автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Повышение эффективности производства вторичного криолита из отходов алюминиевых заводов

На правах рукописи УДК 669.713

Гавриленко Людмила Владимировна

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРОИЗВОДСТВА ВТОРИЧНОГО КРИОЛИТА ИЗ ОТХОДОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ЗАВОДОВ

(на примере ОАО БрАЗ компании «РУСАЛ»)

Специальность 05.16.02 " Металлур1ия черных, цветных и редких металлов""

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Иркутск 2005

Работа выполнена на ОАО "Братский алюминиевый завод " компании РУСАЛ

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор А.Н. Баранов

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор С.А. Богидаев

кандидат технических наук А. А. Ефимов

Ведущая организация: «Сибирский научно-исследовательский,

конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности (ОАО СибВАМИ)

Защита состоится «10 » марта 2005 года

на заседании диссертационного совета Д 212.073.02 Иркутского государственного технического университета по адресу: 664074,г. Иркутск, ул. Лермонтова,83.

С диссертацией можно ознакомится в библиотеке ИрГТУ Автореферат разослан «8» февраля 2005г.

Отзывы на автореферат направлять по адресу: 664074. г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Ученый секретарь диссертационного совета, профессор

В.М.Салов

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Алюминиевая промышленность является источником поступления в атмосферу ряда загрязняющих веществ -фтористых и сернистых соединений, пыли, оксида углерода, возгонов каменноугольного пека и др. Это связано с особенностями технологии промышленного получения алюминия, при которой используются такие сырьевые компоненты как глинозем, фтористые соли, нефтяной кокс, каменноугольный пек, которые являются основными источником выбросов вредных, канцерогенных веществ в атмосферу. Современные требования по охране окружающей среды ставят предприятия алюминиевой промышленности в достаточно жесткие рамки по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу. Актуальность вопросов повышения экологической безопасности усугубляется большими масштабами и темпами наращивания мощностей по производству алюминия. В настоящее время на всех отечественных алюминиевых заводах с самообжигающимся анодом извлечение особо опасных выбросов фтористых соединении осуществляется в цехах производства фтористых солей (ПФС). В результате переработки угольной пены в цехе ПФС методом флотации получают флотационный криолит. При очистке газовых выбросов путем абсорбции фтористого водорода содо-бикарбонатным способом получают регенерированный криолит. Из флотационного и регенерированного криолита после фильтрации и сушки получают вторичный криолит, который используется в качестве добавок в криолит глиноземные расплавы в электролизных цехах производства вторичного алюминия. Применяемая технология флотационного извлечения криолита в механических флотомашинах не обеспечивает полноты извлечения фтора, поэтому в углерод содержащем продукте флотации содержится высокая концентрация фтора, что не позволяет его использовать в производстве и он складируется на шламовых полях. Получаемый содобикарбонатным методом регенерированный криолит имеет высокое криолитовое отношение и загрязнен соединениями серы, что приводит к снижению эффективности электролизного производства. Поэтому электролизные цеха вынуждены использовать в качестве добавок фтористый алюминии для снижения криолитового отношения электролита. В связи с этим повышение качества получаемого вторичного криолита и снижения фтористых соединений в отходах алюминиевого производства является актуальной задачей, которая позволит повысить эффективность производства алюминия.

Целью диссертационной работы является совершенствование

технологии извлечения фторидов из всех отходов электролизного производства и получение высококачественного вторичного криолита, отвечающего современным требованиям электролизного производства алюминия.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- разработка технологии флотации шламов газоочистки с получением фтор-глиноземного концентрата;

совершенствование технологии флотации угольной пены с применением колонных флогомашин;

- изучение возможности извлечения фтористых соединении из лежалых отходов шламовых полей с применением колонной флотации;

- усовершенствовании технологии выведения сульфатов из растворов I азоочистки,

- разработка новой технологии отмывки регенерированного криолита;

- изучение возможности получения плавиковой кислоты при очистке

газов и использование ее для очистки растворопроводов и получения низкомодульного криолита или фтористого алюминия.

Объектом исследования были выбраны отходы Братского алюминиевого завода и совершенствование технологии производства вторичного криолита осуществлялось в цехе ПФС БрАЗа.

Методы исследований. В работе для решения поставленных задач использовались современные физико-химические методы анализа с привлечением установленных ГОСТом методик при современном метрологическом обеспечении ЦЗЛ БрАЗа, химико-аналитических служб Сиб. ВАМИ, и института геохимии А.Н.Р.Ф. Лабораторные и полупромышленные исследования по флотации проводились в лабораториях ИрГТУ и Забайкальского ГОКа.

Достоверность научных положений, выводов и заключений обусловлена применением современных способов контроля указанных в методах исследовании и результатами практической реализации предложенных решений.

Научная новизна работы заключается в том, что на основе изучения химического, гранулометрического, фазового состава отходов алюминиевого производства и проведения исследовании впервые:

- установлена возможность флотационного отделения криолита и глинозема из шламов газоочистки электролизного производства;

- получено повышение эффективности извлечения фтористых солей от углеродсодержащего продукта в пневматических флотационных машинах (колонных аппаратах) по сравнению с механическими флотамашинами;

- предложено для вывода сульфатов из растворов газоочистки использовать для их предварительного охлаждения естественный холод;

показана возможность очистки электролизных газов водой с получения плавиковой кислоты на существующем оборудовании с применением новых ингибиторов коррозии на основе оксазолидинов;

достигнуто снижение сульфатов и повышение фтора в регенерированном криолите при отмывке его конденсатом после при оптимальной температуре, времени перемешивания и с I епени разбавления

По результатам проведенных исследований получено 2 патента на изобретение по выделению из растворов газоочистки.

Практическая значимость и реализации результатов работы. На

основании проведенных исследований разработаны:

процесс получения фторглиноземного концентрата из шламов газоочистки позволяющий снизить на 2840 т/год объемы отходов на шламовых полях;

- технология флотации угольной пены в колонных аппаратах, позволившая снизить содержание фтора с 7,95 до 6,5% в углеродсодержащем продукте, складируемом на шламовых полях;

- процесс отмывки регенерированного криолита от сульфатов и получение вторичного криолита с повышенным содержанием фтора, что позволяет повысить эффективность электролизного производства.

Внедрение разработанных мероприятии на Братском алюминиевом заводе позволило повысить эффективность производства вторичного криолита, снизить потери фтора в окружающую среду с экономическим эффектом 39,8 млн. руб. в год.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных конференциях «Алюминий Сибири» Красноярск 2003,2004 г. г. Научно-практических конференциях СибВАМИ 2003,2004, Международной конференции «Металлургия 21 века» Красноярск 2003, Межрегиональной конференции, Братск: БрГТУ 2002-2004 г. Всего по теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 патента.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, трех глав, заключения, списка литературы и приложения. Работа изложена на 140 стр. машинописного текста, содержит 29 рис. и 44 табл.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность и практическая ценность диссертационной темы, формулируется цель работы, научная новизна и практическая значимость работы.

В первой главе выполнен анализ современного состояния извлечения фтористых солей из отходов алюминиевого производства. При флотации угольной пены получают флотационный криолит. В результате очистки электролизных газов получают регенрированный криолит. Вторичный криолит получают при смешивании флотационного и регенерированного криолита и после фильтрации и сушки его используют в электролизном производстве. Флотация угольной пены на алюминиевых заводах осуществляется в механических флотационных машинах. Углеродсодержащий продукт после флотации содержит до 9% фтора и складируется на шламовых полях. На шламовых полях алюминиевых заводов скопилось большое количество углеродсодержащих продуктов, которые можно было бы использовать для сжигания на ТЭЦ, однако этому препятствует высокое содержание фтора. Проведенный анализ показал, что для повышения эффективности флотационного отделения фтористых солей из угольной пены, шламов газоочистки и из лежалых шламовых полей возможно применение пневматических флотационных машин. Из них

наиболее перспективными и легко реализуемыми в промышленности являются колонные аппараты В настоящее время теория и практика работы колонных аппаратов глубоко разработана в трудах СБ., Леонова, СБ. Полонского и др. и они апробированы при переработке цветных и благородных металлов. Однако для флотации техногенного фторуглеродсодержащего сырья они не применялись и нами была поставлена задача провести научно-исследовательские работы по разработке технологии флотации твердых отходов алюминиевых производств и замене устаревших механических флоюмашин на колонные аппараты при получении флотационного криолита на алюминиевых заводах. Полученный флотационный криолит смешивается с регенерированным криолитом и направляется на филы рацию и сушку в результате чего получатся вторичный криолит.

