Помощь в написании студенческих работ
Антистрессовый сервис

Физико-химическое исследование отходов алюминиевого производства и разработка технологии их переработки

Диссертация: Физико-химическое исследование отходов алюминиевого производства и разработка технологии их переработки
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Актуальность проблемы. В период перехода суверенного Таджикистана к рыночной экономике необходим решительный поворот науки к нуждам производства. Особое значение в этом плане имеют разработки научных и технологических основ переработки и использования природного минерального сырья и промышленных отходов. Этот вопрос является особенно актуальным для Таджикского алюминиевого завода (ТадАЗа), одного… Читать ещё >

Физико-химическое исследование отходов алюминиевого производства и разработка технологии их переработки (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

  • ГЛАВА I. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ ПУТИ УТИЛИЗАЦИИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
    • 1. 1. Переработка жидких и твердых отходов производства алюминия 10 1.2 Применение сульфата натрия в производстве глинозема и криолита сухим щелочным методом

Актуальность проблемы. В период перехода суверенного Таджикистана к рыночной экономике необходим решительный поворот науки к нуждам производства. Особое значение в этом плане имеют разработки научных и технологических основ переработки и использования природного минерального сырья и промышленных отходов. Этот вопрос является особенно актуальным для Таджикского алюминиевого завода (ТадАЗа), одного из крупнейших в мире алюминиевых заводов, дальнейшее наращивание мощностей которого осложнено ростом цен на привозное сырье. Одним из путей решения этой проблемы является производство собственного сырья на основе местных минеральных ресурсов и отходов производства. В республике имеются крупные месторождения фтор-, и алюминийсодержащих руд, а на территории ТадАЗа складированы сотни тысяч тонн отходов содержащих: углерод, сульфат натрия, фторид натрия, глинозем и криолит, которые накапливаясь на складах твердых отходов и шламовых полях завода, занимают полезные площади и загрязняют окружающую среду.

Исследования состава и свойств отходов ТадАЗа и разработка технологий получения сырья для алюминиевого производства, на основе этих отходов и местных минеральных ресурсов, является весьма актуальной задачей.

Цель настоящей работы заключается в изучении состава и свойств промышленных отходов ТадАЗа, физико-химическом исследовании процессов, протекающих при их переработке с местными сырьевыми материалами и разработке на этой основе технологии получения сырья для производства алюминия и реагентов для газоочистных систем завода.

Научная новизна работы Изучены состав и свойства отходов производства алюминия, кинетика процесса конверсии сульфатов в карбонаты, химизм процессов, протекающих при совместной переработке промышленных отходов ТадАЗа с местным минеральным сырьем, а также влияние различных факторов (температуры, времени, состава и т. д.) на ход и полноту протекания этих процессов. Разработаны принципиальные технологические схемы переработки растворов шламовых полей и получения криолит-глиноземного концентрата из отходов алюминиевого производства и местных минеральных ресурсов.

Практическая значимость работы заключается в том, что предложенные способы переработки промышленных отходов и местных минеральных ресурсов позволят получить относительно дешевое сырье-криолит-глиноземную смесь для производства алюминия, повторно использовать десульфатизированные растворы шламовых полей и конвертированные в карбонаты сульфаты этих растворов в газоочистной системе завода, снизить себестоимость производимого металла и улучшить экологическую обстановку в регионе.

Основные положения, выносимые на защиту: результаты физико-химических исследований состава и свойств отходов производства алюминия и продуктов их переработкирезультаты исследований по десульфатизации растворов шламовых полей, кинетике процесса конверсии сульфатов в карбонатырезультаты исследований по влиянию режима переработки на ход осуществления процессов: конверсии сульфатов в карбонаты, спекания шихты, выщелачивания спека, карбонизации алюминатно-фторидного раствора и термопрокалки криолит-гидраргиллитовой смесиjS принципиальные технологические схемы переработки растворов шламовых полей и получения криолит-глиноземного концентрата из отходов алюминиевого производства и местных сырьевых материалов.

Публикации. По теме диссертации опубликованы 6 научных статей и три тезиса докладов.

