автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.01, диссертация на тему:Физико-химические основы гидрохимической переработки отходов, содержащих алюминий

На правах рукописи

Кулиннч Ольга Васильевна

Физико-химические основы гидрохимической переработки отходов, содержащих алюминий

Специальность 05.17.01- технология неорганических веществ

Айтореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ -1998

Работа выполнена в Северо-Западном заочном политехническом гнституге

Научный руководитель доктор технический наук, профессор

Алексеев Алексей Иванович Научный консультант старший научный сотрудник

кандидат технических наук Баринова Людмила Дмитриевна

Официальные оппоненты:

Доетор технических наук, профессор Зинюк Ренат Юрьевич

Доктор технических наук, профессор Сизяков Виктор Михайлович

Ведущее предприятие АО " ВАМИ " г.Санкт-Петербург Защита состоится " ¿¿-Н'Н-ь- 1998г. в_часов

на заседании диссертационного совета Д 063.25.01 в Санкт-

Петербургском государственном технологическом институте

(технический университет) по адресу 197013, Санкт-Петербург,

Московский пр., 26.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке Санкт-

Петербургского государсгвенного технологического института

(технического университета).'

• Отзывы в одном экземпляра, заверенные печатью, просим

высылать в адрес института 197013/ Санкт-Петербург,

Московский пр., 26. Ученый Совех--

Автореферат разослан 3 " 1998 г

Ученый секретарь диссертационного совета З.Г.Филиппова

?<Ы<

Общап характеристика работ 1 • Актуальность проблемы. Алюминий составляет менее 1% (по массе) от общего 'тгнЛества твердых городских отходов, _ однако представляет собой значительную часть" от общего количесгва цветных металлов. Оценочное количество алюминия в отходах городского хозяйства составляет 800000 т в год.

Алюминии из отходов является ценным материалом для производства вторичного алюминия, рыночная цена для вторичного алюминия в несколько раз выше, чем для других. материалов, находящихся в смеси отходов. . *

Выделение вторичного алюминия самими потребителями является успешными, однако /гот процесс является трудоемким и экономически не выгодными' в силу истользования ручного труда. • Поэтому создание технологии, позволяющей перерабатывать промышленные и бытовые отходы с получением технической продукции, является актуальной.

Цель работы - разработка физико - химических основ гидрохимической технологии переработки промышленных и бытовых алюминиевых отходов с получением технических продуктов на основе использования изотерм растворимости гндроксида алюминия и гидроалюмината магния в щелочно-ашоминатном растворе применительно к диаграмме МагО-АЬОз-М{*0- БгОз - Н20. V

Задачи исследования - создание физико-химических основ гидрохимической технологии, в свя:и с чем необходимо:

■ Разработать теоретические основы растворения алюминиевого отхода щелочным раствором с использованием термодинамического метода. " • •

■ Исследовать кинетику процесса растворения алюминиевого отхода щелочным раствором . и определить. кинетические параметры уравнения.

■ Исследовать растворимость компонентов алюминиевого отхода в зависимости от температуры и концентрации щелочного раствора.

■ Исследовать химизм и механизм процесса взаимодействия компонентов алюминиевого отхода в щелочно-агаомниатном растворе.

Научная повита диссертационной работы заключается в изучении кинетики взаимодействия алюминия со щелочными растворами, определение растворимости элементов сплава в щелочно-алюминатном растворе и создание научных основ циклической переработки алюминиевого отходов.

Практическая ценность - разработанная гидрохимическая технология позволяет получать гидроксид, оксид алюминия и алюминий с заданными физико-химическими н механическим свойствами. Гидрохимический метод является перспективным, ибо позволяет создавать, проектировать и организовывать модульные установки, которые на основе ашоминатного раствора и различных неорганических солей, позволяют выпускать очень пг рокий ассортимент продукции, уже апробированных в промышленности.

Апробация работы Основные положения и материалы диссертационной работы доложены и обсуждены на XIV Всесоюзной научно - технической конференции по технологии неорганических веществ и минеральных удобрений,г.Львов, 1988 г., научно-технической конференции СЗИИ, 1985 г.