Производство регенерированного криолита на алюминиевых заводах осуществляется в результате абсорбции HF раствором и получение

регенерированного криолита по реакциям:

12КаР+21,5Ыа20А120з+9КаНС0з=2ЫазА1Рй+9Ыа2С0з+4,5Н20 (2)

Анализ опыта работы по получению регенерированного криолита показал, что большой проблемой является загрязнение его сульфатами, которые образуются при очистке электролизных газов содовым раствором по реакции:

S02+l/202 + Na2C03=Na2S04+C02 (3)

В настоящее время на алюминиевых заводах используют нефтекокс для получения анодной массы с высоким содержанием серы. В результате чего в газоочистке по реакции (3) образуются сульфаты и в растворах газоочистки содержание сульфат ионов достигает 80 г/л, что приводит к соосаждению их при получении регенерированного криолита по реакции (2). Вторичный криолит с высоким содержанием сульфатов при использовании его в электролизном производстве алюминия снижает технико- экономические показатели (снижение выхода по току, повышенный расход фтористого алюминия). Для вывода сульфатов из растворов газоочистки в СибВАМИ разработана технология выведения сульфатов путем охлаждения растворов газоочистки. Данная технология применяется на Братском алюминиевом заводе, однако нуждается в доработке и дальнейшем совершенствовании. Высокое солесодержание в растворах газоочистки приводит к интенсивному зарастанию растворопроводов солевыми отложениями, что приводит к снижению производительности пенных аппаратов и снижению эффективности получения вторичного криолита Проведено теоретическое обоснование возможности промывки растворопроводов плавиковой кислотой, которая может быть получена при очистке электролизных газов водой. В настоящее время в производстве алюминия происходит переход на кислые электролиты, что приводит к повышению выхода по току, а для снижения криолитового отношения в производстве алюминия приходится добавлять фтористый алюминий. Для toi о, чтобы снизить использование

фтористых солей необходимо получать регенерированный криолит с низким криолитовым отношением или получать регенерированный фтористый алюминий, а это возможно при работе на кислых растворах. В связи с этим, для повышения эффективности производства регенерированных фтористых солей нами поставлена задача по разработке процессов по повышению качества получаемого регенерированного из газообразных отходов алюминиевых заводов.

Во второй главе приведены результаты исследовании по усовершенствованию технологии извлечения фтористых соединении из отходов алюминиевого производства. Исследования по повышению эффективности извлечения фтористых соединении из твердых отходов, Братского алюминиевого завода проводились на следующих объектах: угольная пена, хвосты флотации угольной пены, шламы газоочистки, лежалые шламы со шламовых полей. Исследования по получению фторглиноземного концентрата (ФГК) и углеродсодержащего продукта из шламов газоочистки проводили на пробе сырья , содержащей 60,48% - С, 16,03% - Б, 11,36% - А120,, 1,37% - Ре203, 0,5% - 8Ю2.

Опыты проводились по схеме флотации шламов, представленной на рис. 1. В качестве реагента используется смесь керосина с сосновым маслом в соотношении 10:1.

Исходная проба

Репульпация

Ж:Т= 10-15:1

I

Реагент - 2,7 кг/т Основная флотация

* * Хвосты

Перечистка

ФГК продукт 1

Рис. 1. Схема флотации шламов газоочистки Сухой готовый фторглиноземный концентрат содержащий в % : F -более 34; AI2O3 - более 40; С - 3,5; смешивается с флотационным и регенерированным криолитом (рис.3) и направляется на получение вторичного криолита. Химический состав угольной пены на момент проведения исследований содержал в %: F - 29-34; Na — 15-18; AI - 10-13; Ca - 0,8-1,5; Mg - 0,2-0,5; Si02 - 0,2-0,5; Fe203 - 0,2-0,8; С - 28-30. По существующей технологии обогащение угольной пены на БрАЗе осуществляется методом обратной флотации и включает основную контрольную и перечистную операцию в 26 имперлерных флотомашинах ФМ-04М. Флотационный криолит является камерным продуктом и содержит в %: F - не менее 44%; Na - не более 30; AI - более 12; С - 1,5; Si02 - 0,9; hc:03 - 0,6. Пенный углеродсодержащий продукт содержит в % F - 8,8; Na -

6,7, AI - 5,7, Са - 0,7; Mg 0,5; Si02 -0,25; Fe203-1,6; S04- 0,5; С - 72,1 и направляется на шламовое поле. Проведенные результаты ситового анализа угольных шламов приведены в табл.2.

Таблица 2.

Результаты ситового анализа угольных шламов с распределением F и С по классам крупности

Технологическая схема флотации шламов в колонных аппаратах

Анализ табл.2, показывает, что в исследуемой пробе преобладает класс -0,5+0 мм. составляющий 86% от массы всей пробы, а класс -2+0,25 мм не

подлежит дообогащению, т.к. содержание F в нем не более 7%, а содержание С - не менее 80%, что соответствует техническим условиям технологии производства фтористых солей. Содержание F и С в классе -0,25+0 мм превышает допустимые пределы и возможно дополнительное обогащение данного класса в пневматических колонных аппаратах, которые в отличии от импеллерных флотомашин механического типа создают идеальные условия турбулентного перемешивания, что позволяет повысить эффективность извлечения ценного компонента. На рис.2 представлена схема обогащения шламов хвостохранилища, которая отличается отсутствием стадии измельчения и классификации, поскольку лежалые хвосты шламового поля изначально имеют флотационную крупность. В ходе промышленных испытаний опробовались различные режимы флотации с использованием стандартной реагентной смеси (керосин + сосновое масло). Кроме того, опробовались различные точки подачи реагента. В табл. 3 представлены результаты промышленных испытаний по флотации шламовых полей.

Таблица 3

Результаты флотации усредненных и локальных шламов в колонных

аппаратах

№ п/п Наименование продукта Содержание, % в усредненных шламах Содержание, % в локальных шламах

С Р Углерод Фтор

1 Исходный 46.5 23.6 32.3 29.25

2 Концентрат 22.5 33,8 1.78 43,8

3 Хвосты 68,6 12,99 73,6 9,99

Как видно из табл. 3, локальные лежалые шламы флотируются с помощью колонных аппаратов с получением практически товарного криолитового концентрата. В усредненных шламах получить высококачественный концентрат не удалось, это связано с необходимостью дополнительной предварительной обработкой шламов для раскрытия фтора .

В третьей главе рассмотрены вопросы по совершенствованию технологии регенерации фтора из отходящих газов алюминиевого производства. Объектом исследования являлись отходящие газы электролизных цехов Братского алюминиевого завода. На рис. 3 приведена схема получения вторичного криолита включающая получение регенрационного криолита смешивание его с флотационным, фильтрацию сушку и использование в электролизном производстве. Отходящие газы из электролизеров после очистки в электрофильтрах и пенных аппаратах содержат от 6-15 г/л взвешанных веществ (углеродсодержащих шламов). Осветление их осуществляется в сгустителях не удовлетворительо. Для повышения скорости осаждения шламов проведены исследования по выбору оптимальных флокулянтов. Результаты предварительных исследований показали, что наибольшим эффектом в процессе осветления растворов газоочистки из товарных продуктов группы Л1с1аг (Германия) обладают

флокулянты Alelar. Исследования отечественных флокулянтов ПАА (гелевый) и ВПК-402 не дали удовлетворительных результатов. Расход ВПК-402 требуется 20 г/м3; ПАА-10-12 г/м3. Оптимальная доза флокулянта Алклар 600 составляет 1-2 г/м ; при этом скорость осаждения составляет 10,4 м/час; остаточное содержание твердой фазы - не более 0,1 г/л. Применение флокулянта Алклар-600 для осветления растворов газоочистки в промышленных масштабах в цехе ПФС БрАЗА позволило снизить содержание углерода в регенерированном криолите с 1.4 до 0.8 %.

