Химический состав пыли электрофильтров и шламов газоочистки
с. 405
Присутствие заметного количества оксида железа в пыли электрофильтров и в шламе газоочистки обусловлено коррозией газоходов, газоочистного оборудования, изготовленных из чугуна и стали.
Сложный состав шламов алюминиевых заводов, состоящих из веществ разных по своим физико-химическими свойствам, затрудняет их переработку с целью извлечения ценных ком-понентов (алюминия, фторидов металлов). В результате заводы предпочитают их сбрасывать в виде пульпы на шламовые поля. В летний период, вследствие испарения воды, берега шла-мовых полей становятся черными от сухих веществ, приведенных в табл. 1, ветер уносит их в направлении розы ветров, заражая окрестность фторидами металлов.
Емкость крупных шламовых полей достигает 1 млн. т отходов. Масштабная утилизация и переработка мелкодисперсных фторуглеродсодержащих отходов, сосредоточенных на шламовых полях, является одной из актуальных экологических задач алюминиевого произ-водства. Однако все известные решения основаны на введении небольших добавок мелкодис-персных отходов шламовых полей, например в бокситовую или нефелиновую шихту в произ-водстве глинозема, в керамическую массу в производстве строительных материалов, в сырьевую смесь в производстве цемента.
Шламы содержат основные компоненты для производства алюминия: фториды метал-лов ~32%, глинозем ~31%, поэтому логично утилизировать шламы, после очистки их от ряда веществ, в электролизере.
|
|
|
Шламы содержат хорошо растворимый (16,3%, 20 оС) в воде сульфат натрия. При содер-жании его в пылях около 4% и при соотношении в пульпе Ж:Т=10:1 он почти полностью перей-дет в раствор [1]. Предлагается проводить сгущение пульпы и удаление влаги. Окисление угле-рода целесообразно проводить, как показали лабораторные опыты, при температуре ~800 oC, например, во вращающихся печах. При более высокой температуре возможно оплавление фто-ридов металлов. Расход топлива ожидается небольшой, так как часть тепла будет поступать за счет окисления углерода, содержащегося в утилизируемом фторуглеродсодержащем материале.
Согласно табл.1, полученный материал будет содержать до 3% оксидов железа и почти в равных частях фториды металлов и глинозем. Экономически целесообразного способа удале-ния оксидов железа из названого материала не существует. Поэтому предлагается его перера-батывать в электролизерах с целью извлечения товарного криолита и алюминия, содержащего железо и кремний. Расчеты показывают, что в процессе электролиза содержание железа в алюминии будет не выше 7-8%, а кремния не выше 1,5%. Такой алюминий, имеющий рассчитанную по правилу аддитивности плотность около 2,9 г/см3, может быть поднят из ванны вакуумным ковшом повышенного разрежения. Особенностью названного сплава является то, что при охлаждении его до температуры 820 оС, будут выпадать кристаллы химического соединения Al3Fe [7]. По указанной причине алюминий с высоким содержанием железа дол-жен быть разлит в изложницы на месте. Алюминий указанного состава можно использовать в черной металлургии для раскисления стали.
|
|
|
Расчеты показывают, что при суммарном количестве пыли электрофильтров и шлама газоочистки ~20 кг на тонну алюминия-сырца, будет получено ~6 кг криолита и ~ 3,3 кг алюминия, а на 1 т алюминия с высоким содержанием железа будет получено около 2 т фторсолей. Для переработки пыли и шламов газоочистки, получаемых при работе двух корпусов (КРАЗ, БрАЗ), достаточно иметь один электролизер, работающий в режиме перера-ботки пыли электрофильтров и шламов газоочистки,
Работа электролизера для переработки выше названных продуктов будет отличаться от серийного электролизера, так как электролизер будет выполнять дополнительную функцию – плавление фторидов металлов, содержащихся в исходном фторуглеродсодержащем материале. Криолито-глиноземный материал подается в электролизер периодически порциями. После расплавления криолита делается пауза для осаждения железа. Потенциал разложения закиси железа на инертном аноде (0,95 В) ниже потенциала разложения глинозема (2,22 В) в таких же условиях, поэтому железо будет осаждаться из солевого расплава в первую очередь. Избыточ-ный электролит удаляется вакуумным ковшом или вручную.
|
|
|
ЛИТЕРАТУРА
1. Куликов Б.П., Сторожев Ю.И. Пылегазовые выбросы алюминиевых электролизеров с са-мообжигающимися анодами (Монография). Красноярск, СФУ, 2012.- 268 с.
2. Патент США № 4053375, С 25 С 3/06, 1977 г.
3. Патент РФ № 2247160. Поляков П.В., Рагозин Л.В., Соколов В.С. и др. Способ переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия. Заявка: 2003133946/02, 24.11.2003, опубл. 27.02.2005.
4. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В. и др. Производство фторида кальция из твер-дых и жидких отходов процесса получения алюминия. V1 Международный конгресс «Цветные металлы и минералы – 2014». * Раздел 1V * Получение алюминия. 424 – 428 с.
5. Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В. Энерго-и ресурсосбережение в производстве алюминия (Монография). Иркутск, ИрГТУ, 2014. -148 с.
6. Погодаев А.М., Прошкин А.В., Поляков П.В. и др. Процессы в катодах алюминиевых элек-тролизеров (Монография). Красноярск, СФУ, 2009.- 102 с.
7. Эллиот Р.П. Структура двойных сплавов. М. Металлургия, 1970, 456 с.
Для Ивана Чурилова
VII INTERNATIONAL CONGRESS «NON-FERROUS METALS AND MINERALS – 2015» ● PART III ● ALUMINUM REDUCTION TECHNOLOGY
Дата добавления: 2019-03-09; просмотров: 487; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!