ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФТОРА ИЗ ОГНЕУПОРНОЙ ЧАСТИ ОТРАБОТАННОЙ ФУТЕРОВКИ ЭЛЕКТРОЛИЗЕРОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

Петровский Алексей Анатольевич , Немчинова Нина Владимировна , Ржечицкий Эдвард Петрович

2018 / Том 22, №8 (139) 2018 [ МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ]

ЦЕЛЬ. Изучение химического состава объекта исследований - огнеупорной части отработанной футеровки электролизеров производства алюминия и процесса извлечения фтора из нее гидрометаллургическим методом. Также изучение влияния параметров водного выщелачивания (продолжительность и температура) на извлечение фтора в раствор и оценка термодинамической вероятности реакций взаимодействия компонентов футеровки с различными растворителями при выщелачивании. МЕТОДЫ. Для изучения состава проб использовались методы рентгенофлуоресцентного и рентгенофазового анализа, а также сканирующая электронная микроскопия. Для измерения рН и концентрации водорастворимых форм фторидов использовали анализатор жидкости ЭКСПЕРТ-001 с комбинированным рН-электродом ЭСК-10601/7 К80.7 и ионселективным электродом ЭЛИТ-221 компании «НИКА». РЕЗУЛЬТАТЫ. Проведено изучение химического состава объекта исследований. Изучено влияние температуры и продолжительности процесса на извлечение фтора из отработанной футеровки при переводе водорастворимого NaF в раствор. Проведены термодинамические расчеты реакций взаимодействия основных фторсодержащих компонентов футеровки (криолита Na₃AlF₆, хиолита Na₅Al₃F₁₄, фторида кальция СaF₂) с растворами гидроксида, карбоната и гидрокарбоната натрия при выщелачивании. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. На основе проведенных лабораторных исследований установлено, что максимальное извлечение фтора - 62,95% - достигается при температуре 60°С и продолжительности 120 мин. при водном выщелачивании. На основе термодинамических расчетов и проведенных экспериментов предложена принципиальная технологическая схема для получения регенерационного криолита из растворов выщелачивания при использовании растворов бикарбоната натрия либо растворов газоочистки и шламовых вод действующего предприятия по производству первичного алюминия.

Ключевые слова:

электролизер,отработанная футеровка,огнеупорная часть футеровки,выщелачивание,термодинамика,регенерационный криолит,electrolyser,spent lining,refractory part of lining,leaching,thermodynamics,regenerative cryolite

Библиографический список:

1. Grjotheim K., Kvande H. Introduction to Aluminium Electrolysis. Dusseldorf Aluminium Verlag, 1993. 260 p.
2. Sørlie M., Øye H. Cathodes in Aluminium Electrolysis (3 rd edition). Dusseldorf: Aluminium-Verlag, 2010. 662 р.
3. Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. Красноярск: Классик Центр, 2004. 480 с.
4. Somov V.V., Nemchinova N.V., Korepina N.A. Analytical methods of researching the aluminium electrolysis cell fulfilled lining samples / J. Sib. Fed. Univ. Eng. technol. 2017. No. 10(5). P. 607-620. DOI: 10.17516/1999-494X-2017-10-5-607-620.
5. Holywell G., Breault R. An Overview of Useful Methods to Treat, Recover or Recycle Spent Potlining // JOM. 2013. Vol. 65. No. 11. P. 1441-1451.
6. Немчинова Н.В., Тютрин А.А., Coмов В.В., Бараускас А.Э., Яковлева А.А. Извлечение фтора из угольной части отработанной футеровки электролизеров производства алюминия // Металлургия: технологии, инновации, качество «Металлургия - 2017»: материалы XX Междунар. науч.-практ. конф. (г. Новокузнецк, 15-16 ноября 2017 г.). Новокузнецк, 2017. Ч. 1. С. 441-446.
7. Пат. № 2616753, Российская Федерация, С22В07/00, С22В07/04, С22В03/04. Способ переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия / Ю.В. Богданов, С.Ю. Павлов, В.В. Сомов, А.Г. Сусс, А.А. Дамаскин, В.В. Пингин, А.С. Жердев. № 2015148964, опубл. 18.04.2017. Бюл. № 11.
8. Баранов А.Н., Тимкина Е.В., Тютрин А.А. Исследования по выщелачиванию фтора из углеродсодержащих материалов производства алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 7. С. 143-151. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-7-143-151.
9. Meirelles B., Santos H. Economic and environmental alternative for destination of spent pot lining from primary aluminium production // Light Metals. 2014. P. 565-570.
10. Mann V., Pingin V., Zherdev A., Bogdanov Y., Pavlov S., Somov V. SPL Recycling and Re-processing // Light Metals. 2017. P. 571-578.
11. Nemchinova N.V., Yakushevich P.А., Yakovleva A.А., Gavrilenko L.V. Еxperiment for use of Bratsk aluminium plant technogenic waste as a reducing agent during cast iron smelting // Metallurgist. Vol. 62. Issue. 1-2. 2018. P. 150-155. DOI 10.1007/s11015-018-0637-7.
12. Ржечицкий Э.П., Петровский А.А., Немчинова Н.В., Иванов А.А. Разработка технологии переработки теплоизоляционной части отработанной футеровки алюминиевых электролизеров // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. № 9. С. 201-209. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-9-201-209
13. Kondratiev V.V., Petrovskiy A.A., Ershov V.A., Sysoeva T.I., Karlina A.I. Results of Researches with Revealing of Technological Parameters of Processes of Recycling and Neutralization of the First and Second Cut of the Spent Lining of Electrolyzers for Reception of Aluminum Fluoride by Pyrolytic and Hydro Chemical Method // International Journal of Applied Engineering Research. 2017. Vol. 12. Nо. 23. P. 13898-13904.
14. Кузнецов С.И., Эпштейн А.М. Электролитическое производство алюминия. М.: Металлургиздат, 1953. 304 с.
15. Augood D.R. Some Handling Considerations for Spent Potlining // Light Metals. 1986. P. 979-992.
16. Киреев В.А. Методы практических расчетов в термодинамике химических реакций. М.: Химия, 1975. 535 с.
17. Search for Species Data by Chemical Formula [Электронный ресурс]. URL: https://webbook.nist.gov (21.05.2018).
18. Химик [Электронный ресурс]. URL: http://www.xumuk.ru (21.05.2018).

Файлы:

• статья (скачать | просмотреть) - скачано 98 раз