Получение криолита из фторсодобикарбонатных растворов производится путем осаждения алюминатом натрия по реакции (2). Недостатком этой технологии является получение криолита с высоким содержанием сульфата натрия, который адсобируется или совместно кристаллизуется с натриевым криолитом из растворов газоочистки. Сульфат натрия образуется при взаимодействий окислов серы содержащихся в отходящих газах, с кальцинированной содой поступающей в виде раствора на орошение в пенный аппарат по реакции (3). Для удаления сульфатов из растворов на Братском алюминиевом заводе применяется установка вывода сульфатов. Недостатком данного способа является высокая энэргоемкость процесса, связанная с получением искусственного холода. В связи с этим нами разработана схема вывода сульфата натрия с использованием естественного холода. Способ кристаллизации состоит в том, что в зимний период охлаждение раствора осуществляется атмосферным воздухом первоначально в трубопроводах, вынесенных за пределы здания, в режиме циркуляции до t=8°C, затем в кристаллизаторах непосредственной поддувкой холодным воздухом с помощью вентилятора, а далее по существующей схеме. Однако в летний период сульфаты накапливаются в растворах газоочистки до 80 г/л что приводит к снижению качества получаемого криолита и зарастанию растворопроводов на газоочистке.

Для очистки растворопроводов от солевых отложений проведены промышленные испытания на одной из газоочисток БрАЗа с получением плавиковой кислоты при очистке электролизных газов водой. Проведенные промышленные испытания показали возможность получения 14% плавиковой кислоты, которая применялась для снятия солевых отложений и позволила на 20% повысить пропускную способность трубопроводов. В перспективе полученная плавиковая кислота может быть использована для получения регенерированного фтористого алюминия. Плавиковая кислота, к обладает высокой реакционной способностью по отношению к металлам и их окислам. Для защиты оборудования выполненного из стали Ст-3 от коррозии при очистке газов в воду добавлялся ингибитор коррозии изготовленный на основе оксазолидинов, который эффективно защищает сталь от коррозии и не препятствует растворению солевых отложении. При скорости коррозии стали в плавиковой кислоте 0,36 мм/год. Защитный эффект применяемого ингибитора составляет 98,75 %.

Рис.3 Технологическая схема получения вторичного криолита на БрАЗе.

(На схеме приведены удельные расходы на 1 тонну алюминия)

Рекуперированный криолиг получаемый из растворов газоочистки с высоким содержанием сульфатов содержит до 10% №280г(. В настоящее время процесс электролиза ведется на кислых электролитах и для снижения криолитового отношения на 1 тонну алюминия расходуется 35 кг фтористого алюминия (Рис.3. ) При использовании регенерированного криолита с высоким содержанием сульфатов происходит повышенный расход в результате протекания в элекфолизере реакции.

3№2804+ 2А1Р3+ 2СО =6№Р + АЬ203+ ЗС02 + ЗБОг (4)

По этому в настоящее время остро стоит вопрос по снижению сульфатов во вторичном криолите Нами проведены исследования в цехе ПФС по отмывке регенерированного криолита водой. Существующая технология кристаллизации криолита включает в себя кристаллизацию в реакторе, сгущение и фильтрацию (рис 3.). Предлагаемая новая технология включает в себя дополнительную операцию отмывки, которая производится в сгустителе при подаче туда пульпы регенерированного криолита и чистой воды в качестве которой нами предложено использовать конденсат от подогрева растворов в реакторе варки криолита На процесс отмывки оказывает влияние разбавление пульпы регенерированного криолита, температура отмывки и время отмывки. Исследования по оптимизации режимов отмывки проводились в промышленных условиях. Пульпа криолита направлялась в реактор с мешалкой, где она разбавлялась конденсатом до различной степени разбавления R =Ж:Т, перемешивалась в течении определенного времени, раствором подогретым до различной температуры.

Рис 4 Зависимость степени отмывки сульфатов в % из регенерированного криолита от времени перемешивания пульпы с конденсатом

Таблица 4

Результаты отмывки сульфатов из регенерированного криолита при степени разбавления 7 и времени отмывки 60 мин.

Температура отмывки

Рис.5 Зависимость степени отмывки сульфатов (ряд.1) и фторидов (ряд 2) от температуры отмывки в °С.

содержания

Па рис 4. приведена зависимость степени отмывки (С„) сульфатов конденсатом от времени перемешивания (Т) с пульпой при разбавлении Т:Ж= 1:7, температуре раствора 85 °С. Эта зависимость в интервале от 30 до 90 мин.описывается линейным уравнением:

С0= 39,624+0,4215 Т (5)

С увеличением времени перемешивания степень отмывки взрастает, однако коэффициент корреляции R=0,64 свидетельствует о слабой линейной зависимости, что вероятно объясняется влиянием других не учитывемых нами факторов в процессе проведения промышленных испытаниях. Оптимальное время промывки 60 мин. выбрано нами с учетом содержания фтора в регенерированном криолите (рис.6).

Время отмывки

Рис. 6 Влияние времени отмывки на степень С0 (1) и повышение F% (2)

После 1 час промывки содержание фтора начинает снижатся , что свидетельствует о растворении фтористых солей. Как следует из табл.4 и рис. 5 оптимальные условия отмывки сульфатов от регенерированного криолита достигаются при степени разбавления осадка конденсатом 1:7, времени отмывки 1 час и температуре 80-84°С. При этом достигается степень отмывки от сульфатов 79.9% при повышении фтора на 18%. Внедрение отмывки в цехе снизило содержание сульфатов во вторичном криолите на

4,2%, что расход фтористого алюминия в

электролизном производстве на 624,7 т/год.

выводы

Анализ современных способов получения вторичного криолита из отходов алюминиевых производств и в результате выполненных исследований

1 Разработана и внедрена технология флотации шламов газоочистки с нотучепием фторглино немного концентрата, что позволило снизить на 2840 т юд твердых отходов на шламовое поле и получить дополнительно 1749

вторичного криолита

2 11рименение колонных аппаратов при флотации угольной пены позволило снизить содержание фтора в хвостах флотации на 0,85% и допочнительно почучть 365,9 т/год вторичного криолита.

3 Применение флокулянта Алклар-600 при осветлении растворов

позволило снизить содержание углерода в регенерированном криолите на 0 6%

4 Внедрение упрощенной схемы отмывки регенерировнного криолита

содержание сульфатов в пересчете на сульфат натрия на 4,2%, что позволило в электролизном производстве снизить расход фторида атюминия на 626,4 т/год

5 Для удаления сульфатов из растворов газоочистки предложен новый способ выведения сульфатов с использованием естественного холода

6 Результаты работы освоены и внедрены в цехе ПФС Братского алюминиевого завода, что позволило повысить эффективность производства вторичного криолита из отходов алюминиевого производства с годовым

эффектом 39,8 млн руб ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНО

1 Моисеев В Н , Кошик И М , Гавриленко Л В , Фефелов Ю В //Патент РФ 2064891 Способ выделения сульфата натрия из растворов газоочистки э юкгропи 1Ическо] о производства алюминия Зарегестрированно в Гос реестре изобр 10 08 96 г

2 Ьаранцев А Г, 1 авритенко JIB, Чупров В В// Патент РФ 2215689 Способ

натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия / Зарегестрированно в Гос реестре изобр 30 07 2001г

3 Схема флотации угольной пены на аппаратах колонного типа // Охрана окружающей среды в муниципальных образованиях на современном этапе Материа'ты межрегиональной научно-практической конференции -Братск БрГТУ, 2002-С 176-177

4 Саламагов В И, Гавриленко Л В Лабораторно-промышленные испытания фтокулянтов "Praestd" 2540 и 2350 при осветление суспензии газоочистки БрАЗа // O6oi ащение руд Сборник научных трудов - Иркутск ИрГТУ, 2002 - С 63-64

5 Баранов АН, II И Янченко, Л В Гаврипенко Оценка риска последствий применения модифицированною шгисм электролита для объектов окружающей среды ЬрГТУ, Братск, 2002 8с -Деп в ВИНИТ И 03 12 2002, №2078-В2002

6 Баранов АН, Янченко II И Гавриленко JI В Прогноз уровня загрязнения 1и1ием при локачьном испольювании литиевых добавок /БрГТУ, Братск, 2002-14с -/leu в ВИНИ I И 03 12 2002, №2077-В2002

OS. и

7. Гавриленко Л.В., Баранов Л.Н. Усовершенствование технологии извлечения криолит и! угольной пены алюминиевых производств // Электрометаллургия четких мешллов' Сборник научных трудов. - Иркутск, ОАО «СибВЛМИ», 2003. -

8. Баранов А Я.. Гавриленко Л.В.. Гусева ЕА, Красноперов А.Н. Применение ингибиторов коррозии в производстве фтористых солей на алюминиевых заводах // Л|ек|ромегаллургия легких металлов: Сборник научных трудов. - Иркутск, ОАО '(СибВЛМИ». 2003 -С.41-42..

