Смесь воздуха и водяного пара создающая кипящий слой из частиц отходов является компонентом реакции кислород необходимый для сжигания углерода, вода для образования водорода, необходимого для образования фтористого водорода и способствует для отделения фтористого водорода от твердого остатка. В смесь воздуха и водяного пара можно добавлять и другой газ, например, азот. Размеры реактора диаметр в верхней части см, диаметр на уровне перфорированной плиты см, высота 2,0 м. Твердые вещества собираются на днище сборника и периодически выгружаются. Газы через теплообменник поступают, в скруббер на орошение водой для получения раствора плавиковой кислоты. Очищенные газы выбрасываются в атмосферу. При переработке таким методом кг твердых отходов в час и использовании 0 м3 воздушнопаровой смеси 0 м3 воздуха и м3 водяного пара извлечение фтора из отходов составляет . Более простым и экономичным методом извлечения из угольной пены фтористых солей является обжиг угольной пены, который сводится к выжиганию угольных частиц в специально сооруженной траншее на открытой безопасной в противопожарном отношении площадке завода. Такая траншея состоит из двух стенок, сложенных из огнеупорного кирпича без раствора с зазором между кирпичами до мм для прохода воздуха к горящей в ней угольной пены. В начале работы высоту стенок траншеи делают до 0,7 м с расстоянием между ними ,3 м и длиной м. По мере распространения зоны горения угольной пены увеличивают высоту траншеи до 1,5 м и ее длину до м. Разгрузку траншеи начинают через суток после начала обжига пены. Скорость распространения горения пены в траншее составляет 0,,0 м в сутки. Поэтому в то время как с одного конца траншеи пена обжигается, с другой разгружают регенерированный электролит. Полученный таким образом криолит содержит фтора не менее , окиси железа 0,0,5, окиси кремния 0,, и углерода 0,,6, т. Процесс, разработанный Е. Дж. Робертсом, С. Банком и И. В ожиженном слое происходит агломерация продукта и получается зернистый продукт пригодный для возвращения в процесс производства алюминия. Реактор для этого процесса показан на рис. Рис. Реактор для переработки отходов процесса производства алюминия, содержащих оксид алюминия и криолит. Реактор состоит из корпуса 8 с крышкой 3.