Публикации По теме^диссертации опубликовано 13 статей.

Объем н структура работы Диссертация изложена на 136 страницах машинописного текста, состоит из введения, шести глав, выводов, содержит 18 таблиц и 29 рисунков, список литературы, включающий 141 ссылку на печатные работы, и приложения.

Основное содержание работы 1. Методы переработки алюминиевых отходоб Обобщение литературных данных, обзор патентных материалов по теории и практике переработки глиноземного сырья, а так же промышленных и бытовых отходов, позволило сделать заключение и определить направление работы.

Термические методы переработки промышленных и бытовых отходов являются энергоемкими и требуют обязательной ручной сортировки лома. Резкое различие в физико-химлческнх свойствах , алюминия и его оксидной форме [ температура плавления и микротвердость АЬ и АЬг03 равны ' соответственно

[(650 и 2050 °С) и (3 и 10 по Брипеллю)] является одной из основных причин, сдерживающих широкое "вне; ,)ение термического и механического метода переработки алюминиевого лома и его сплавов ввиду образования оксидной пленки на. поверхности алюминия. Разработанный гидрохимический щелочной метод позво;.яет при низких температурных условиях (25-100°С), используя амфотерные свойства элемента алюминия, организовать комплексную переработку алюминиевых отходов.

2. Характеристика отходов ь технических продуктов, получаемых при гидрохимической переработке отходов

В табл. 1 приведен химический состав алюминиевых отходов, содержащих предельное количество указанных элементов.

4

Таблица 1.

_Химический состав алюминиевых сплавов, масс. %_

Основные компоненты Сумма

АЬ | Си Мя 1 Мп | Ре | Б! | И N1 Хи

Снлумнн

88,0 | 1 1 12,0 | 100,0

Силумин для поршней

80,0 | 1,0 1,0 I 1 1,0 | 14,0 | 3,0 100,0

Химические и физические свойства алюминиевого отхода определяются диаграммой плавкости: АЬ - - - Ре. В табл. 2 приведен химический состав алюминиевого отхода, получаемого на машиностроительных предприятиях, использующих алюминиевые сплавы (ГОСТ 1090048 - 77).

Таблица 2.

_Химический состав алюминиевого отхода, масс. %

Основны; компоненты Суммр.

АЬ Си М8 Мп Ре ьТ! N1 Прочие

93.4 3,80 1.2 0,30 0,50 0,50 0,10 0,10 010 100

Основ! ме компоненты в виде оксидов

АЬ,03 СиО Мяо МпО Ре20, БЮ! ТЮ2 N¡0 Прочие

94,9 2,60 1,10 0,20 0,30 0,60 0,10 0,10 0,10 100

Колебания основных компонентов в различных сплавах (в масс.%) составляют:

О дюралюминов Си (2,0 - 7,0); Мя (0,4 - 0,9); о силумины 0,8-13,0; Си 0,2-4,5; 1^0,5-13.

На основе алюминатного раствора и различных оксидов и гидроксидов, а также других неорганических соединений, возможно получение технических продуктов с заданными физико-механическими свойствами:

оксид и гндроксид алюминия для произг эдства алюминия; гидроалюминатный п[ эдукт для цем$тц>й и огнеупорной промышленности;

■=> комплексный неорганический алюмосиликатный реагент для •

очистки сточных вод от фтора, соедшюннй фосфора;

•=> неорганический отвердитель для изготовления литейных форм;

гидроалюминатные соединения для получения гипсовых вяжущих.

3. Теоретические основы гидрохимического метода

переработки алюминиевого ломи •

В табл.3 приведеньР реакции взаимодействия компонентов алюминиевого отхода с щелочным раствором молярной концентрации при стандартных условиях. В качестве критерия выбран потенциал Гиббса -ДО'^з. Расчетные значения -ДС°298 показывают, что четыре элемента алюминиевого отхода (алюминий, кремнезем и другие) растворяются при щелочной обработке. Для определения равновесного состава твердых фаз, образующихся при щелочной обработке алюминиевого отхода на основании литературных и экспериментальных данных определена растворимость основных компонентов.