9. Баранов А.Н., Верхозина В.А. Всрхозина Е.В., Гавриленко Л. В., Гусева Е. А. Удаление сульфашв из растворов газоочистки алюминиевых заводов с использованием микроорганизмов // «Алюминий Сибири -2003». Сб. науч. Статей.-Красноярек, Бона компании, 2003.- С. 25 - 26.

10. Седых В.И., Ершов П. Р., Никаноров А. В., Гавриленко Л. В. Совершено кование |ехноло!ии переработки угольной пены алюминиевого проитодства '/ Тезисы доклада 2-й международной конференции "Металлургия цветных и редких металлов "(9-12 сентября 2003г. - Красноярск.). С. 125-127.

11. Баранов А.Н.. Вахромеев А.Г., Янченко Н.И., Гавриленко Л.В. Решение

проблем в производстве алюминия за счет применения литиевых сое шнений. полученных из гидроминеральных растворов // Вестник ИрГТУ: Научный журнал Выпуск 2. Иркутск. ИрГТУ, 2003 - С. 59-60. 12 Гавриленко Л.В.. Гусева Е.А., Янченко Н.И. Разработка новой

технологи снятия солевых отложений в растворопроводах газоочистки Сборник научных трудов: Естественные и технические науки Социально-гуманитарные и экономические науки.- Ангарск, АГТА, 2003.-376с.

А.Н., Янченко Н.И., Гавриленко Л.В. К вопросу о загрязнении при локальном использовании литиевых добавок // Тезисы научно-практической конференции тезисы докладов молодых ученых и специалистов алюминиевой промышленности.- Иркутск, ОАО "СУЛЛ-Холлиш », 2003.-С.27-29.

14 Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Янченко Н.И., Гусева Е.А. К вопросу о шламовых полей алюминиевых заводов// «Алюминий Сибири-2004» Сб научных статей.- Красноярск. «Бона компании», 2004. - С. 299300

Гавриленко Л.В., Гусева Е.А., Майзель И.Н., Красноперов А.Н., Тананайко А.В. Новая технология очистки трубопроводов в газоочистке алюминиевых заводов// «Алюминий Сибири-2004» Сб. научных статей.-Красноярск. «Бона компании», 2004. - С 297-298.

16. Гавриленко Л В., Гавриленко А.А. Колонная флотация угольной пены на БрАЗе межрегиональной научно-практической конференции. - Братск, Бр1 ГУ, 2004,-С.147-148.

17 В.И., Гавриленко Л.В. О некоторых условиях применения в

процессах обезвоживания и промывки красных шламов // Обогащение руд.

Ирку кк 2002.-С 74-78._

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Усл. печ JI 1.0 Уч-изд.л 1.0 1 ираж 100 экз Зак. №06506 от 26.12.2001 Иркутакий ~ юсу lapci венный 1ехнический университет. 664074, Иркутск. ул.Лермонтова, О &

Введение

1 .АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПРОБЛЕМЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФТОРИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ОТХОДОВ

АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

1.1. Механизм образования и объемы фтористых соединений в отходах алюминиевых производств

1.2. Способы извлечения фторидов из твердых отходов алюминиевых производств 13 1.3 Анализ современного состояния теории и практики применения флотационных аппаратов в процессе флотации 17 1.4. Способы извлечения фтористых соединений из газообразных отходов алюминиевых производств

1.5 Обзор существующей технологии очистки газов в производстве алюминия

1.6 Современное состояние производства вторичного криолита на отечественных алюминиевых заводах

1.6.1 Теоретические основы новой технологии очистки газов в производстве алюминия с получением плавиковой кислоты

1.6.2 Производство плавиковой кислоты и ее свойства

1.6.3 Производство фтористого алюминия, натрия и лития и их свойства

Выводы

2. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ ФЛОТАЦИОННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ ФТОРИСТЫХ СОЕДИНЕНИЙ ИЗ ТВЕРДЫХ ОТХОДОВ АЛЮМИНИЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ

2.1. Характеристика объектов исследования и применяемые методы исследований

2.2 Изучение гранулометрического состава угольных шламов

2.3 Определение зольности угольных шламов

2.4 Определение плотности угольных шламов

2.5. Исследования по флотируемости отходов с шламовых полей

2.6. Исследования по флотации шламов газоочистки

2.6.1. Лабораторные исследования по обогащению малой технологической пробы сырья

2.6.2. Полупромышленные испытания по обогащению представительной пробы сырья

2.6.3. Проверка влияния степени измельчения на показатели обогащения

2.6.4 Влияние плотностного режима на технологические показатели

2.6.5 Влияние соотношения смеси реагентов на показатели обогащения

2.6.6 Изучение возможности замены реагентов собирателей на более дешевые и экологически менее опасные

2.6.7 Уточнение влияния на процесс точек подачи реагентов

2.6.8 Влияние депрессоров и регуляторов среды на показатели флотации

2.6.9 Проверка вариантов схем обогащения 73 2.6.10. Очистка ФГК методом электромагнитной сепарации 78 2.6.11 Доводка углеродсодержащих продуктов

2.7 Анализ результатов исследований и их обработка

2.8 Промышленные испытания флотации шламов газоочистки Выводы

3. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СОВЕРШЕНСТВОВАНИЮ ТЕХНОЛОГИИ РЕГЕНЕРАЦИИ ФТОРА ИЗ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА

3.1. Характеристика технологии регенерации фтора и объемы газовых выбросов

3.2. Исследования по выбору флокулянтов для осаждения шламов газоочистки.

3.3 Отмывка регенерированного криолита от сульфатов.

3.4 Совершенствование технологии вывода сульфатов из растворов газоочистки :

3.5. Исследования по растворению солевых отложений в плавиковой кислоте и защите металлов от коррозии.

Алюминиевая промышленность является источником поступления в атмосферу ряда загрязняющих веществ - фтористых и сернистых соединений, пыли, оксида углерода, возгонов каменноугольного пека и др. Это связано с особенностями технологии промышленного получения алюминия, при которой используются такие сырьевые компоненты как глинозем, фтористые соли, нефтяной кокс, каменноугольный пек, являющиеся основными источниками выбросов вредных, канцерогенных веществ в атмосферу. Современные требования по охране окружающей среды ставят предприятия алюминиевой промышленности в достаточно жесткие рамки по выбросам загрязняющих веществ в атмосферу. Актуальность вопросов повышения экологической безопасности усугубляется большими масштабами и темпами наращивания мощностей по производству алюминия. В настоящее время на всех отечественных алюминиевых заводах с самообжигающимся анодом извлечение особо опасных выбросов фтористых соединении осуществляется в цехах производства фтористых солей (ПФС). В результате переработки угольной пены в цехе ПФС методом флотации получают флотационный криолит. При очистке газовых выбросов путем абсорбции фтористого водорода содобикарбонатным способом получают регенерированный криолит. Из флотационного и регенерированного криолита после фильтрации и сушки получают вторичный криолит, который используется в качестве добавок в криолит-глиноземные расплавы в электролизных цехах производства алюминия. Применяемая технология флотационного извлечения криолита в механических флотомашинах не обеспечивает полноты обогащения фтора, поэтому в углеродсодержащем продукте флотации высокая концентрация фтора, что не позволяет его использовать в других отраслях промышленности, он складируется на шламовых полях. Получаемый содобикарбонатным методом регенерированный криолит имеет высокое криолитовое отношение и загрязнен соединениями серы, что приводит к снижению эффективности электролизного производства. Поэтому электролизные цеха вынуждены использовать в качестве добавок фтористый алюминий для снижения криолитового отношения электролита. В связи с этим повышение качества получаемого вторичного криолита и снижения фтористых соединений в отходах алюминиевого производства является актуальной задачей, которая позволит повысить эффективность производства алюминия.

Целью диссертационной работы является совершенствование технологии извлечения фторидов из всех отходов электролизного производства и получение высококачественного вторичного криолита, отвечающего современным требованиям электролизного производства алюминия.

