Образец оформления статьи

Оригинальная статья / Original article
УДК 669.713.7; 669.054.83
DOI: http://dx.doi.org/10.21285/1814-3520-2018-8-151-162

Изучение процесса извлечения фтора из огнеупорной части отработанной футеровки электролизеров производства алюминия

© А.А. Петровский, Н.В. Немчинова, Э.П. Ржечицкий

Иркутский национальный исследовательский технический университет,
г. Иркутск, Россия

Аннотация: 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 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. 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 фтор-содержащих 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

Благодарности:Работа выполнена при поддержке Минобрнауки России в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы» ГК 14.597.11.0035.

Информация о статье: Дата поступления 25 июня 2018 г.; дата принятия к печати 27 июля 2018 г.; дата онлайн-размещения 31 августа 2018 г

Для цитирования: Петровский А.А., Немчинова Н.В., Ржечицкий Э.П. Изучение процесса извлечения фтора из огнеупорной части отработанной футеровки электролизеров производства алюминия. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2018;22(1):151-162. https://doi.org/ 10.21285/1814-3520-2018-8-151-162

Study of fluorine recovery from the spent lining refractory part of aluminum production electrolysers

Aleksei A. Petrovsky, Nina V. Nemchinova, Edvard P. Rzhechitsky

Irkutsk National Research Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia

Abstract: The Purpose of the paper is to study the chemical composition of the research object represented by the refractory part of the spent lining (SL) of aluminum electrolysers and to investigate the process of fluorine recovery from the spent lining refractory part by a hydro-metallurgical method. The study is also given to the influence of aqueous leaching parameters (duration and temperature) on the fluorine recovery into solution and the evaluation of the thermodynamic probability of reactions between the lining components and various solvents under leaching. Methods. The methods of x-ray fluorescence and x-ray phase analysis as well as scanning electron microscopy are used to study the composition of samples. The liquid analyzer EXPERT-001 with a combined pH electrode ESK-10601/7 K80.7 and an ion selective electrode ELITE-221 of Nika company are used to measure the pH and concentration of water-soluble forms of fluorides. Results. The chemical composition of the research object has been studied. The influence of process temperature and duration on fluorine recovery from the spent lining under water-soluble NaF dissolution has been investigated. The thermodynamic calculations of interaction reactions of the main fluorine-containing components of lining such as cryolite Na3AlF6, chiolite Na5Al3F14, calcium fluoride CaF2 with the solutions of sodium hydroxide, carbonate and hydro-carbonate under leaching have been performed. Conclusion. Conducted laboratory studies allowed to determine that the maxi-mum fluorine recovery of 62.95% is achieved under water leaching at the temperature of 60°C and process duration of 120 minutes. Based on thermodynamic calculations and performed experiments a basic technological scheme is proposed for regenerative cryolite production from leaching solutions using either the solutions of sodium bicarbonate or the solutions of gas purification and slime waters of operating plants of primary aluminum production.

Keywords: : electrolyser, spent lining, refractory part of lining, leaching, thermodynamics, regenerative cryolite

Information about the article: Received June 25, 2018; accepted for publication July 27, 2018; available online August 31, 2018.

Acknowledgements: The work was supported by the Ministry of Education and Science of the Russian Federation, project 14.597.11.0035 “Research and Development in Priority Areas of Development of Russia’s Scientific-Technological Complex for 2014–2020”.

For citation: : Petrovsky A.A., Nemchinova N.V., Rzhechitsky E.P. Study of fluorine recovery from the spent lining refractory part of aluminum production electrolysers. Vestnik Irkutskogo gosudarstvennogo tehnicheskogo universiteta = Proceedings of Irkutsk State Technical University. 2018;22(1):151-162. (In Russ.) https://doi.org/ 10.21285/1814-3520-2018-8-151-162

Сведения об авторах:

Петровский Алексей Анатольевич,
инженер отдела Инновационных технологий,
Физико-технический институт,
Иркутский национальный исследовательский технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия,
e-mail: begimotus@mail.ru
Aleksei A. Petrovsky,
Engineer of the Department of Innovative Technologies
of Physico-Technical Institute, Irkutsk National Research Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia,
e-mail: begimotus@mail.ru
Немчинова Нина Владимировна,
профессор, доктор технических наук,
заведующая кафедрой металлургии цветных металлов,
Иркутский национальный исследовательский технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия,
e-mail: ninavn@yandex.ru.
Nina V. Nemchinova,
Dr.Sci. (Eng.), Professor,
Head of the Department of Non-Ferrous Metals Metallurgy,
Irkutsk National Research Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia,
e-mail: ninavn@yandex.ru
Ржечицкий Эдвард Петрович
кандидат технический наук,
старший научный сотрудник отдела Инновационных технологий,
Физико-технический институт,
Иркутский национальный исследовательский технический университет,
664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83, Россия,
e-mail: epr523@gmail.com
Edvard P. Rzhechitsky,
Cand. Sci. (Eng.),
Senior Researcher the Department of Innovative technologies
of Physico-Technical Institute,
Irkutsk National Research Technical University,
83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia,
e-mail: epr523@gmail.com

Далее идет текст статьи в виде: Introduction (ВВЕДЕНИЕ; ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ; МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ; РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ; ВЫВОДЫ (ЗАКЛЮЧЕНИЕ); БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК; REFERENCES