Таблица 3

Реакции взаимодействия компонентов сплавов

со щелочным растворов

N Химические реакции АО"298 ДН°298 '

кДж/моль кДж/моль

1 А1КЖ+ЗН20=А1(0Н)4' -» 1,5Н2 -410,06 -402,95

2 Ре+20Н"+2Н20=Ре(0Н)4"+Н2 + 30,31 _—

3 $1+20Н"+2Н20=Н2 БЮ42'+2Н2 -363,99 -363,66

4 Мк+2Н20=\^*+20Н"+2Н2 -727,32 -919.6

Алюминий (система АЬгОэ — - НгО). Алюминиевые отходы (опилки и стружка) имеют защитную ппенку, которая образует-

ся при окислении алюминия. В зависимости от условий хранения отхода защитная пленка может 61. гь представлена

Соединения Химическая реакгия Т°С -ДО0,

Алюминий ЛЬ+Ка0Н+ЗН20=КаЛЬ(0Н)4+1,5Н2 25 435,1 76,2

у - Оксид алюминия АЬ20З + 2№ОН = 2 ШАЦОН), 25 60,б 10,6

а - Оксид алюминия АЬ20З + 2№ОН =2 КаАЦОН), 25 44,5 7,8

Гидрар-гиллит ЛЬ03ЗН20 +2№ОН = 2КаАЦОН)< 25 4,2 0,7

Бемнт АЦОз Н20 + 2ТчаОН +2 Н20 = " = 2 КаАЦОН)! 200 4,2 0,7

Диаспор АЬ20зН20 + 2№ОН + 2 Н20 = = 2 NaAL(OH)4 300 4,2 0,7

оксидами или гндроксидами. Образовавшаяся оксидная или гидроксндная пленки на алюминиевом отходе достаточно легко устраняется при использовании гидрохимического щелочного метода. Отрицательные значения свободной энергии Гцббса реакций взаимодействия различных оксидов и гидроксидов с щелочным раствором указывают на возможность растворения оксидной пленки независимо от ее минералогического, состава, что подтверждают экспериментальные данные системы АЬ20з -Ыа20 - Н20.

Железо - система (Ре203 - №20 - Н20). Растворимость гидроксида железа ^ щелочных растворах, содержащих 100 - 130 г/л ЫагОгу составляет 0.003 - 0.005 г/л Ре20з, поэтому равновесной тв.рдой фазой в дачной системе является Ре(ОН)з. Магний - (система МеО - №¿0 - Н20). Уточнена растворимость гидроксида маппм в данной системе в зависимости от температуры и концентрации щелочного раствора. Установлено, что одновремешю" повышение температуры и концентрации щелочного раствор? приводит к резкому снижению растворимости гидрокенда' магния. При температурах 50 - 90°С и концетращш щелочного раствора - 40 - 8С г/л ЫаОН гидроксид магния практически не растворим в щелочном растворе. Кремний, (система №20—А120з—БЮ2—Н20). При щелочной обработке силуминового сплава в алюминатном растворе будут

однэвременно существовать комплексные анионы АЦОН).* и НгЗЮ,,2". Поэтому процесс растворения алюминиевого сплава нами рассмотрен применительно к системе Ыа20 - А120з - БЮг - НгС . В результате расчетов н экспериментов получены три 1фивыс -(расчетная, равновесная и экспериментальные), которые устанавливают возможность .гидрохимического растворения алюминиевого отхода без образования в твердой фазе гидроалюмосиликата натрия. Выполненные эксперименты по растворению алюминиевого отхода, химический состав которого приведен в табл. 2. показывает, что для данного конкретного отхода этот процесс протекает без образования гчдроалюмо-силиката натрия, поскольку концентрации диоксида кремния в распоре ниже, чем равновесные. Следует отметить, что данная система определяет предельное содержание кремния в алюмо-кремнисвом сплаве, которое можно перерабатывать по ги фохимической технологии.

Для анализа процесса растворения алюминиевого отхода нами разработана комплексная диаграмма —/\I2Oj—БЮ^— С02—Н20, позволяющая определять процесс накопление СОг в щелочных растворах в виде ЫагСОз и диоксида кремния.