Поставленная цель достигается решением следующих задач:

- разработка технологии флотации шламов газоочистки с получением фторглиноземного концентрата;

- совершенствование технологии флотации угольной пены с применением колонных флотомашин;

- изучение возможности извлечения фтористых соединений из лежалых отходов шламовых полей с применением колонной флотации;

- усовершенствование технологии выведения сульфатов из растворов газоочистки;

- разработка новой технологии отмывки регенерированного криолита;

- изучение возможности получения плавиковой кислоты при очистке электролизных газов и использование ее для очистки растворопроводов и получения низкомодульного криолита или фтористого алюминия.

Объектом исследования были выбраны отходы Братского алюминиевого завода, совершенствование технологии производства вторичного криолита осуществлялось в цехе ПФС БрАЗа.

Методы исследований. В работе для решения поставленных задач использовались современные физико-химические методы анализа с привлечением установленных ГОСТом методик при современном метрологическом обеспечении ЦЗЛ БрАЗа, химико-аналитических служб Сиб.ВАМИ, и института геохимии АНРФ. Лабораторные и полупромышленные исследования по флотации проводились в лабораториях ИрГТУ и Забайкальского ГОКа.

Достоверность научных положений, выводов и заключений обусловлена применением современных способов контроля указанных, в методах исследований и результатами практической реализации предложенных решений.

Научная новизна работы заключается в том, что на основе изучения химического, гранулометрического, фазового состава отходов алюминиевого производства и проведения исследований впервые:

- установлена возможность флотационного извлечения криолита и глинозема из шламов газоочистки электролизного производства;

- получено повышение эффективности разделения фтористых солей и углеродсодержащего продукта в пневматических флотационных машинах (колонных аппаратах) по сравнению с механическими флотомашинами;

- предложено для вывода сульфатов из растворов газоочистки использовать для их предварительного охлаждения естественный холод; показана возможность очистки электролизных газов водой с получением плавиковой кислоты на существующем оборудовании с применением новых ингибиторов коррозии на основе оксазолидинов;

- достигнуто снижение сульфатов и повышение концентрации фтора в регенерированном криолите при отмывке его конденсатом после кристаллизации при оптимальной температуре, времени перемешивания и степени разбавления.

По результатам проведенных исследований получено 2 патента на изобретение по выделению сульфата натрия из растворов газоочистки.

Практическая значимость и реализация результатов работы. На основании проведенных исследований разработаны: процесс получения фторглиноземного концентрата из шламов газоочистки, позволяющий снизить на 2840 т/год объемы отходов на шламовых полях;

- технология флотации угольной пены в колонных аппаратах, позволившая снизить содержание фтора с 7,95 до 6,1% в углеродсодержащем продукте, складируемом на шламовых полях;

- отмывка регенерированного криолита от сульфатов и получение вторичного криолита с повышенным содержанием фтора, что позволяет повысить эффективность электролизного производства.

Внедрение разработанных мероприятий на Братском алюминиевом заводе позволило повысить эффективность производства вторичного криолита, снизить потери фтора в окружающую среду и получить экономический эффект 39,8 млн. руб. в год.

Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались и обсуждались на Международных конференциях «Алюминий Сибири» Красноярск 2003,2004 г. г. Научно-практических конференциях СибВАМИ 2003,2004, Международной конференции «Металлургия 21 века» Красноярск 2003, Межрегиональной конференции, Братск: БрГТУ 2002-2004 г. Всего по теме диссертации опубликовано 17 научных работ, в том числе 2 патента.

Выводы

1. Применение флокулянта Алклар-600 при осветлении растворов газоочистки позволило снизить содержание углерода в регенерированном криолите на 0.6%.

2. Внедрение упрощенной схемы отмывки регенерировнного криолита позволило снизить содержание сульфатов в пересчете на сульфат натрия на 4,2%, что позволило в электролизном производстве снизить расход фторида алюминия на 626,4 т/год.

3. Для удаления сульфатов из растворов газоочистки предложен новый способ выведения сульфатов с использованием естественного холода.

4. Для растворения солевых отложений из растворов газоочистки испытана новая технология промывки с получением плавиковой кислоты при очистке газов водой. Для защиты оборудования от коррозии в плавиковой кислоте испытаны новые ингибиторы кислотной коррозии. Предложенная технология позволяет на 20% повысить пропускную способность трубопроводов. Проведенные промышленные испытания показали возможность получения в газоочистке при орошении пенных аппаратов технической водой получения 14% плавиковой кислоты на существующем оборудовании, что в перспективе позволит получать регенерированный фтористый алюминий. Проведенные расчеты показали что при переходе на очистку газов водой вместо содовых растворов экономия по соде составит 25 млн. руб. и трубопроводы не будут зарастать солевыми отложениями.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Анализ современного состояния производства вторичного криолита из отходов алюминиевого производства показал, что при производстве флотационного криолита из угольной пены большое количество фтористых соединений складируется на шламовых полях с хвостами флотации и шламами газоочистки, а при получении регенерационного криолита из отходящих газов электролизного производства получается криолит с высоким содержанием сульфатов и пониженным содержанием фтора. Основные требования к производству вторичного криолита можно сформулировать следующим образом:

-высокий уровень извлечения фтористых соединений, как из твердых отходов, так и из отходящих электролизных газов;

-в связи с переходом электролизного производства на кислые электролиты, необходимо производить вторичный криолит с пониженным содержанием натрия или получать регенерированный фтористый алюминий, так как для поддержания низкого криолитового отношения на тонну производимого алюминия расходуется до 35 кг A1F3, а потребность во вторичном криолите снижается, и алюминиевые заводы вынуждены его складировать или решать проблему с реализацией его на сторону;

-снижать содержание сульфатов во вторичном криолите. В настоящее время в электролизном производстве используется анодная масса с высоким содержанием серы, в результате чего при очистке газов в растворах газоочистки наблюдается повышенное содержание сульфатов, которые при варке криолита осаждаются совместно с криолитом, в результате чего вторичный криолит содержит повышенное содержание сульфатов. Использование в электролизных цехах криолита с повышенным содержанием сульфатов приводит к повышению расхода фтористого алюминия и снижает выход по току алюминия.

2. Проведенные исследования по усовершенствованию технологии флотационного извлечения фтористых соединений из твердых отходов алюминиевого производства позволили повысить извлечение фтористых соединений из угольной пены, шламов газоочистки и лежалых хвостов шламовых полей. В результате проведенных исследований детально изучен химический, гранулометрический и фазовый состав угольной пены и шламовых полей Братского алюминиевого завода, а также определены их энергетические характеристики. При флотации шламов газоочистки выполнен большой комплекс исследований по влиянию на показатели флотации степени измельчения продуктов обогащения, плотность пульпы, реагентный режим. Изучена возможность замены реагентов собирателей на более дешевые и экологически менее опасные. Рассмотрено влияние депрессоров и регуляторов среды на показатели флотации. Проверены на полупромышленной установке различные схемы обогащения. В результате проведенных промышленных испытаний флотации шламов газоочистки разработана и внедрена схема флотации текущих шламов газоочистки. Проведены промышленные испытания лежалых шламов газоочистки с применением колонных машин. Установлено, что для извлечения фтора из лежалых хвостов необходима их дополнительная активация путем пропарки и измельчения. В результате проведенных исследований по флотации шламов установлено, что для флотации угольной пены возможно применение колонных флотомашин, что позволит снизить содержание фтора в хвостах обогащения с 9% до 4,6% и повысить технико-экономические показатели процесса флотации.

3. В результате проведенных исследовании по совершенствованию технологии получения регенерационного криолита решены вопросы снижения углерода в регенерационном криолите путем применения новых эффективных флокулянтов для осаждения шламов газоочистки. Для снижения сульфатов в регенерационном криолите разработана новая технология отмывки с применением конденсата при оптимальных режимах, которая позволила снизить содержание сульфатов во вторичном криолите в 4 раза и повысить содержание фтора с 43 до 49%. Для удаления сульфатов из растворов газоочистки предложен новый способ выведения сульфатов с использованием естественного холода. Для растворения солевых отложений из растворов газоочистки испытана новая технология промывки с получением плавиковой кислоты при очистке газов водой. Для защиты оборудования от коррозии в плавиковой кислоте испытаны новые ингибиторы кислотной коррозии. Предложенная технология позволяет на 20% повысить пропускную способность трубопроводов. Проведенные промышленные испытания показали возможность получения в системе газоочистки при орошении пенных аппаратов технической водой 14% раствор плавиковой кислоты на существующем оборудовании, что в перспективе позволит получать регенерированный фтористый алюминий. Проведенные расчеты показали, что при переходе на очистку газов водой вместо содовых растворов экономия по соде составит 25 млн. руб. и трубопроводы не будут зарастать солевыми отложениями. 4. Результаты работы освоены, и часть из них внедрена на Братском алюминиевом заводе. В результате проведенных исследований в настоящее время впервые реализованы в производстве алюминия следующие технологические процессы :

- получение фторглиноземного концентрата путем флотации шламов газоочистки;

- флотация угольной пены в колонных пневматических флотомашинах ;

- сгущение шламов газоочистки с применением флокулянта Алклар-600;

- удаление сульфатов из регенерированного криолита путем отмывки его пульпы перед фильтрацией конденсатом.

