Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0190

Аннотация скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0190
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет"
Название доклада
технологические решения по переработке отработанной угольной футеровки
Докладчик
Кондратьев Виктор Викторович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработка технологии обезвреживания и переработки отработанной футеровки –огнеупорной и углеродной частей (основной упор сделан на огнеупорную часть).
Актуальность и новизна исследования
В индустриально развитых странах производителей алюминия (США, Канада, Австралия, страны ЕС) отработанная футеровка электролизеров относится к опасным отходам и требует обязательного обезвреживания. В РФ наметилась в последние годы тенденция по изменения законодательства в части обращения с отходами, в частности, были внесены изменения в критерии отнесения отходов к классам опасности. С учетом негативного прогноза развития ситуации, возможно, что в ближайшие 3-5 лет будет пересмотрен класс опасности отработанной футеровки. В этой связи, с целью снижения рисков от изменения законодательства целесообразно провести исследования по разработке способов обезвреживания отработанной футеровки.
Описание исследования

Общими чертами свойств огнеупорной футеровки являются:

   - образование линзы фтористых солей непосредственно под барьерным слоем, линза содержит более 90% фтористых солей и расплавленный шамотный кирпич;

   - шамотные кирпичи пропитаны электролитом и частично разрушены со следами электролита;

   - имеются целые шамотные и диатомитивые кирпичи без следов разрушения и воздействия;

   - неразрушенные кирпичи видимо находились в зоне слабого воздействия и содержание в них фтора находится в пределах 0,2-2%;

   - характерным, ранее неизвестным фактом, является высокое содержание фтора в диатомитовых кирпичах, которое составляет 7-11% (это связано с высокой удельной поверхностью и сорбционной способностью диатомита).

   Высокая пористость и сорбционная способность диатомита является причиной невозможности выделения из огнеупора фазы фтористых солей путем термообработки. При температуре до 1100°С вязкость фторсолей еще высокая и они не выходят из пор огнеупора, при более высоких температурах начинается сплавление огнеупора и фтористых солей с образованием стекловидного продукта. Поэтому пиролитический способ извлечения фазы фторсолей без газовой возгонки возможен только для углеродной части футеровки.

 

Результаты исследования

К настоящему времени достигнуты значимые результаты по переработке огнеупорной и углеродной частей футеровки.

Углеродная часть перерабатывается термическим способом, либо с предварительным выделением фазы фторсолей и последующим смешением и термообработкой при 600°С с сульфатом алюминия, либо сразу смешением и термообработкой при 600°С с сульфатом алюминия. При этом разрушаются цианиды и образуется смесь углерода, сульфат натрия и смеси фтористого алюминия и криолита. Полученная смесь отмывается водой, сульфат натрия остается в растворе, углеродная взвесь отфлотируется, а фаза фторсолей отфильтровывается.

Огнеупорная часть футеровки перерабатывается следующими способами:

    Способ 1: Линза и пропитанный огнеупор перерабатывается щелочным выщелачиванием с последующим обескремниеванием. В результате образуется раствор, содержащий фтор, алюминий и натрий, из которого осаждается криолит известными методами. Криолит отправляется в электролиз, либо перерабатывается во фтористый алюминий.

    Огнеупор с низким содержанием фтора подвергается водному выщелачиванию, при этом раствор используется в схеме получения криолита, либо упаривается.

    Огнеупорный остаток в результате водного выщелачивания с добавкой солей железа обезвреживается от цианидов, при этом содержание фтора в дробленом остатке снижается до величин, позволяющих использовать этот огнеупор для целей капительного ремонта электролизеров, производства огнеупоров, а также цемента.

Способ 2:

    Весь объем огнеупорной части футеровки дробится и измельчается, подвергается кавитационной обработке и флотируется с применением флотореагентов.

    Полученная пром.вода циркулирует в схеме в течение 2-4 циклов до получения концентрации по NaF 15-20 г/дм3, после чего используется для осаждения криолита.

    Продукты флотации, содержащие фтор, используются в качестве фторсолей для получения фтористого алюминия.

    Огнеупорная часть без фтора является сырьем для производства инертных стойматериалов или цемента.

      Далее фаза фтористых солей смешивается с сульфатом алюминия и после термообработки при температуре 550-600ºС образуется фтористый алюминий в соответствии с реакциями:

6Na3AlF6 + 5Al2(SO4)3 = 28AlF3 + 2Na2SO4

6Na5Al3F14 + 5Al2(SO4)3 = 28AlF3 + 15Na2SO4

Практическая значимость исследования
Ожидаемые результаты:
Технологический регламент.
НОУ-ХАУ в виде патента.
ТЭО.
Годовая прибыль составит: 97,504 млн. рублей
Перспективы использования: реализация принципа безотходного производства, утилизация отработанной футеровки, извлечение полезных элементов и повторная отправка в технологический процесс.