Рассмотрен процесс растворения алюминиевого отхода при использовании щелочного раствор'1, содержащего 110 г/л №20 *у при температуре 80 °С. Установлено, что процесс растворения алюминиевого отхода протекает в соответствии с теоретическими представлениями о растворимости и кристаллизации соединений в многокомпонентной системе ИагО - А12О3 - -СО2 - Н2О. Растворение алюминиевого отхода протекает по прямой линии отвечающей процессу кристаллизация - растворение АЦОН)з. Состав конечного алюминатного раствора определятся количеством взятого отхода для процесса растворения. Для нашего случая процесс заканчивается на линии равновесия и для данного конкретного случая концентрация А1^0з в насыщенном растворе составляет 90 г/л. Для данного состава щелочно-алюминатного раствора равновесное количество диоксида кремния составляет (5102-0,3 г/л), а карбонатной щелочи (ЫагОкб) - 38 г / л. На основании комплексной диаграммы установлено, что количество свободной щелочи в оборотном растворе для 1.роцесса следует рассчитывать по формуле:

N320 ^N.0111 = N320,* — №20( №2Н25Юч ) — Ма20 (N32003) — К'агО,^,^,,,

где:

ИагОоб, - общая каустическая щелочь; ИагО ^аон) - шелочь связанная в ИаОН;

Ыа20( №2Н28Ю4) - щелочь, связанная в силикат натрия МагНгБЮ.» 1Ча20( На2СОз ) - щелочь, связанная в карбонат натрия Ыа2СОз; • ^Опртюсь -щелочь, связанная в другие неорганические соединетш.

Для определения гашетических параметров гидрохимического процесса составлена модель и выполнены эксперименты с образцами алюминиевого отхода, который. помещали в щелочной раствор различной концентрации. Изучено влияние температуры и продолжительности процесса на скорость растворения алюминиевого отхоца. Полученные экспериментальные данные по обработке алюминиевых образцов позволили вывести кинетическое уравнение для • расчета скорости разложения алюминиевого отвода, для .побого промежутка времени:

[Т- 40]/ 10 СлХ^О) = 8 «10 3 «Сяхш • I • 1

Промышленный процесс растворения алюминиевого сплава

Промышленные данные по скорости процесса растворения алюминиевого сплава (силумина) получены на установке травления Ташкентского авиационного завода им В.П. Чкалова. Технологический процесс, изображенный с использованием диаграммы Ыа20 - АЬОз - С02 - НгО представлен нижз.

Процесс травления алюминиевых листов осуществляется в бетонных реакторах [10x5x4] емкостью 200(150 ) м3 , в котором находится щелочной раствор, содержащий 120-140 Ыа2Оцу г/т. Из приведенных данных видно, что скорость процесса растворения агаоминиеього сплава (линия 0 -1) в области ненасыщенных алгоминатных растворов является постоянной величиной, то есть не зависит от концентрации АЬ20з в конечном растворе и отвечает стабильному протеканию процесса (до концентрации 80 г/л А12Оз). Стабильная скорость процесса обусловлена наличием свободной каустической щелочи, за счет которой и осуществляется процесс травления. По мере приближения г оицентрации алюминатного раствора к равновесной линии происходит уменьшение

хониентрации свободной щелочи в растворе и скорость процесса растворения '■меныиается. (линия 1- 2).

Из приведенных данных видно, что промышленный процесс растворения алюминиевых отходов следует разделит!, на три этапа:

Этапы процесса

1 2 3

Концентрация ашоминатного раствора, АЬОэ г / л

20-80 80-110 более 100

Область алюминатных растворов

Ненасыщенные Близкая к насыщению Пересыщенные

Скорость растворения г/л - час

0,21 0,09 6,9 10-4

Таким образом, было установлено, что скорость растворения алюминиевого сплава, при условии отсутствия перемешивания , на первом этапе почти в два оаза больше, чем во втором. Для технологических расчетов следует принять ско-

pq

рость растворения 0,21 г/л АЬ^Оз с 1см2 поьерхностн алюминиевого отхода.