Годовой экономический эффект составил 39,8 млн. руб.

1. Прокопов И.В. Российская алюминиевая промышленность и некоторые современные тенденции развития мирового рынка алюминия//Алюминий Сибири-2004. Сборник докладов X Международной конференции 7-10 сентября 2004г. Красноярск.2004- С.4-16.

2. Аншиц А.Г., Поляков П.В., Кучеренко А.В., и др. Экологические аспекты производства алюминия электролизом.Аналитический обзор.-JI.: ВАМИ, 1990.-89С.

3. Галевский Г.В.,Кулагин Н.М., Минцис М.Я. Экология и утилизация отходов в производстве алюминия-Новосибирск: Наука.-Сибирская издательская фирма РАН,1997.-158 с.

4. Производство алюминия в электролизерах с верхним токоподводом.-Гринберг И.С., Рагозин Л.В., Ефимов А.А. и др. Сп-Б.: Изд-во МАНЭБ.-2003.-299 с.

5. Пурденко Ю.А. Алюминиевая промышленность России: состояние, проблемы и перспективы развития. Вост.-Сиб. книжное изд-во, 1997.- 136 с.

6. Производство алюминия/ Терентьев В.Г., Сысоев А.В., Гринберг И.С. и др. М.: Металлургия, 1997.- 350 с.

7. Куликов Б.П. Технические аспекты экологической безопасности алюминиевого производства на современном этапе/ Сборник докладов 10 международной конференции Алюминий Сибири 2004. Изд-во Бона компании, Красноярск 7-10 сентября С 287-296.

8. Мокрецкий Н.П. Исследование и разработка эффективной технологии регенерации фтора из отходящих газов производства алюминия и фтористых солей. Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н-М. - 1981. -С.28.

9. Ю.Морозова В.А. Разработка рационального способа вывода сульфата натрия из оборотных растворов газоочистки алюминиевых заводов. -Автореферат диссертации на соискание ученой степени к.т.н. 1983. - С.26.

10. П.Истомин С.П., Мясникова С.Г. Пути существенного улучшения экологической обстановки на алюминиевых заводах России.// Международная конференция «Алюминиевая промышленность России и мира в 21-ом веке» -2002.

11. Истомин С.П., Куликов Б.П., Мясникова С.Г. Новые направления в технологии переработки высокодисперсных фторосодержащих отходов производства алюминия.// Цветные металлы. №3 1999 - С.45-47.

12. И.Истомин С.П., Мясникова С.Г. Исследование флотационного способа получения криолита. //Цветные металлы. №3 1999 - С.56-58.

13. Н.Истомин С.П., Веселков В .В., Рагозин Л.В., Куликов Б.П., Мясникова С.Г. Способ получения креолита. // Патент РФ №2140396 от 29.09.97.

14. Истомин С.П., Жирнаков B.C., Минцис М.Я. и др. Способ получения гранулированного креолита. Патент №1650588 от 06.05.89.

15. Курохтин А.Н., Азизов Б.С., Алиджанов Ф.Н., Валиев Ю.Я., Сафиев Х.С. Комплексная переработка и использование отходов производства алюминия и местного минерального сырья. // Цветные металлы №3. 2002. С 67-79.

16. Истомин С.П., Мясникова С.Г. Исследование флотационного способа получения криолита. // Цветные металлы№3 1999-С. 85-89.

17. Полькин С.И., Адамов Э.В. Обогащение руд цветных и редких металлов. М., Недра, 1975. 461 с.

18. Леонов С.Б. XXI Век технологии в области обогащения полезных ископаемых// Вестник ИрГТУ, №1, 1997-СЗ-17.

19. Мещеряков Н.Ф. Кондиционирующие и флотационные аппараты и машины. М.: Недра, 1990.- 237 с.

20. Черных С.И. Создание флотационных машин пневматического типа и опыт их применения на обогатительных фабриках. М.: ЦНИИЦветмет, 1995.- 296 с.

21. Полонский С.Б., Суслов К.В., Никаноров А.В., Ершов П.Р. Теория и практика колонных флотационных аппаратов с нисходящим пульповоздушным потоком. Иркутск: изд-во ИрГТУ.- 2001.

22. Богданов О.С., Суховольская С.Д., Филановский М.Ш. Исследование процесса минерализации поверхности раздела жидкость-воздух при флотации// Вопросы теории флотации. М.:Металлургиздат,1941.- С.8-15.

23. Волкова З.В. Закрепление частиц минералов на поверхности пузырьков при флотации//ЖФХ.- 1940.- T.XIV, №5-6.- С.789-800.

24. Эйгелес М.А. Кинетика минерализации воздушного пузырька во флотационной суспензии// Цветные металлы.- 1940.- №2,- С.10-12.

25. Сазерленд К., Уорк И. Принципы флотации. М.: Металлургиздат, 1958.-412с.

26. Полонский С.Б., Суслов К.В., Никаноров А.В., Ершов П.Р. Теория и практика колонных флотационных аппаратов с нисходящим пульповоздушным потоком, (монография) Иркутск: изд-во ИрГТУ.- 2001, 94 с.

27. Таггарт А.Ф.Справочник по обогащению полезных ископаемых. М., металлургиздат, 1952,372 с.

28. Теории и технология флотации руд/ О.С. Богданов и др. -М. Недра. 1980.-431 с.

29. ЗЫТолькин С.И., Адамов Э.В. Обогащение руд цветных металлов. М. Недра, 1975-481 с.

30. Мещеряков Н.Ф. Флотационные машины. М.,Недра, 1972-248 с.

31. БедраньН. Г. Флотационные машины дл обогащения угля. М., Недра, 1968-374 с.

32. Вили Бьерке. Окружающая среда, здоровье и техника безопасности в алюминиевой промышленности. // Международная конференция «Алюминиевая промышленность России и мира в 21-ом веке» С. 10-15.

33. Вейцер О.И., Минц Д.М. Высокомолекулярные флокулянты в процессах очистки воды. М.: Стройиздат, 1975. - 191с.

34. Айкель Г. Применение высокомолекулярных синтетических полимеров в качестве флокулянтов. -«Глюкауф», 1966,№8-С. 15-20.

35. Чуянов Г.Г. Обезвоживание, пылеулавливание и охрана окружающей среды. Недра, 1987 - 260с.

36. A.C. 556574. МКИ. Способ извлечения фтора из газов/ Мокрецкий Н.П., Б.А. Белов, А.С. Галков от 3.10.75.

37. А.С 789392. Способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевого производства/ В.А Морозова, Э.П. Ржечицкий-Опубл.Б.И.,1980,№ 47.

38. Петров С.И. В.А.Утков, В.Г.Тесля. Переработка углеродфторсодержащих отходов производства алюминия/ Металлургия легких металлов на рубеже веков. Современное состояние и стратегия развития. Международная конференция Россия,Санкт-Петербург, 2001 г.

39. Митрофанов С.И. Исследования полезных ископаемых на обогатимость.-М.: Госгортехиздат, 1962.-529 с.

40. Баранов А.Н., Янченко Н.И., Рунова Е.М. Экологические аспекты применения литиевых добавок в производстве алюминия // Обогащение руд. Сборник научных трудов- Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2002.-С.142-146.

41. Веселков В.В., Зельберг Б.И., Черных А.И. и др. Прикладные аспекты применения литиевых солей в электролизе // Российская и мировая алюминиевая промышленность 21 век. Межд. конф. Иркутск. Июнь 2000 г.Москва, 2000-150 с.

42. Игнатьев О.С. Роль лития в совершенствовании технологии получения алюминия // Научные школы Московского государственного института ( технологического университета) 75 лет : Становление и развитие. М., 1997.-С. 106-110.

43. Галкин Н. П., Зайцев В. Д., Серегин М. Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. М, Атомиздат, 1975, с. 240.