Апробация работы. Результаты диссертационной работы доложены на: научно-теоретической конференции, посвященной 1100-летию, государства Саманидов (Душанбе, 1999 г.) — научно-практической конференции, посвященной 40-летию химического факультета ТГНУ и 65-летию профессора Якубова X. М. (Душанбе, 1999 г.) — Международном конгрессе. «Производство. Технология. Экология» (Москва, 2000) — Международной научно-практической конференции, посвященной 10-летию Технологического университета Таджикистана (Душанбе, 2000 г.).

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4-х глав, заключения, выводов и списка использованной литературы.

выводы.

1. Установлено, что при упаривании и дальнейшем охлаждении растворов шламовых полей Таджикского алюминиевого завода выпадает ледообразный осадок состава, % масс: 84−87 Na2S04- 10−12 NaF- 1,1−1,5 Иа2СОз- 1,5−2,0 NaHC03. Было доказано, что этот осадок состоит из двойной соли 3Na2S04 -NaF с примесями Ыа2СОз и NaHC03.

2. Определены оптимальные условия конверсии сульфата натрия из состава ледообразного осадка в карбонат натрия по методу Леблана. Установлено, что наличие фторида натрия в шихте снижают температуру протекания процесса конверсии.

3. Установлено, что в полулогарифмических координатах, зависимость степени конверсии от времени, в интервале температур 500 — 800 °C, хорошо описывается уравнением первого порядка. Величина энергии активации, определенная из аррениусовской зависимости (66,96 кДж/моль) свидетельствует о протекании процесса конверсии в кинетической области.

4. Разработана принципиальная технологическая схеме переработки растворов шламовых полей, которая дает возможность использования в газоочистке завода десульфатизированных растворов шламовых полей и соды конвертируемой из ледообразного осадка.

5. Установлены оптимальные условия осуществления основных переделов спекательного способа совместного получения криолита и глинозема, с использованием в качестве натрийфторсодержащего реагента ледообразного осадка. 6. Разработана принципиальная технологическая схема получения криолит-глиноземного концентрата из промышленных отходов ТадАЗа (ледообразного осадка, угольной мелочи коксопрокалочного производства, «хвостов» флотации угольной пены) и местных * минеральных ресурсов (сиаллита Зиддинского месторождения и флюорита Такобского горнодобывающего комбината).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

Учитывая географическое положение Таджикистана проблема развития собственной сырьевой базы, особенно для такого индустриального гиганта как ТадАЗ имеет особое экономическое значение. Наряду с этим, накопление огромного количества отходов производства алюминия под открытым небом на складах твердых отходов и шламовых полях ТадАЗа создают реальную угрозу окружающей среде. Утилизация этих отходов, в том числе совместная переработка с местными минеральными ресурсами, с целью получения сырья для производства алюминия, позволит не только снизить себестоимость производимого металла, повысить конкурентоспособность Таджикского алюминия на мировом рынке, но и улучшить экологическую обстановку в регионе.

Решение этих проблем, в основном, сдерживается недостаточной изученностью состава и свойств имеющихся отходов и отсутствием эффективных способов их комплексной переработки.

На основе проведенных физико-химических исследований была разработана технологическая схема десульфатизации растворов шламовых полей, и оптимальные условия осаждения из них ледообразного осадка.

Установлено, что ледообразный осадок состоит в основном из двойной соли 3Na2S04*NaF. На основе способа Леблана была разработана схема конверсии сульфата натрия, содержащегося в двойной соли в карбонат натрия.

Данная технологическая схема дает возможность использовать в газоочистной системе ТадАЗа и растворы шламовых полей после осаждения из них двойной соли, а иакже полученный в результате конверсии карбонат натрия.

На основе щелочного способа совместного получения криолита и глинозема с заменой соды на сульфат натрия была разработана технологическая схема получения криолит-глиноземного концентрата из ледообразного осадка, флюорита Такобского ГОКа, каолинитов Зиддинского месторождения. В качестве восстановителя использовались угольная мелочь уоксопрокалочного производства ТадАЗа и «хвосты» флотации угольной электролитной пены алюминиевого производства.