Для определе1гоя условии крпсталлгоацнг пщюалюмпната магния в системе N3^0 - MgO - АЬ^Оз - Н2О использовали термодинамические данные гидроилюмината мапшя. Констшгга равновесия Кг оеакцин: . . 6МВ(0Н)2 „+ 2Л1(ОН)4 + СОэ^2" ->6М50 АЬОЗСО^ 12Н20„+ 40Н„ определяется отношением концентрации алюминатных дюнов АЬ(ОН),1 ,ч~ к гндрокснлышм ОН„ч" в соответствующих степенях.

С4

Кр = с2°" -*СС0 1-АЬ [ОН Ц

В табл.4 приведены термодинамические величины процесса растворения гидроалюмнпата мгышя щелочным растпором.

Таблтща 4.

Термодинамические величины процесса раствс чпм гидроалгомината мапшя

кДж / моль кДж LgKp ' LGKp = -AH/T + const

моль

дн%8 AG0 !9s 4 S АН Const

224.12 269,52 -152,52 -47,3 11,71 7,95

Термодинамический и экспериментальный анализ процесса растворимости гидроалюмт.ага магипя в щелотно-алюмшгатных растворах о концентрацней от 5 до 190 г/л ШгОку позволил установить, тго гидроалюминат магния при температуре 25 - 95°С практически нерастворим в данном диапазоне температур и конце1працнй щелочного раствора.

Для расчета кинетических конста:гг троцссса растворения алюминиевых отходов п определения лимитирующей стадии использовали уравнение гетерогенной кинетики. Экспериментально доказано, что в гределах концентраций щелоиюго расгвора от 10 то 120 г/л растворимость Mg(OH)2 практически равна 0 и поэтому б уравнении гетерогенной кипе гаки не входит значение концентрации ионов Mg24", поскольку реакция имеет пулевой порядок по оксиду

магьия. Получены экспериментальные данные процесса взаимодействия Г^(0Н)2 с алюминатными растворами (50 - 100 г/л АЬОэ) при температуре 50 - 95°С.

На основании проведенных экспериментов установлено, что скорость химического взаимодействия Мз(ОН)г с ашоминатньш раствором увеличивается с повышением температуры от 50 до 95°С. Анализ кинетических кривых показывает, что независим" от температуры сгспеза, процесс взаимодействия соответствует линейному закону. На основании температурной зависимости, • графическим путем, исходя, из уравнения Аррениуса определено значение энерпш активации процесса:

(1-а) = 1,95 сззда/19,14 т -г0,7 СоЭо

4. Основные технологлчеаше параметры модульной установки

На основании тсорстичесгак и термодшшпгческих расчетов и наших научных исследований предложен технологический цикл переработки алюминиевого лома в системе Ыа20 - АЬгОз - Н20 .

На рис. 2 представлена изотерма ОА системы N320 -АЬгОз - Н2О, определяющая растворимость пщрокенда ашомшшя ч щелочном растворе при температуре . 90 °С. Процесс раствореши алюминиевого лома выралсается уравнением : АЬ + N3011 + ЗН20 =ЙаАЦОН)4 + 1.5 Н2 + 0.

На диа1рамме Иа^О - АЬгОз - ЩО теоретический и реальный состав атомшттного раствора, получаемого в процессе раствореши алшмшшевого лома выражается прямой линией 1 - 2 . На этой технологической' стадии процесса происходит удаление избыточного количества воды, вводимой на промыву продукта, .за счет тепла выделяемого при осуществлении, химической реакции. •

Концентрированный алгамшштный раствор разбавляется промводой, получаемой в технологическом процессе. Этот процесс протекает по линии постоянного каустического модуля равного а = 1,645 до заданного содержашш оксида ашомшшя в растворе, например точка 3. Для получения задашюго технического продукта в атошшатный раствор вводятся различные . неорганические добавки.

250 л

7П

Л120з г/л

200

150

100

50

0 -1---

О _50 _100 150 200 ?50

Концентрация щелочного раствора N320, г/л

Рис. 2 Технологический цикл переработг<ъ алюминиевого _лома в системе ИагО - АЬ^Оз - К20_.