44. Гузь С.И. Производство криолита, фтористого алюминия и фтористого натрия. Изд-во Металлургия,М. 1964- 237 с.

45. Баранов А.Н., Вахромеев А.Г., Коцупало Н.П. и др. Получение литиевых продуктов из сибирских рассолов для экологизации производства алюминия.-Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004.-125 с.

46. Баранов А.Н., Михайлов Б.Н. Защита металлов от коррозии: Учебное пособие.-Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2004.-157с.

47. Баранов А.Н., Ковалюк Е.Н., Берендеева С.С. Исследование ингибирующего действия добавок на основе оксазолидина // Современные технологии и научно-технический прогресс: Тез. докл. научно-техн. конф. -Ангарск, 1997. С. 55.

48. Баранов А.Н., Ковалюк Е.Н., Кухарев Б.Ф., Михайлов Б.Н. Новые ингибиторы травления в процессе электроосаждения цинка // Известия ВУЗов: Цветная металлургия 1998, №3. - С. 53-55.

49. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Гусева Е.А., Красноперов А.Н. Применение ингибиторов коррозии в производстве фтористых солей на алюминиевых заводах // Электрометаллургия легких металлов: Сборник научных трудов. Иркутск. 2003.- С.41 -43.

50. Гавриленко Л.В., Баранов А.Н. Усовершенствование технологии извлечения криолита из угольной пены алюминиевых производств // Электрометаллургия легких металлов: Сборник научных трудов. Иркутск. 2003. -С.43-46.

51. Моисеев В.Н., Кошик И.М., Гавриленко Л.В., Фефелов Ю.В. Способ выделения сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия. А.с. № 2064891 от 10.08.96 г.

52. Гавриленко Л.В. Схема флотации угольной пены на аппаратах колонного типа // Охрана окружающей среды в муниципальных образованиях на современном этапе: Материалы межрегиональной научно-практической конференции. Братск: БрГТУ. 2002.- С. 369.

53. Баранцев А.Г., Гавриленко Л.В., Чупров В.В. Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия. Патент на изобретение № 21-119/527 от 07.10.2002г.

54. Гавриленко Л.В., Баранов А.Н. Усовершенствование технологии извлечения криолита из угольной пены алюминиевых производств // Электрометаллургия легких металлов: Сборник научных трудов. Иркутск. 2003.-С.43.

55. Гавриленко Л.В. Схема флотации угольной пены на аппаратах колонного типа // Охрана окружающей среды в муниципальных образованиях на современном этапе: Материалы межрегиональной научно-практической конференции. Братск: БрГТУ. 2002.- С.

56. Баранцев А.Г., Гавриленко Л.В., Чупров В.В// Патент РФ 2215689. Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия. Зарегестрированно в Гос. реестре изобр. 30.07.2001г.

57. Саламатов В.И., Гавриленко Л.В. Лабораторно-промышленные испытания флокулянтов "Praestd" 2540 и 2350 при осветление суспензии газоочистки БрАЗа // Обогащение руд. Иркутск. 2002-С. 102-105.

58. Гавриленко Л.В., Гавриленко А.А. Колонная флотация угольной пены на БрАЗе/ Материалы межрегиональной научно-практической конференции. Братск: БрГТУ. 2004.- С.72-74.

59. Баранов А.Н., Янченко Н.И., Л.В. Гавриленко Прогноз уровня загрязнения литием при локальном использовании литиевых добавок; Братск. Гос.техн. ун-т,-Братск,2002.-14с.:-Деп.вВИНИТИ.03.12.2002,№20277-В20002.

60. Баранов А.Н., Н.И. Янченко, Л.В. Гавриленко. Оценка риска последствий применения модифицированного литием электролита для объектов окружающей среды. Братск. Гос. техн. ун-т,-Братск,2002.-8с.:-Деп.вВИНИТИ.ОЗ. 12.2002,№20277-В20002.

61. Баранов А. Н., Гусева Е.А., Красноперов А.Н., Гавриленко Л.В. Применение ингибиторов коррозии в производстве фтористых солей // Сб. науч. Тр. Электрометаллургия легких металлов / Иркутск ОАО Саул Холдин ,ОАО Сиб ВАМИ 2003- С. 41 - 42.

62. Баранов А.Н., Верхозина В.А., Верхозина Е.В., Гавриленко Л. В., Гусева Е, А. Удаление сульфатов из растворов газоочистки алюминиевых заводов с использованием микроорганизмов // Сб. науч. Ст. Алюминий Сибири / Красноярск: Бона компании 2003- С. 25 26.

63. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Янченко Н.И., Гусева Е.А. К вопросу о техногенной опасности шламовых полей алюминиевых заводов// Алюминий Сибири-2004 г.: Сб. научн. Статей/ Красноярск: «Бона компании», 2004 г. С. ' 299-300.

64. Ветюков М.М. и др. Электрометаллургия алюминия и магния. М., Металлургия ,1987. 387 с.

65. Химическая энциклопедия: В 5 т.; т. 2: Даффа-Меди/Редкол.: Кнунянц И. Л. (гл. ред.) и др.- М.: Сов.энцикл. 1990.-671 с.

66. Тодес О.М., Себалов В.А., Гольцикер А.Д., Массовая кристаллизация из растворов. Л., Наука, 1984.-398 с.

67. Гельперин Н.И., Носов Г. А., Основы техники фракционной кристаллизации, М., Наука, 1986.-218 с.и v I1. КИННЖСЖИсШ1. РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

68. КОМИТЕТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ПО ПАТЕНТАМ И ТОВАРНЫМ ЗНАКАМ (РОСПАТЕНТ)1. ПАТЕНТ2064891на ИЗОБРЕТЕНИЕ

69. Способ выделения супьФЭта натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия"1. Патентообладатель (ли):

70. Акционерное общество открытоготипа "Братский апюминиеввй завод"1. Автор (авторы):

71. Моисеев Владимир Николаевич, К о ш и к Иосиф Михайлович, Гавриленко Людмила Владимировна и Фе<ъелоо Юрий Николаевич1. Приоритет изобретения8 августа 1 99 4 г

72. Дата поступления заявки в Роспатент8 августа 1 9 9 4 г1. Заявка №94029709

73. Зарегистрирован в Государственном реестре изобретений10 августа 1996г1. ПРЕДСЕДАТЕЛЬ РОСПАТЕНТА44X-B)VKA>) ОЧ-Д'.-Г л Hi,-;ii л п .',o I» г i; I i: п п i:2215689

74. РОССИЙСКИМ Л1СНТСТ1ЮМ rib патентам И тонарным iii.IK.im ii.: ОСПИН,mini I I.: , Cir: no: n iiiKona Российской Федерации, ниедениого к дежчши- I I т.!моря HW2 шла. ныдан i(асгонтий патент па изобретение

75. СПОСОБ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ СУЛЬФАТА НАТРИЯ ИЗ РАСТВОРА ГАЗООЧИСТКИ ЭЛККТРОЛИТИЧКСКОГО ПРОИЗВОДСТВА АЛ ЮМ И 11 ни11<пеIпооС. 1 ;и<пеai>(.iи):

76. Открытое акционерное общество ' Ч)рашскня алюминиевый Лаво<)по -.шике К') 2001121334, д;иа ностиения: .;0.l.i7.2wl Приоритет от 30.07.200! Л(П'ор(ы) изобретения:барану ев с/1лекг,е4 tteoptueSni,сГаврнленко Людмила //) ладимнровна,

77. Чупроd Вениамин к)апилъеви1

78. Патент денст.чуст на псеп крршорпи Риссписм.'! Федерации и лечение 2d чч с 30 июля 2001 с мри ye.umira еткиременноп уплаты пошлины поддержание патента, и си.:с

79. Заре г; '.етри рои;1.! ( н Г<к';.:;>с: че-шом р<ч\ . :чiupe ; с:; a;л А/.к к.,.,. 10 наиирх 200Jг Ml /■■'■'■ Г" '/•''/■' /'"1. Y У A i /' r,v

80. УТВЕРЖДАЮ: Директор по обеспечению производства3»ель1. Акт внедрени

81. С 1997 года в цехе ПФС внедрена технологическая схема осветления фторсодобикарбонатных растворов с применением флокулянта Алклар-600.

82. В результате внедрения данной схемы содержание углерода в регенерированном криолите снизилось на 0,6%; повышена пропускная способность транспортной схемы узла сгущения.

