Поиск по сайту

ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ФТОРА ИЗ ОТХОДОВ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

Тимкина Екатерина Викторовна , Баранов Анатолий Никитич , Петровская Валентина Никитична , Ершов Владимир Александрович

2016 / Том 20 №12(119) 2016 [ МЕТАЛЛУРГИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ ]

ЦЕЛЬ. Производство алюминия сопровождается образованием значительных объемов твердых и жидких фторсодержащих отходов. Выщелачивание фторуглеродсодержащих материалов алюминиевого производства является способом их переработки путем извлечения фтора. Однако механизм протекания этого процесса до конца не изучен. В данной работе проведена оценка термодинамической возможности представленных процессов с учетом имеющихся результатов исследований. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Представлены термодинамические расчеты основных химических реакций процесса выщелачивания фтора из твердых отходов электролизного производства алюминия и процесса регенерации фтора из растворов, при которых получен синтетический фторид кальция. При проведении термодинамических расчетов позволили установить, что процесс растворения фторида натрия в гидроксиде натрия возможен, и с повышением температуры скорость протекания реакции увеличивается, о чем свидетельствует уменьшающаяся энергия Гиббса. Процессы взаимодействия криолита и хиолита с раствором каустической соды также возможны, с повышением температуры реакционная способность снижается. Проведя термодинамические расчеты процесса взаимодействия криолита с раствором гидроксида натрия и образованием водорастворимого фторида натрия и нерастворимой формы гидроксида алюминия было установлено, что такой процесс невозможен. ВЫВОДЫ. На основании термодинамического расчета основных химических реакций процесса щелочного выщелачивания фтора из фторуглеродсодержащих материалов теоретически обоснована возможность взаимодействия криолита с гидроксидом натрия с образованием фторида и алюмината натрия, что зависит от концентрации щелочи в растворе. При пониженной концентрации щелочи возможно выщелачивание фтора из криолита с образованием гидроокиси, а при повышении будут образовываться алюминатные растворы.

Ключевые слова:

производство алюминия,промышленные отходы,извлечение фтора,выщелачивание,термодинамика,aluminum production,industrial waste,fluorine extraction,leaching,thermodynamics

Библиографический список:

Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. 2-е изд. Красноярск: Изд-во «Классик Центр». 2004. 480 с.
Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В. Экологическая и экономическая эффективность переработки растворов газоочистки и фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия // Экология и промышленность России. 2011. № 8. С. 28-31.
Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В. Энерго- и ресурсосбережение в производстве алюминия: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2014. 146 с.
Соболев С.А., Ржечицкий Э.П., Козлова Л.С., Кондратьев В.В., Григорьев В.Г. Утилизация фторсодержащих отходов алюминиевых заводов путем внедрения технологии получения низкомодульного регенерационного криолита // Экология и промышленность России. 2009. № 5. С. 38-42.
Baranov A.N., Morenko A.V., Gavrilenko L.V., Gavrilenko A.A. Resource-saving processing technologies of salt slags on the bottom of aluminum electrolyzers // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2011. Т. 52. № 4. С. 357-359.
Пат. № 2429198, Российская Федерация, МПК C01F7/54, C22B7/00. Способ переработки твердых фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия // А.Д. Афанасьев, А.Э. Ржечицкий, Э.П. Ржечицкий, В.В. Кондратьев, С.Д. Паньков, Н.А. Иванов; заявитель и патентообладатель ГОУ ИрГТУ. № 2429198; заявл. 19.03.2010; опубл. 20.09.2011, Бюл. № 26.
Куликов Б.П., Николаев М.Д., Дитрих С.А., Ларионов Л.М. Переработка фторсодержащих отходов и промпродуктов алюминиевого производства в цементной промышленности // Цветные металлы. 2010. Т. 2. С. 22-32.
Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В. Регенерация фтористых соединений на алюминиевых заводах // Вестник ИрГТУ. 2011. № 2. С. 158-163.
Кондратьев В.В., Афанасьев А.Д., Богданов Ю.В. Изучение термической регенерации фтора из угольной пены (отхода алюминиевого производства) // Цветные металлы. 2011. № 7. С. 36-38.
Истомин С.П., Куликов Б.П., Мясникова С.Г. Новые направления технологии переработки высокодисперсных фторсодержащих отходов производства алюминия // Цветные металлы. 1999. № 3. С. 45-47.
Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В., Тенигин А.Ю. Технологические решения по охране окружающей среды при производстве алюминия: монография // Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. 159 с.
Баранов А.Н., Немчинова Н.В., Аникин В.В., Моренко А.В. Рециклинг и утилизация фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства // Вестник ИрГТУ. 2012. № 2 (61). С. 63-70.
Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В., Гавриленко А.А., Тимкина Е.В., Якушевич П.А. Производство фторида кальция из твердых и жидких отходов процесса получения алюминия // Журнал Сибирского федерального университета. Сер. Техника и технологии. 2015. Т. 8. № 4. С. 468-474.
Пат. № 2572988, Российская Федерация, МПК C01F11/22. Способ получения фторида кальция из фторсодержащих растворов // А.Н. Баранов, Н.И. Янченко, Е.А. Гусева, Е.В. Тимкина; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО ИРНИТУ. № 2572988; заявл. 29.08.2013; опубл. 10.11.2014, Бюл. № 22.
Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В., Блашков А.А., Пентюхин С.И. Переработка твердых фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 10. С. 113-115.
Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В., Блашков А.А., Пентюхин С.И. Изучение возможности применения соединений кальция для регенерации фтора из растворов газоочистки электролизного производства алюминия // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 11. С. 152-156.
Knacke O., Kubaschewski O., Hesselmann K. Thermochemical Properties of Inorganic Substances. Berlin: Springer-Verlag. 1991. 2412 p.
Рузинов Л.П., Гуляницкий Б.С. Равновесные превращения металлургических реакций. М.: Металлургия. 1975. 78 с.
Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: справочное издание. М.: Наука, 1982. Т. 1. 823 с.