S6.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Отчет ИФ ВАМИ по теме № 5−71−351 «Разработка и внедрение схемы очистки сточных вод обогатительных фабрик цветной металлургии с утилизацией ценных веществ и использование пищевых стоков в оборотном водоснабжении «№ госрегистрации 71 065 664, 1975 с. 116.
  2. В. А., Ржецкий Э. Н., Клименко В. П. Растворимость в системе NaF Na2S04-Na2C03-H20 //Цветные металлы, 1973, № 9, с. 28−32.
  3. Патент США № 2 231 305, кл. 16−94, 1967.
  4. А. С. 1 129 270 (СССР). Способ переработки отходов алюминиевого производства. //Бурнакин В. В., Заливной В. И. и др 15.12.84, Б. И, № 46.
  5. А. С. 1 399 374 (СССР). Способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевого производства. //Ржецицкий Э. П., Павлова П. М. и др. -30.05.88, Б. И, № 20.
  6. А. С. 1 414 881 (СССР). Способ переработки отходов алюминиевого производства. Бурнакин В. В., Заливной В. И. и др. — 07.08.88, Б. И. № 29.
  7. А. С. 199 126 (СССР), способ получения моногидрата соды. //Рухман В. Е., Белозуб С. И., Богданова Т. А. 13.07.87, Б. И, № 14.
  8. А.С. 461 900 (СССР), кл. с 01 F/14, 27.12.71.
  9. А. С. 647 252 (СССР). Способ выделения содовых осадков из алюминатных растворов глиноземного производства. //Токарев Г. В., Гончаров В. К. и др. 15.02.79, Б. И, № 6.
  10. А.С. 865 202 (СССР). Способ выделения содовых осадков из алюминатных растворов глиноземного производства. //Ни JI. Н., Гольдман М. М, и др. -23.09.81, Б. И. № 35.
  11. В.И., Шевченко В. Ф., Прохоренко Н. И., Кристализация сульфата натрия из рассолов образующихся после опреснения шахтных вод, // «Химия и технология воды», 1979 № 2, с. 66−69.
  12. А. С. 396 308 (СССР). Способ получения карбонатов щелочных металлов. // Владимиров П. С., Насыров Г. 3. 29.08.73, Б. И. № 36.
  13. А. М., Ниссе JI. С., Райзман В. Л., Розен Я. В. Подготовка к утилизации солевых растворов алюминиевого производства. //Цветная металлургия, 1987, № 6, с. 48−51.
  14. Патент № 2 068 452 (Россия). Способ переработки отходов шламового производства алюминия. Гатина Р. Ф., Башилова Л. С., Мирсаидов У., Сафиев X. С.
  15. Патент № TJ 147 (Республика Таджикистан). Способ переработки отходов производства алюминия. //Сафиев X. С., Мирсаидов У. М. и др. Опубл. Б. И. № 2, 1997.
  16. А. А., Шрайбман С. С. Приготовление и очистка рассола //М.: Химия 1996, 245 с. я?17.3локазова Т. М., Золотарева М. Г. и лр. Авт. свид. № 196 745. Изобр., sпром. образцы и товары, знаки, 1967, № 12, с. 68., •
  17. В. А., Ржецицкий Э. П. Осаждение сульфатных соеденений при концентрировании растворов и газоочистки алюминиевых заводов. // Цветные металлы, 1975, № 6, с. 42−44.
  18. А. Н. Металлургия легких металлов. М.: Металлургиздат, 1962, 442 с.
  19. Н. В., Комлев А. А., Федоров В. А. Разложение бикарбоната натрия в растворах газоочистки алюминиевого производства. //Цветные металлы, 1973, № 4, с. 40−42.
  20. Н. Г., Никольская М. Г., Евсеев Ю. Н. Исследование условий извлечения фтора и алюминия из шламов электролитного производства алюминия и щелочной раствор. //Комплексное использование минерального сырья, 1994, № 2, с. 90−93.
  21. Ни. Л. П., Райзман В. Л. Комбинированные способы переработки низкокачественного алюминиевого сырья. //Алма-Аты: Наука, 1988, 256 с.
  22. М. Извлечение металлов и неорганических соединений из отходов. -М.: 1985, с. 408.
  23. С.П., Мясникова С. Г. Исследование флотационного способа получения криолита. Цветные металлы, 1999 г., № 3
  24. Р. В. Переработка отходов алюминиевой промышленности за рубежом. М.: Цветметинформация.