83. Экономический эффект составил 840,47 тыс.руб/год1. Начальник цеха ПФС1. А.В. Тананайко

84. Расчет экономического эффекта на внедрение мероприятия «Увеличение скорости осветления растворов газоочистки с применением флокулянта Алклар-600»1. Исходные данные

85. Выпуск регенерированного криолита 22788 т/год Содержание углерода в регенерированном криолите: До внедрения - 1,4% После внедрения - 0,8%

86. I. Экономический эффект от внедрения

87. Э = 8900 * 136 168,15 * 2200 = 1210400 - 369930 = 840470 руб/год

88. Начальник цеха ПФС ^^р^с^у/ А.В. Тананайко1.132.1. УТВЕРЖДАЮ:1. Директор по обесщL1. Акт внедрения

89. С 2003 года в промышленную эксплуатацию внедрена схема колонной флотации угольной пены, в результате чего снижен раскол вторичного сырья и сброс хвостов флотации на шламовое поле в количестве 677 г/год.

90. Улучшены качественные показатели продуктов флотации: содержание фтора в отвальных хвостах снижено на 1,85%, что позволило уве.пичить:выход флотокриолита на 365.9 т/год.

91. Экономический эффект составил I 1 1 7,6 тыс.руб.1. Начальник цеха ПФС1. А.В. Таыанайко

92. Расчет экономического эффекта на внедрение аппаратов колонного типа при флотации угольной пены1. Исходные данные

93. Расходный коэффициент по угольной пене До внедрения (2002 г.) 1594,1 кг/т После внедрения (2004 г.) - 1550,2 кг/т

94. Выпуск флотокриолита (2004 г.) 15422 т/год Содержание фтора во флотокриолите - 45% Объем отвальных хвостов (2004 г.) - 8900 т/год

95. Содержание фтора в отвальных хвостах До внедрения (2002 г.) 7,95% После внедрения (2004 г.) - 6,1%

96. Себестоимость 1 тн вторичного криолита 8,9 тыс.руб. Штраф за твердые выбросы IV класса опасности, хранящихся на шламовом поле завода - 90,18 руб./тн

97. Определяем объем снижения отвальных хвостов1594,1 1550,2) * 154221. Оч«.х" =.= 677 т/год1000

98. Определяем снижение потерь фтора с хвостами флотации в пересчете на криолит7,95 * 6,1)* 8900

99. Qчо1|' =.= 164,7 т/год или100в пересчете на флотокриолит 164,7 * 100

100. Q;ioMKp =.-.- = 365,9 т/год45

101. I. Экономический эффект за счет технологических показателей от внедрения схемы колонной флотации составил:

102. Э = (0,09018 * 677 + 8,9 * 365,9) 2200 = = (61,06 + 3256,51) - 2200 = 117,57 тыс.руб - 1117,6 тыс.руб.

103. Экономический эффект от внедрения составил 26652 тыс.руб.1. Начальник цеха ПФС1. А.В. Тананайко1. Утверждаю:

104. Первой зам. ген. директора1. Кужель B.C.2002 год1. РАСЧЕТэкономического эффекта по рационализаторскому предложению № 35886 от 28 июля 1997г. «Упрощенная схема промывки регенерированного криолита» за второй год использования (2001 г).1. Исходные данные:

105. Выпуск вторичного криолита, тн -50532,0

106. Отгружено криолита на БАЗ, тн -8353,7

107. Содержание <(F во вторичном криолите, % -47,34

108. Содержание S04-2 вовторичном криолите, % -1,62

109. В пересчете на Na2 SO4, % -2,4

110. Криолитовое отношение во вторичном криолите, ед. -2,74 Цена 1тн фтористого алюминия, тыс. руб. -19,231

111. Цена 1 тн соды кальцинированной, тыс. руб. -1,0307

112. Цена 1 тн свежего криолита, тыс. руб. -17,2355

113. Затраты на внедрение, тыс. руб. -234,0

114. Содержание «F во вторичном криолите за 1999 г., % -44,06 Содержание S04"2 во вторичном криолите за 1999г ,% -3,94 В пересчете на Na2 SO4, % -5,83

115. Криолит, отношение во втор, криолите, за 1999 г, ед. -2,82

116. В системе натриево-алюминиевых фторидов в условиях восстановительной атмосферы сульфат натрия взаимодействует с фторидом алюминия по реакциям (1)и(2).

117. Na2S04 +2ALF3 +2СО =6NaF+AL203 +3C02 +3S02 (1) 3 Na2S04 +2ALF3 +3/2С =6NaF +AL203 +3/2C02+3S02 (2)

118. Это приводит к повышению криолитового отношения в электролите, требует повышенного расхода фторида алюминия для корректировки КО и дополнительной наработке электролита в электролизере.

119. Снижение содержания сульфата натрия во вторичном криолите дает следующие технико-экономические результаты.

120. Потребность ALF3 на нейтрализацию Na2S04

121. До внедрения После внедреня2ALF3 -(50532-8353,7)*0,0394* *( 168/426) -655,4 тн/год2ALF3 =42178,3 *0,024*( 168/426)= = 399,2 тн/годс учетом Ки =0,9 с учетом Ки =0,9655,4/0,9=728,2 тн/год 399,2/0,9=443,5 тн/год

122. Количество NaF, полученного в результате реакций (1) и (2)

123. NaF = 42178?3*0?0394*(252/426)= 6 NaF =42178,3*0,024*(252/426)=983,0 тн/год = 598,8 тн/год

124. Потребность ALF3 для корректировки КО до 2,5

125. ALF3 =(2NaF/2,5) =2*983,0 =786,4 тн/год ALF3 =2*598,8/2,5 =479,0 тн/год с учетом Кн =0,9 с учетом К„ =0,9786,4/0,9 =873,8 тн/год 479,0/0,9 =532,3 тн/год

126. Расход Na2C03 на образование Na2S04 в криолите

127. Na2C04 =42178,3*0,0394*( 106/142)= Na2C04 =42178,3*0,0240*1240,5 тн/год *( 106/142) =755,6 тн/год

128. Количество наработанного оборота

129. Мкр =786,4 +983,0 =1769,4 тн/год Мкр =479,0 +598,8 =1077,8 тн/год

130. Сокращение оборота на 1769,4 -1077,8 =691,6 тн/год

131. Количество оборотного криолита эквивалентное увеличению фтора во вторичном криолите:47,34 44.06)*42178,3)1. Мкр= .=2561,9 тн/год54

132. Результаты внедрения отмывки регенерированного криолита от сульфата натрия.

133. Наименование До внедрения После внедрения Эффективность процесса отмывки

134. Расход фторида алюминия, тн/год 1602,0 975,6 626,4

135. Расход Na2C03, тн/год 1240,5 755,6 484,9

136. Наработка оборота, тн/год 1769,4 1077,8 -691,6

137. Количество оборота, эквивалентное увеличению фтора во вторичном криолите, тн/год 2561,9

138. Снижение расхода свежего криолита, тн/год 2561,9-691,6 + 1870,33. Затраты на внедрениеб

139. Расход пара -0,34 Гкал на 1 тн вторичного криолита, цена 1 Гкал -204,69 руб. Расход воды -5 м3 на 1 тн регенерированного криолита, цена 1м3~0,24 руб. Технологические затраты:

140. Зтехм =204,69*0,34 /50532 +0,24*5*22783 =3544 тыс.руб.4. Экономический эффект:

141. Э = (19,231*626,4+1,0307*484,9+17,235* 1870) (234+3544)*0,65 =(44781,6-3788)* *0,65 =26652,3 тыс.руб.1. Начальник ПТУ1. Начальник УБ1. Начальник ЦПФС

142. Э.А. Литвишко Y^f " Л.М. Золотухина А.В. Тананайко

143. Расчет выполнен по аналогии расчету к.т.н. Истомина С.П. (СибВАМИ)

144. УТВЕРЖДАЮ: Директор по обеспечению пиаилводства1. Акт внедрения // .1/'

145. Схема флотации шлама газоочистки с получением фторглиноземного концентрата внедрена в цехе ПФС ОАО «БрАЗ» в 1995 году.

146. В результате внедрения снижен объем шлама газоочистки, складируемый на шламовом поле в количестве £5557 т или 2840 т/год. Дополнительный выпуск вторичного сырья составил 13311т или 1479 т/год.1. Начальник цеха ПФС1. Д.В. Тананайко