В днссертациотгой работе рассмотрен вариапт получения' гадролсида алхомиыш с подучеш'^м металлургического алюминия. В случае выделения пщрокснда ашомхшня в алгоминатный раствор по составу, отвечающий точке 3, сводится затравка -Ат ( ОН )з. Поскольку из алюмшхатного раствора в твердую фазу выделяется тэлько гидр оксид згаомишш, состаз раствора изменяется, по лшпш 3-4 в сторону ' уменыцепия концентрации АЬ?Оэ . Конечный состав алюмшгатього раствора на данной диаграмме изобразится точкой 4. Состав алго-минатпого раствора находится недалеко от изотермы растворимосш пщрокснда алюминия отвсчагоп.гго температуре 30° С. В точке 4 происходит разбавление котаентрировапного, глпомикашого раствора промводой, получаемой после промывки пщрокснда алюминия. Смешение растворов приводит к разбавлению концентрированного раствора и поэтому состав

ртгл

раствора перемещается по лучу с постоянны»: каустическим модулем до точки 1

Таким образом, технологические операции процесса раогвс рения алгошшиевого лома на данной диафаммс воссоздается линиями:

1-2 операция растворения алгомшшевого лома;

2--3 о;.ерац1и разоавленпл алюминатпого раствора;

3-4 операция выделения пщроксида алюгшшя;

4-1 операнд приготовления оборотного раствора.

5 Выбор и расчет технологического оборудования

Выполненный анализ состава промышлешюго и бытового отхода показывает, что согласно ГОСТу «Алюминиевый лом» существует десять групп для классификации алюминиевых отходов, которые определяют качество алюминиевого лома. Ниже приведено, распределите ашомшшевого лома по габаритным категориям.

Группа Процентное содержание Размеры

алюминиевого группы

отхода

1 10 Алюминиевые ОПШ1К11 п стружка

2 10

3 15

4 15 Алюмнннеиые поршни различных автомобилей .

5 н 5а 15 Крупногабаритные алюминиевые обрезки

6-10 35

В связи с изложенным предложено следующее аппаратурное оформление процесса растворения промышленных и бытовых алюминиевых отходов:

> ДЛя первой категории алюминиевых мелкодисперсных отхсдов .(ощшки, стружки) возможно использовать хорошо отработанную в глннозешшм производстве агитационную схему -реактор - фильтр -промывка шлама.

> Для второй категории алюминиевых отходов - например, алюминиевые поршни, рассмотрен безфяльтрационный способ растворения алюминиевого отхода с пршлепе-тием аппарата колонного типа, разработанного автором настоящей работы совместно с профессором Абрамовым В.Я.

> Крупногабаритный алюминиевый лом загружается в бетоннь.й реактор емкостью 5 м3 [ рабочая емкость - 3,55 м3 }, где помещается на железную решетку. Регчсгор заполнен щелочнч-ато-минатным раствором , содержащим в г/л [ ( 30,0 - 40,0 ) АЬ20з и ( 134,0 - 140,0 ) >та20 . Перемешивание щелочно- ашоми-нртного раствора осуществляется воздухом . Нагрей раствора производится за счет экзотермического процесса растьорепм алюминиевого лома. Время растворения балансового количества алюминиевого лома состапляет 5 часов .

Выделение гидроксида алюмшшг из щелечно-алюминатного раствора и его промывка осуществляется п.) хорошо отработанной технологии глиноземного прогь .одства. Выбор технологического оборудова!шя определяется только производительностью по основному продукту.

Термический аппарат «СИН-б» пспольт'ется для термической обработки гидроксида алюминия па кперпюм носителе в фонтанирующем слое. В этом агшаратс совмещаются процесс су1пкп гидроксида алюминия и его термической обработки.

На основании лабораторных и промышленных исследований составлена спецификация промыгаешгого • оборудования и рг работай промышленный регламент установки гидрохимической переработки промылшенных и бытовых алгомш.иееых отходов.

