Повышение эффективности производства алюминия путем разработки кислотной схемы очистки газов от сернистых соединений

• Автор: Гусева, Елена Александровна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Иркутск
• Количество страниц: 154 с. : ил.

1. Аналитический обзор проблемы извлечения сернистых соединений из отходящих газов алюминиевого производства

1.1. Источники поступления серы в электролит

1.2. Влияние соединений серы на процесс электролиза

1.3 .Очистка отходящих газов от фтористых и сернистых соединений

1.4.Способы выведения сульфатов из процесса электролитического получения алюминия

1.4.1. Вывод сульфатов путем охлаждения растворов газоочистки

1.4.2. Отмывка криолита

1.4.3. Обработка разреженных газов, содержащих диоксид серы, известью

1.4.4. Утилизация серосодержащих продуктов при сухой газоочистке

1.4.5. Биохимическая обработка разреженных газов, содержащих диоксид серы

1.4.6. Восстановление диоксида серы до элементарной различными восстановителями

1.4.7. Получение элементарной серы из растворов газоочистки с применением сульфатредуцирующих бактерий
1.4.8. Бариевый способ конверсии сульфата натрия из растворов газоочистки
1.4.9. Вывод соединений серы в системе газоочистки известьюпушонкой
1.5. Свойства и применение элементарной серы
Выводы по аналитическому обзору и формирование задач исследования
2. Теоретическое обоснование извлечения сернистых соединений из процесса производства алюминия
2.1. Суммарный биогеохимический цикл серы
2.1.1. Свойства соединений серы
2.1.2. Естественные процессы поступления серы в атмосферу
2.1.3. Техногенное поступление серы в атмосферу
2.1.4. Прогноз изменения глобального биогеохимического цикла серы под влиянием деятельности человека
2.1.5. Поток серы в атмосферу при металлургических процессах
2.2. Теоретические аспекты извлечения сернистых соединений в процессах производства алюминия
2.3. Термодинамические расчеты для обоснования извлечения сернистых соединений из процесса производства алюминия
2.3.1. Термодинамическая возможность протекания реакции взаимодействия углерода и диоксида серы с образованием элементарной серы
2.3.2. Термодинамическая возможность протекания реакции взаимодействия оксида углерода и диоксида серы с образованием элементарной серы.
2.3.3. Термодинамическая возможность протекания реакции фтористого алюминия с сульфатом натрия в расплаве электролита
2.3.4. Термодинамическая возможность протекания реакции алюминия с сульфатом натрия в расплаве электролита
2.4. Возможность удаления серосодержащих соединений, находящихся в растворенной форме, с получением элементарной серы Выводы
3. Исследование и разработка новых способов извлечения сернистых соединений из отходящих газов алюминиевого производства
3.1. Извлечение сернистых соединений методом абсорбции диоксида серы водными растворами
3.2. Объект исследования
3.3. Методика исследования
3.4. Очистка электролизных газов в пенных аппаратах технологической водой
Выводы
4.Исследования по защите оборудования газоочистки алюминиевых заводов от коррозии с применением новых ингибиторов
4.1. Свойства ингибиторов и методика проведения эксперимента
4.2. Защита оборудования от коррозии при очистке газов с получением сернистой кислоты
4.3. Исследования по защите оборудования от коррозии при кислотном способе очистки газов с получением плавиковой кислоты
4.4. Исследование влияния действия ингибитора коррозии ИПК 1 на скорость коррозии стали Ст 3 во времени
4.5. Промывка растворопроводов
4.5.1. Методика изучения растворения разрушения осадка
трубопроводов цеха производства фтористых солей ПФС и результаты исследования
4.6. Промышленные испытания промывки трубопроводов с применением ингибиторов для защиты оборудования от коррозии при кислотном способе очистки
4.7. Техникоэкономическое обоснование кислотного способа очистки электролизных газов
Выводы
Заключение
Литература


Ожидаемый экономический эффект от внедрения кислотной схемы очистки газов составит , млн. Братском алюминиевом заводе. Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международных конференциях Алюминий Сибири Красноярск , , научнопрактических конференциях СибВАМИ , , , научнопрактических конференциях ИрГТУ г. Иркутск ,,,г. Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано работ. Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 6 наименований и приложения. Общий объем работы 4 стр. Выражаю благодарность д. Кухареву Б. Ф. за предоставленные образцы, синтезированных оксазолидинов. В настоящее время на алюминиевых заводах возникла необходимость вывода серосодержащих продуктов из производственного цикла. Производство алюминия сопровождается выделением в атмосферу отравляющего газообразного диоксида серы, поэтому остро стоит проблема очистки 1. Сера поступает в производство алюминия с анодной массой, глиноземом и вторичным криолитом. Из табл. Таблица 1. Источники поступления серы в электролит. От качества анодов, содержания в них примеси серы зависит накопление сульфатов в криолите и, в итоге, выход по току. Возникает острая необходимость в разработке и внедрении промышленного процесса производства малосернистого кокса для изготовления анодов. Но отечественная и зарубежная практика показывает, что ограниченность запасов малосернистых нефтей приводит к повышению доли производства сернистого кокса 4,5. Содержание серы в анодной массе варьируется от 0,3 до 1,5. Соответственно, с отходящими анодными газами может выделяться от до 0 мгнм3 сернистого ангидрида. В других видах сырья содержание серы незначительно. Концентрация серы в свежем криолите составляет 0,1 0,2 , во фтористом алюминии менее 0,1 3. При содержании серы 0,3 0,6 в анодной массе накопления сульфатов не происходит, они распределяются между фонарными выбросами, потерями со шламами и растворами. При концентрации сульфатов в растворах газоочистки гдм3 возможно осуществление регенерации криолита. При содержании серы в анодной массе 0,8 1,2 накопление составляет кгт алюминия, при этом содержание сульфатов в растворах газоочистки повышается до гдм3. Сульфаты, накапливаясь в производственном цикле, мешают нормальной работе. Они загрязняют криолит, снижая выход по току. В зависимости от конструкции электролизера, качества сырья и уровня технологии в отходящих газах выделения диоксида серы составляет 5 кгт алюминия, фторидов из электролизеров с пылью и газами в пересчете на фтор кгт алюминия, пыли, содержащей твердые отходы 0 кгт алюминия. В табл. Братском алюминиевом заводе 9. Из табл. Таблица 1. Компонент Содержание, мгм3. В табл. Нижние значения диапазонов для электролизеров с обожженными анодами, верхние значения диапазонов для электролизеров с самообжигающимися анодами . По выделению 2 цветная металлурги я занимает ведущее место, при этом внутри цветной металлургии доля алюминиевой промышленности составляет около 1. Таблица 1. При попадании соединений серы в электролит происходит ее перераспределение в результате различных физикохимических превращений. Одна часть выделяется в газовую фазу с анодными газами, другая часть впитывается в футеровку электролизера, третья выводится с алюминием. Пути удаления серы из электролизера приведены в табл. Как видно, основное количество серы удаляется с отходящими газами. Таблица 1. Влияние соединений серы на процесс электролиза Влияние серы исключительно вредно. В ходе анодного процесса сера окисляется до сернистого ангидрида, который активно взаимодействует с железом металлических конструкций электролизера газосборными секциями, стальными штырями, кожухом и другими деталями анодной конструкции. В результате образуются оксиды железа, которые попадают в электролит, а затем переходят и в электролитический алюминий в виде примеси железа. Даже небольшое количество железа отрицательно сказывается на качестве конечного продукта. Кроме того, сокращается срок службы анодной конструкции, увеличиваются потери напряжения в аноде и т.