Переработка электролитсодержащих материалов с возвратом их обратно в производство



Скачать 53.45 Kb.
Дата29.06.2015
Размер53.45 Kb.
УДК 669:54

Переработка электролитсодержащих материалов с возвратом их обратно в производство.

Афанасьев Д.А., Бакулин Д.В., Бузин Н.Д.



Научный руководитель канд. техн. наук Васюнина Н.В., канд. техн. наук Дубова И.В.

Сибирский федеральный университет
Электролитная угольная пена является одним из первых отходов алюминиевого производства, переработка которого была освоена в промышленном масштабе на большинстве отечественных алюминиевых заводах, оборудованных электролизерами с самообжигающимися анодами. Экономическая целесообразность переработки пены обусловлена тем, что в ее состав входит до 70% ценных для электролиза алюминия компонентов. Переработка угольной пены направлена на разделение углеродистой и электролитной составляющей с целью возврата последней в процесс электролиза алюминия. Угольные частицы, содержащиеся в цене, являются продуктом эрозии и неполного сгорания самообжигающегося анода. Электролитная часть пены представлена, в основном, натриевыми фторалюминатами (криолитом и хиолитом) с примесью оксида алюминия.

До того времени, когда на алюминиевых заводах была освоена технология флотации угольной пены, ее также пытались обогащать с целью возврата электролитной части в основное производство. Для этого использовали метод «выжигания›› углерода, когда на только что снятую с поверхности электролита горячую пену направляли струю сжатого воздуха. В результате значительную часть углерода в цене удавалось окислить. Остывший после обжига электролит с содержанием углерода несколько процентов возвращался в электролизные ванны.

В настоящее время процесс разделения углеродистой и электролитной составляющих пены осуществляется методом флотационного обогащения, в результате которого получают целевой продукт - флотационный криолит и отход производства ~ хвосты флотации угольной пены. Флотационный криолит возвращают в процесс электролиза для компенсации потерь фтора, а отвальные углеродсодержащие хвосты сбрасывают на шламовые поля. Получение флотационного криолита обеспечивает не только существенную экономию первичных фтористых солей, но и кардинальным образом улучшает экологическую ситуацию, уменьшая техногенное воздействие алюминиевого производства на окружающую среду.

Одним из известных методов переработки электролит-содержащих материалов является - флотационное обогащение.

Флотацией называют процесс сепарации, основанный на различии в физико-химических свойствах поверхности разделяемых минералов, конечным продуктом флотации является флотационный криолит и хвосты флотации угольной пены. В процессе участвуют три фазы: твердая - измельченное полезное ископаемое, жидкая - пульпа и газообразная – пузырьки воздуха. Разделение происходит вследствие различий в способности твердых частиц закрепляться и удерживаться на границе раздела фаз. Эти различия обусловлены разными значениями удельной поверхностной энергии частиц разных минералов, мерой которых является смачиваемость поверхности. Отделяемые частицы всплывают вместе с фазой, к которой они прилипли. На рис.1 показано как происходит процесс флотации.

Рис.1 – Схема процесса флотации


Различают пенную, пленочную и масляную флотацию.

При пенной флотации через пульпу, содержащую флотационные реагенты, продувают воздух. Частицы, не смачивающиеся водой, прилипают к поверхности воздушных пузырьков. Пузырьки с закрепившимися на них частицами всплывают в камере флотационной машины вверх и формируют на поверхности пульпы пенный слой. Частицы других минералов, хорошо смачиваемые водой, не прилипают к пузырькам воздуха и остаются в объеме пульпы во взвешенном состоянии.

При пленочной флотации измельченная руда, подлежащая разделению, насыпается с небольшой высоты на поверхность воды. Несмачиваемые частицы остаются на поверхности воды и выделяются во флотационный продукт, смачиваемые водой — переходят в водную фазу и выделяются в другой продукт.

Масляная флотация состоит в избирательном смачивании частиц минералов диспергированным в воде жидким маслом (керосином и др.) в виде мелких капель. При этом образуются агрегаты частиц, заключенные в масляные оболочки, которые всплывают на поверхность пульпы.

Пленочная и масляная флотация имеют низкую производительность. Наиболее распространена пенная флотация.

Для нашего опыта была взята обратная флотация. Но перед тем как проделать опыт с флотацией, мы должны выяснить из каких химических элементов состоит угольная пена. Из литературы мы взяли теоретические данные о составе пены (Таблица 1).


Таблица 1 – Теоретический состав угольной пены.



Элементы

Содержание элементов в пене, % вес

Свежая

Лежалая

1

Натрий

18,43

17,15

2

Алюминий

14,84

14,31

3

Фтор

29,71

28,85

4

Кальций

1,0

0,9

5

Магний

0,23

0,25

6

Железо

1,27

1,47

7

Кремний

0,14

0,26

8

Сера

0,5

0,45

9

Калий

0,27

0,27

10

Потери при прокалывании

29,85

30,91

Из таблицы видно, что исследуемое вещество содержит Fe, которое является недопустимым компонентом в составе электролита по причине его возможного взаимодействия с футеровкой.



Отходы, подвергаемые исследованиям, были изучены на химический состав методами РФА, РСА, которые выполнялись в ЦКП (центр коллективного пользования), химический анализ выполнялся нами в лаборатории. Для проведения химического анализа, мы брали термоустойчивую колбу с объемом 250мл. В эту колбу поместили 1г сырья, прилили Al2(SO4)3 – среднекислый алюминий объемом 100мл и соляную кислоту(5мл) с удельным весом 1,19. Затем полученный раствор кипятили в течение часа. Далее с помощью двойного фильтра, колбы и насоса очищали полученный раствор от ионов серной кислоты с помощь теплого раствора (30°С-40°С) соляной кислоты с массовой концентрацией 10 г/дм3(Проверяли наличие ионов серной кислоты раствором BaCl2) и промывкой теплой водой 3-4 раза. После в платинном тигле озолили высушенный остаток в муфельной печи при температуре 1000°С-1100°С в течении 30-40 минут до постоянной массы. Полученный раствор отдали на анализ в лабораторию. Определение Al2O3 основано на различии в модификациях α – Al2O3 и γ – Al2O3. После термообработки практически весь γ – Al2O3 из электролита перейдет в α – Al2O3 , который не расплавляется в кислотах.

Проделав химический анализ с тремя образцами, мы получили приближенные значения, указанные в Таблице 1. Для процесса флотации мы использовали флотореагент – flotigam. Flotigam – является общим коллектором для кварца в концентрации твердых железных руд. В своем опыте мы используем флотомашину небольшого объема марки «МЕХМАШ». Цель нашей работы заключается в том, чтобы найти оптимальные условия флотации и освободиться от соединений Si и Fe, т.к. в электролите не допускаются примеси.


База данных защищена авторским правом ©zubstom.ru 2015
обратиться к администрации

    Главная страница