б. Бизнес план

В бизнес плане рассмотрена гидрохимическая переработка алюминиевых отходов (430 то1ш/год.). По разработанной технологии алюминиевый отход растгоряется щелочным раствором с последующей переработкой алюминатного раствора с выделением гидроксида агаомшнш и перерабс?гкои его по традиционгой технологии с получением алюмшпм. Гидрохимическая технология позволяет на базе современного оборудования, при минимальном энергопотреблении и минимуме капитальных затрат организовать выпуск различных видов

1-16-

I_

технических продуктов, что определяете.! маркетинговыми исследованиями рынка.

Основные выводы

1. Созданная гидрохимическая установка имеет замкнутый технологический цикл и Позволяет перерабатывать втори-иый алшмшшй, который • в настоящее время находится в отвалах. Новая технолопш характеризуется тем, что гидрохимическая .переработка промышленных и бытовых отводов обладает как надежными технологическим , так,и высокими экономическими показателями. Надежность в достижении проекшых показателей по переработке отходов основывается на проверенных в промышя-"чностн технологических решениях и устойчиво работающим оборудовании в технологии производства глинозема пр» переработав бокситового сырья.

Высокие, экономические показатели при работе установки достигаются в результате комплексной переработки отходов, низких капитальных затрат и быстрой • окупаемостью вложенных инвестиций.

2. На основшши выполненных исследований разработана аппаратурно-технологическая схема переработки отходов, которая основывается на технологическом цикле с использованием диаграммы №20 - А120э - Н20.

3. На основании обобщения литературных данных и выполненных экспериментов по растворимости гидроксидных соединений АЦОЬГ)3, Ре(ОН)3, М§(ОН>г, Б^ОН}» в щелочных растворах уточнены области устойчивого существовашш соответствующих пщроксидов в зависимости от концентрации Ыа20*у и температуры.

4. На основе комплексной диаграммы Ыа20—А1203—БЮг— СОг—Н20 рассмотрен процесс растворения алюминиевого отхода н определено влияние равновесных концентраций Ыа2СОэ в щелочных растворах и диоксида кремния на условия проведения гидрохимического процесса. Установлено, что количество каустической щелочи, необходимой для растворения алюминия, находящегося в отходе, следует рассчитывать по формуле: ^О^-чющ- N«,0*— НагОртаДОЮ,,)—N»0 (1<»2С03) — N«0,^.,.

5. Предложена модель гидрохимического растворения алюминиевого сплава щелочным растьором. Изучена кинетика процесса и влияние концентрации щолоччого растьора, температуры и продолжительности на скорость химического взаимодействия компонентов алюминиевого сплава с гидроксильными ионами. Аналитическим методом получено кинетическое уравнение: • .

[Т- 40]/ 10 Слцо, => 8 »10 «Слои •1*2 для расчета скорости гидрохимического процесса.

6. Выполненный термодинамический и экспериментальный анализ процесса растворимости гидроагаомината мапшя в щелочно-алюминатных растворах с конце1лрацией от 5 до 190 г/л N(12Оку позволил установить, что гндроалюмщтт • магния при температуре 25-95°С практически нераствор1ш з данном диапазоне температур к концентраций щелочного раствора.

7. На основаппи проведенных экспериментов устанотг :ио, что скорость химического взаимодействия 1^(011)2 с атомипапшм раствором (50 — 100 г/л АТ^Оз) увеличивается с повышением температуры от 50 до 95°С. Анализ кинетических кривых показывает, что независимо от температуры синтеза, процесс взаимодействия пщрсксида мапшя с агоомютатпым раствором протекает по закономерностам диффузионной кинетики. На основании темперагфпой зависимости, графическим путем, исходя, из уравнетш Арреинуса определено значите энергии активации процесса.

8. Выполненные промышленные эксперименты подтвердили лабораторные данные, и пс зволнли определить оптимальную область получения щелочпо-алюмшкшшх растворов. На основании лабораторных и промышленных исследовании разработан промышленный регламент установи! гидрохимической переработки промышленных и бытовых алюминиевых огходов.