  25. В. Д., Янко Э. А. Кочержинская В. Ф. Исследование свойств анодной массы с добавками хвостов флотации угольной пены. //Цветные металлы, 1985, № 9, с. 39−42.
  26. ЗО.Баевский В. А., Карабельникова Л. Л. Содоалюминиевый способ отчистки газов при электролитическом производстве алюминия. //Цветные металлы, 1977, № 3, с. 29−32
  27. ЗКДубчак Р. Б. Переработка угольной футеровки алюминиевых электролизеров путем обжига в кипящем слое. //Цветная металлургия. Бюлл. Института цветметинформации. 1978, № 10, с. 40−42.
  28. А. С., Клименко В. П., Истомин С. П. Новые направления получения фтористых солей для алюминиевой промышленности. Серия: Производство легких металлов и электродной продукции, обзорная информация, М.: 1978, с. 19−20.
  29. Е. С., Зинченко 3. А., Мирзоев М., Сафиев X., Азизов Б. С. пути утилизации отходов проихзводства алюминия. //Дкл. АН респ. Тадж., 1996, т. 39, № 1−2, с. 30−34.
  30. Г. А., Подкопаев Н. Б., Климентова В. П. Исследование процесса флотации угольной пены алюминиевых электролизеров, 1976 г., № 15, стр. 35−36
  31. Отчет экспериментального завода института АН РТ под темы: Разработка технологии Утилизации отходов производства алюминия. Душанбе, 1994 г., с. 15.
  32. Belgord W.D. Recycling of potlining in the primary aluminum industry. «Opportunities for technological improvements», Proc/ sixth mineral Wastes Utilization Symposium, Chicago, 1978.
  33. Spironello V. R., Shaah J. D. An evolution of used aluminum smelter poltlinig as a substitute for fluarsdrar in basic oxygen stellmaking. US BuMines RI 8699, 1981.
  34. Spironello V. R., Nafziger R. H. An evolution of used aluminum smelter poltlinig as a substitute for fluarsdrar in basic oxygen stellmaking. US BuMines RI 8630, 1981.
  35. Broocs D. G. et al. Terminal treadment of spent potliner in a rotary kiln.- Light Metals, 1992, p. 283
  36. Felling G., Wedd P. Metals company utilization of used aluminum smelter potlining.- Light Metal Age, 1985, v. 53 # 7−8, p. 40−43.
  37. Ю. А., Финкелынтейн JI. И., Долгирев К. И. Использование фторсодержащих отходов при производстве глинозема. //Цветные металлы, 1978, № 2, с. 28−29.
  38. X., Мирзоев Б. Использование фторсодержащих отходов при переработке сиенитов // IX всесоюзный симпозиум по1 химии при переработке сиенитовнеорганических фторидов. Тезисы докладов М. 1990. С. 291
  39. S. В., Monhemmits A. Y., Boders P. S. Aluminum production from colliery. Extraction Metallurgy 85, Metallurgical Society of AIME, 1985. p. 144−167.
  40. H. К., Маслова Jl. А., Клименко В. П. К вопросу об утилизации фторсодержащих отходов алюминиевых заводов. Бюлл. Цветная металлургия, 1983, № 23, с. 46−47.
  41. Е. Н., Бутолин А. В., Дорофеев В. В. Влияние вторичного фторсодержащего сырья на физико-химические свойства электролита для получения алюминия. //Цветные металлы, 1990, № 2, с. 58−60.
  42. Н. П., Клименко В. П. и др. Промышленные испытания добавок технического фторида натрия при получении криолита из демонтированной угольной фетровки алюминиевых электролизеров. //Цветные металлы, 1984, № 8, с. 52−53.
  43. А. А., Головных Н. В. и др. Механизм взаимодействия натрий-алюминиевых фторидов с соединениями серы и углерода при утилизации отходов. //Цветные металлы, 1992, № 2, с. 34−35.1. УХ
  44. В. В., Истомин С. П. и др. Исследование твердофазного взаимодействия с соеденениями натрия. //ЖПХ, 1984, т. 51, № 10, с.2190−2200.
