Исследование и применение отходов анодов алюминиевых электролизеров в производстве кремния

• Автор: Глушкевич, Михаил Анатольевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 122 с.

Содержание
Введение

1. Современное состояние базы углеродного сырья в производстве алюминия и кремния

1.1. Сравнительная оценка восстановителей, применяемых в производстве кремния

1.2. Образование твердых углеродсодержащих отходов алюминиевого производства и экологические аспекты их утилизации

1.3. Формирование самообжигающихся анодов алюминиевых электролизеров

1.4. Направление исследования

2. Изучение зависимости свойств обожженной анодной массы от свойств сырья и технологических параметров ее приготовления

2.1. Методы исследования

2.2. Исследование зависимости физикохимических свойств обожженной анодной массы от свойств различных видов сырья

2.2.1. Свойства обожженной анодной массы на основе нефтяных коксов

2.2.2. Свойства обожженной анодной массы на основе пековых коксов
2.2.3. Зависимость физикохимических свойств обожженной анодной массы от свойств связующего
2.3. Изучение зависимости физикохимических свойств анодной массы от сырьевых факторов и технологических параметров ее приготовления в промышленных условиях
2.4. Выводы по результатам исследований
3. Исследование физикохимических свойств боя анодов алюминиевых электролизеров в сравнении с традиционными
восстановителями
3.1. Исследование состава и структурнопористых характеристик углеродистых материалов
3.2. Исследование зависимости удельного электрического сопротивления углеродистых материалов и шихт на их основе от температуры
3.3. Исследование реакционной способности углеродистых материалов
3.4. Расчет влияния на химический состав кремния частичной и полной
замены нефтяного кокса дроблеными анодами
3.5. Выводы по результатам исследований
4. Опытнопромышленные испытания выплавки кремния с
использованием дробленых отработанных анодов
4.1. Технологическая схема производства кремния с заменой нефтяного кокса дроблеными отработанными анодами
4.2. Опытнопромышленные испытания дробленых отработанных 3 анодов в составе восстановительной смеси для выплавки кремния в электропечах мощностью МВА
Заключение
Литература


Углеродные восстановители для выплавки кремния должны обладать высокой восстановительной способностью, высоким удельным электросопротивлением, низким содержанием золы и е благоприятным химическим составом, а также небольшой плотностью, обеспечивающей лучшее разрыхление и газопроницаемость колошника. Важнымихарактеристиками углеродных восстановителей являются также термостойкость и механическая прочность. Также углеродный восстановитель . В настоящее время в производстве кремния применяются различные виды восстановителей древесный уголь, каменные, бурые угли, нефтяной кокс, а также древесная щепа 1,2,. Наиболее качественным восстановителем считается древесный уголь, обладающий высокой восстановительной способностью, высокими удельным сопротивлением и чистотой . Однако значительный рост производства кремния в последнее время привел к увеличению спроса на древесный уголь, его дефицитности и резкому удорожанию, что отрицательно сказалось на производстве кремния и привело к необходимости частичной или даже полной замены древесного угля другими углеродистыми материалами 1. Неплохими заменителями древесного угля могли бы являться нефтяной и пековый коксы, обладающие достаточной механической прочностью,, удовлетворительной реакционной способностью и низким содержанием золы и летучих. Но для них характерна склонность к графитации при температуре плавки, что снижает их реакционную способность и электросопротивление. Эти факторы, а также высокая стоимость, ограничивают применение этих восстановителей 2. За рубежом в качестве восстановителей применяют торфяные брикеты и торфяной кокс, отличающиеся высокой реакционной способностью, пористостью, чистотой по фосфору и. В настоящее время широко используется в качестве восстановителя древесная щепа, ведутся работы по использованию в рудотермических печах гидролизного лигнина и целлолигнина. Физикохимические свойства восстановителей, используемых в настоящее время в производстве кремния, даны в табл. Древесный уголь является продуктом пиролиза древесины. Он термостоек в условиях плавки и достаточно прочен, чтобы выдержать механические нагрузки в горне, истирающий эффект, осадку и давление реакционных газов. Однако прочность древесного угля все же является недостаточной, так как значительные потери древесного угля происходят изза переизмельчения при перемешивании, пересыпании на транспортерных лентах, в узлах перегрузки, засыпке и выгрузке, шихты из бункеров, а также в труботечках загрузочных устройств печи. Древесный уголь поставляется лесопромышленными предприятиями в соответствии с ГОСТ . Физикохимические свойства древесного угля принято рассматривать в качестве эталонных. Свойства других восстановителей обычно сопоставляются со свойствами древесного угля таким образом определяется возможность и степень замены древесного угля альтернативным восстановителем. Таблица 1. Нефтяной кокс 3,1 0,6 3. Коксолигнин 7,0 ,4 3 ,5 ,3 8. Коксоцсллолигнин ,0 6,9 ,4 ,3 ,6 7,4 ,3 4, ,6 . Химический состав древесного угля в основном определяется составом исходного сырья. Подготовка древесного угля к плавке должна обязательно включать отсев мелочи, в которой сосредоточивается большое количество загрязненных вредными примесями материалов, таких как земля, глина, шлак, окалина, производственная грязь и т. Все эти примеси значительно увеличивают зольность древесного угля, поступающего в плавку. Доля вредных примесей, вносимых при плавке в черновой кремний восстановителями, составляет по алюминию и железу порядка , по кальцию значительно выше . Низкое содержание в восстановителях золы является важным технологическим требованием, обеспечивающим получение товарного кремния, соответствующего ГОСТ . Составы золы древесных углей различны и определяются видом древесины и многими природными и другими условиями. Почти все углеродистые материалы при С выравнивают свою химическую активность, приближаясь к так называемому графитовому пределу однако в процессе плавки они проявляют свои специфические свойства и присущую им реакционную способность, так как скорости графитации для разных материалов различны 1,2.