Основиос содержание диссертации изложен«) в работах: 1. В.Я. Абрамов, А.И. Алексеев, О.В. Кулинпч Исследовшше особенностей промывки фосфогппса . в п^огочиодвижущемся слое материала.// В кн: Технология мхшерагъных удобрений. Межвузовский сборник трудов.-Л.: изд. ЛТИим Ленсовета, 1981, с. 75-82.

2 А.И. Алексеев, Л.Д. Баринова, НЛ.Рогачева, О.В.Кулинич Термодинамические величины двойных карбонатных солей K2C0jMgC03nH20 // ЖПХ.-1984.-т.62*№ 6, с. 1261-1266.

3. А.И. Алексеев, Л.Д. Баринова, Н.П.Рогачева, О.В.Кулинич Термодинамический и экспериментальный анализ равновесий в систем j Na20 - CaO - С02 - Н20 // ЖПХ,- 1984 г. т.62 6, с. 12561261

4.' А.И. Алекс~ев, Л.Д. Баринова, Н.П.Рогачева, О.В.Кулинич Экспериментальный и термодинамический анализ условий обра, зовапия двойных карбонатных солей в системе Na20 - CaO — ' Н20 И СЗЛИ. - Л., 1985. -13 с. - Деп .в НИИТЭХИМ,

г. Неркассы, № 1085 хп - 85.

5. А.И. Алексеев, Л.Д. Баринова, Н.П.Рогачева, О.В.Кулинич Термодинамический и экспериментальный выбор высокоактивных реагентов для очистки сточных вод от фтора// В кн. Технология минеральных удобрений: Межвузовский сб. научных трудов ЛТИим Ленсовета.-Л.,1986.-е. 135-142.

6. А.И. Алексеев, В.А. Баранов, Н.П.Рогачева, О.В.Кулинич. Теоретические основы растворения СаО и Ca(OH)j ■ водой // СЗПИ .-Л.,1986.-11с. - Деп. в ВИНИТИ 21.05.86, № 3693- В 86.

7. А.И.Алексеев, В.А. Баранов^ Н.П.Рогачева, О.В.Кулинич. Исследование растворимости СаО и Са(ОН)2 в системе СаО -Н20 // СЗПИ. - Л.,1986г. - 13с,- Деп. в ВИНИТИ 21.05.86, № 3691В 86.

8. А.И. Алексеев, Н.П.Рогачева', О.В.Кулинич. Физико-химические свойства и термодинамические величины гидроалюминатов кальция и магния//СЗПИ.-Л.,1937г.-11с,- Деп.в ВИНИТИ 26.01.87, №582-В 87.

9. А.ИДпексеев, О.В.Кулшшч, Т.Н. Рубяясева. Магниевое обескре-мнившше щелочно-алюмш1апгах растворов // XIV Всесоюзная научно-техническая конференция по технологии неорганических веществ и 'минеральных удобрений, Львов, 1988 г., изд.:

. Львовский химико-техьологический институт, 2с.

10. А.И. Алексеев, Л.Д. Баринова, Н.П. Рогачева, О.В. Кулинич Илюваццонный проект: Техиико-техиологическое' предложение угилизащш алюминиевых отходов//..- СПб, - Dux Net, 1998,123 с.

11. А.И. Алексеев, Л.Д. Баринова, Н.П. ^огачева, О.В. Кушишч Теоретические основы переработки алюмокремиистых отходов// СПб, -Dux Net, 1998,2с. *

СЕ]

12. А.И. Алексеев, Л.Д. Баринова,Н.П. Рогачеиа, О.В. Кулинич. Гидрохимический щгкл переработтси алюмилпйсодержащлх отходов в системе Na20-AL203-H20 // СПб.- Dux Net,. 109?., 7.с: 13 А.И. Алексеев, Л.Д. Барннова,Н.П. Рогачева, О.В. Кулипич Технололгееские основы комплексной утилизации промышленных и бытопых отходов, содержащих аломокремнистые сплавы// СПб.- Chix Net, 1998,2с.

14.0Л.9Сг. Зак.45-70 РГП Ж СШТЬЗ Мооковоккй пр.,26