  45. А. С., Абишева 3. С., Жаназаров С. К. и др. Физико-химические исследования продуктов переработки пыли алюминиевого производства методом сульфатизации. //Комплексное использование минерального саырья, 1994, № 1, с. 59−64.
  46. Н. П., Зайцев В. М., Серегин М. В. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. М., 1975, с. 230.
  47. Заявка № 60−58 170 Япония. Способ извлечения алюминия. Заявл. 1982, опубл. 1985.
  48. Основы металлургии. От. ред. Н. С. Грейвер и др. М., 1961, т. 1, 780 е., 1987, т. 4, 652 с.
  49. С. Ю., Барановская Р. Г. Производство криолита, фтористого алюминия и фтористого натрия. М., 1964, 238 с.
  50. Абишева 3. С., Жанозаров С. К., Адамова А. Ж. Исследование возможностей извлечения галлия из пыли электролиза алюминия.
  51. Сообщение 2. Выщелачивание пыли и электролиза алюминия соляной кислотой. В сб. Гидрометаллургия цветных и редких металлов. Алма-Аты, 1997, с. 103−108.
  52. А. И. Производство глинозема. Маталлургиздат, 1961, 619 с.
  53. Ни. Л. П., В. Л. Райзман, О. Б. Халяпина. Производство глинозема: справочное изд., Алма-Аты, Институт металлургии и обогащения МН-АГГРК.
  54. А. И. Металлургия легких металлов. Изд. «Металлургия», 1970, Большое издание, 368 с.
  55. , Я. А., Шаргородский С. Д. Журнал химической промышленности, № 7, 1937s?
  56. H. К., Назухин В. А. Восстановительный обжиг смеси сульфатов алюминия и натрия с получением растворимого в воде алюмината. //Цветные металлы, № 11, 1957
  57. Н. К., Назухин В. А. Сборник научных трудов. МИЦ и 3, № 26, Металлургиздат, 1957
  58. Д. А. Способ непрерывного производства алюмината натрия, Российский патент 22 339 от 1912
  59. Норвежская алюминиевая компания. Германский патент 332 389 от 1922.
  60. Behnke. Германский патент 7256 от 1811 г.
  61. Fleiseher. Германский патент 62 265 от 1811 г.
  62. В. Н., Сагайдачный А. Ф., И. Г. Матвеев. Получение окиси алюминия из тихвинских бокситов по комбинированному методу. Труды ГИПХ, № 16, 1932
  63. Ф. Н. Труды ВАМИ, № 20, Металлургиздат, 1940.
  64. Р. Комплексоны в химическом анализе. М.: ИЛ, 1980, 480 с.
  65. А. К., Пятницкий И. В. Количественный анализ. Высшая школа, 1962, 607 с.
  66. Л., Бургер М. Метод порошка в рентгенографии. м., ИЛ, 1961, 361 с.
  67. Л. М., Трунов В. Н. Рентгенофазовый анализ. М.: Изд МГУ, 1969, 160 с. ж
  68. Гиллер Я. J1. Таблицы межплоскостных расстояний. Том 2. М.: Недра, 1969, с. 95−153.
  69. В. И. Рентгенометрический определитель минералов. М.: Госгеолтехиздат, 1957, 867 с.
  70. Л. Г., Николаев А. В., Роде Т. Я. Термография. Л-М.: изд. АН СССР, 1976.
  71. Л.Г., Бурмистрова Н. Г., Озерова М. И., Нуринов Г. Г. практическое руковдство по термографии. Казань: Наука, 1967, 526 с.
  72. А. И., Вальяшизина Е. Н., Нижеян Н. О. Дифференциальный термический анализ карбонатных минералов. М.: Наука, 1964, 107 с.
  73. . К. Приложение физико-химического анализа и термографического исследования к изучению углей. В сб. «Химия и генезис твердых горючих ископаемых». М.: Изд АН СССР, 1973, с. 236 246.
  74. К. Е., Смирнов М. С. Изучение основных реакций и взаимодействий, возникающих при получении фтористого натрия и криолита щелочным путем, Труды ВАМИ, № 20, Металлургиздат, 1940 г. 109 с.
  75. Г. В., Иванов Н. А., Морозов Г. С. Совместное производство криолита и глинозема. Труды ВАМИ, № 20, Металлургиздат 1940 г. 88 с.
  76. Г. В., Е. И. Хазанов исследование фазового состава продуктов спекания смеси каолинит-нефелин-сода-известняк. Химия и технология глинозема. 1971 г. 473 с.
Заполнить форму текущей работой

Сессия? Спокойно!