Разработка основ теории и технологии нового способа переработки анодных осадков производства алюминия высокой чистоты

• Автор: Кожевников, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 164 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Обзор литературы

1.1 Существующие способы переработки анодных осадков

1.2 Изучение фазовых равновесий в анодных осадках

1.2.1 Фазовые равновесия в системе А1СиРе

1.2.2 Фазовые равновесия в системе СиРе

1.3 Задачи исследования

2 Выбор состава электролита для переработки анодных осадков и ф изучение его физикохимических свойств

2.1 Плавкость системы ЫаРАШзВаРг

2.2 Плотность системы ЫаРАШзВаР

2.3 Электропроводность системы ЫаРА1РзВаР
2.4 Результаты и их обсуждение
3 Распределение компонентов между анодным и катодным продуктами электролиза анодных осадков рафинирования алюминия
4 Электродные процессы электролитической переработки анодных осадков по трехслойному методу
4.1 Аппаратура и методика проведения экспериментов
4.2 Процессы при электрохимическом растворении анодного сплава
4.3 Процессы при электрохимическом восстановлении катодного металла
4.4 Результаты и их обсуждение
5 Влияние технологических параметров на выход по току продуктов электролиза анодных осадков производства АВЧ
5.1 Выход по току при электролизе расплавленных солей
5.2 Влияние плотности тока на выход по току
5.3 Влияния состава электролита на выход по току
5.4 Влияние межэлсктродного расстояния на выход по току
5.5 Определение реального выхода по току
5.6 Выводы
6 Проверка технологии комплексной переработки анодных осадков на лабораторной и опытнопромышленной установках
7 Разработка аппаратурнотехнологического оформления для промышленной переработки анодных осадков
7.1 Конструктивный расчет электролизера
7.1.1. Размеры шахты электролизера
7.1.2 Футеровка элементов ограждения электролизера
7.1.3 Габаритные размеры электролизера
7.2 Электрический расчет электролизера
7.2.1 Расчет падения напряжения в токоведущих элементах
7.2.2 Электрический баланс электролизера
7.3 Тепловой расчет электролизера
7.3.1 Расход сырья и материалов на производство 1 тонны готовой продукции
7.3.2 Уравнение теплового баланса
7.3.3 Приход тепла
7.3.4 Расход тепла
7.3.5 Тепловой баланс электролизера для переработки анодных
осадков с токовой нагрузкой 0 А
7.4 Характеристика исходного сырья и полученных продуктов
7.5 Описание технологического процесса переработки анодных осадков 9 8 Экономическая оценка внедрения разработанной технологии
переработки анодных осадков
Заключение
Список использованной литературы


В этом случае сквозное извлечение галлия снижается до - % из за присутствия в растворе трудно растворимых медно- и галийсодержащих интерметаллидов, в которых находится около - % галлия (зависит от состава анодных осадков). Недостатком гидрометаллургических способов является то, что конечным продуктом переработки является галлий, а остальные компоненты анодных осадков удаляются в виде шламов и промышленных вод. В результате этого необходима большая технологическая схема переработки анодных осадков и регенерации растворов, поэтому себестоимость подобной переработки чрезвычайно высока. Анализ существующих способов переработки анодных осадков показывает, Ф что до настоящего времени не найдено эффективной технологии их переработки, обеспечивающей комплексное извлечение ценных компонентов и высокой рентабельности производства. Рафинированию, как правило, подвергают более низкие сорта алюминия, в которых сумма примесей железа и кремния составляет 0,5-1,0%. По мере рафинирования примеси железа и кремния постепенно накапливаются в анодном сплаве, после чего массовая доля содержания примесей увеличивается до 6-7 % Ре и 7-8 % 5і, содержание меди становится - % /6, 7/. Также в небольших количествах (до 0,2-0,3 %) содержится галлий и другие металлы. Обычно в электролизере анодный сплав находится при 0-0 °С, а в кармане электролизера, из которого периодически удаляют анодные осадки - при температуре на - °С ниже. Содержание меди в анодном сплаве стремятся поддерживать постоянным. Увеличение же по мере рафинирования содержания железа и кремния в анодном сплаве несколько обедняет сплав алюминием и повышает его температуру кристаллизации. Таким образом, анодный сплав, а вместе с ним и анодные осадки представляют собой систему А1-Си-Ре-8і. По мере удаления из анодных осадков алюминия остаток переходит в систему Си-Ре-Бі. В результате ранее проведенных исследований /8, 9, / построили политермические разрезы системы АІ-Си-Ре-Бі при постоянном содержании в % (мае. Си и переменном - от 0 до % железа и от 0 до % кремния 1. В сплавах системы А1-Си-, содержащих % (мае. А1 - раствор меди и кремния в алюминии и твердый раствор на основе кремния. При добавлении к этим сплавам 1 Ре % (мае. Л| - раствора появляется промежуточная фаза АСи2Ре, которая кристаллизируется в сплавах, содержащих до 6,7 % (мае. В сплавах системы А1-Си-Ре-, содержащих % Си и 2% Ре, в интервале концентраций 0-2,6% первично кристаллизируется фаза (Ре,Си)-(А1,Си)з, в интервале 2,6-6,5 % БI - фаза с-А1Ре и в интервале 6,5-% - соответственно фаза АСи2Ре, которая вытеснила кремний, рисунок 1. Ж + (Ре,Си)(А1,Си)з —> АСи2Ре, Ж + с-А1Ре -> -» АСи2Ре и Ж + с-А1Ре —» (Ре,Си) (А1,Си)3. При увеличении содержания железа более 3 % строение политермических сечений системы А1-Си-Рс- изменяется мало. Добавление 4 % Ре к сплавам системы А1-Си- приводит к расширению концентрационного интервала кристаллизации фазы (Ре,Си)-(А1,Си)з и исчезновению первичных кристаллов фазы АСи2Ре, рисунок 2. Дальнейшее увеличение содержания железа до % (мае. Ж+(Ре,Си)<А1 Си), Ж|(Рс. С ^)<А1,Си),+с-/ ОРсБ! V г,Си)<А1,СиХ-Ж}с-А1Рс$! Л1Рс5|+Л1,С Ж^о-АШсБ! При содержании % (мае. С (сплав А1 + % Си + % Ие + 1 % ) и фаза с-А1Рс почти полностью исчезает как первично кристаллизующая фаза. В сплавах системы А1-Си-Ге в изученном интервале концентраций первично кристаллизируются три фазы: (Ре,Си)(А1,Си)з, АСи2Ре и твердый аЛ1 - раствор. При добавлении к этим сплавам 2 % , рисунок 3, концентрационные интервалы первичной кристаллизации фаз (Ре,Си)(А1,Си)з, АСи2Ре и аА| практически не изменяются, несколько снижается температура ликвидуса (от 5 °С для сплава А1 + % Си + % Ре до 5 °С для сплава А1 + % Си + % Ре + 2 % ). Введение 4 % (мае. А1Ре, которая располагается между областями кристаллизации фаз (Ре,Си)(А1,Си)3 и АСи2Ре. В сплавах системы А1-Си-Ре-, содержащих % Си, 4% Б1 и 0-% Ре, фаза с-А1Ре кристаллизируется в интервале концентраций 1,5-3,5 % Ре, рисунок 4. При введении 5 % (мае. Л1 - раствор исчезает как первично кристаллизирующаяся фаза, уступая место кремнию, интервал кристаллизации которого расширяется с увеличением содержания кремния.