CC BY
58
образующего компонента бромида тетраэтиламмония и представляет собой широкопористую разновидность данного цеолита с силикатным модулем SiO2/Al2O3= 20-23.
Как видно из табл. 5, независимо от природы используемого носителя с увеличением температуры процесса растет доля продуктов крекинга. Использование силикагеля в качестве носителя для катализатора изомеризации н-гексана приводит к невысокому выходу диметилбутанов, даже при более высоких температурах реакции. Лучший результат показан при использовании алюмосиликатного (Al-Si) носителя. Даже при температуре 240оС, в продуктах реакции содержится заметное количество дизамещенных ал-
канов, которое уменьшается с повышением температуры реакции.
На основании полученных результатов можно сделать вывод, что изомеризация н-гексана протекает по одинаковому механизму, не зависящему от структурного типа цеолита . Активность и селективность катализаторов в изомеризации н- гексана определяются технологическими параметрами проведения реакции и молекулярно-ситовыми свойствами цеолитов. С увеличением температуры процесса возрастает доля продуктов крекинга, а выход 2.2-диметилбутана заметно снижается. Природа носителя и его количество оказывают существенное влияние на селективность процесса изомеризации н-гексана.
Библиографический список
1. Кузнецов П.Н., Кузнецова Л.И., Твердохлебова В.П., Сан-никова А.Л. Сравнительный анализ эффективности катализаторов изомеризации н-алканов С4-С6 // Химическая технология. 2005. № 2. С.7-14.
2. Гидроизомеризация н-гексана на Pd-содержащих цеолитах различных структурных типов. Степанов В.Г. [и др.] // Нефтехимия. 2002. т.42, №6. С.441-450.
3. Патент РФ № 2306979.
4. Ахмедов Э.И. Влияние состава палладийсодержащих цеолитов типа Y на их каталитические и кислотные свойства в реакции изомеризации н-гексана // Нефтехимия. 2000. т.40, №1. С.41-43.
5. Изомеризация н-гексана на никельсодержащих катализаторах. Закарина Н.А [и др.] //Нефтехимия. 2005. т.45, №3. С.214-218.
УДК 678.08
МОДЕРНИЗАЦИЯ СИСТЕМЫ СБОРА И ОБЕЗВРЕЖИВАНИЯ ЭЛЕКТРОЛИЗНЫХ ГАЗОВ
С.Г. Шахрай1, В.В. Коростовенко2, А.Н. Баранов3, А.О. Каменский4
1,2Сибирский федеральный университет, 660041, г. Красноярск, пр. Свободный, 79. 3,4Иркутский государственный технический университет, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Представлен анализ состояния и низкой эффективности работы системы сбора, эвакуации и обезвреживания анодных газов, образующихся в процессе электролитического производства алюминия в электролизерах Содер-берга. На основании выполненного анализа, инженерных расчетов и математического моделирования теплофи-зических и аэродинамических процессов в подколокольном пространстве, горелочных устройствах и газоходных сетях предложен ряд технических решений, направленных на увеличение эффективности работы системы и повышение экологических и экономических показателей электролизного производства. Ил. 14. Табл. 8. Библиогр. 26 назв.
Ключевые слова: производство алюминия; экология; анодные газы; горелочные устройства; газоходные сети; моделирование; экономические показатели.
MODERNIZATION OF THE SYSTEM OF COLLECTION AND NEUTRALIZATION OF ELECTROLYSIS GASES S.G. Shakhrai, V. V. Korostovenko, A.N. Baranov, A.O. Kamenskiy
Siberian Federal University, 79 Svobodny Av., Krasnoyarsk, 660041. Irkutsk State Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074.
The authors present the analysis of the condition and the low efficiency of the system of collection, evacuation and neutralization of anode gases generated during the electrolytic production of aluminum in Soderbergh electrolyzers. Based
1Шахрай Сергей Георгиевич, кандидат технических наук, доцент кафедры теплотехники и техносферной безопасности горного и металлургического производства.
Shakhrai Sergey Georgievich, Candidate of technical sciences, associate professor of chair of Heat Engineering and Technosphere Safety of Mining and Metallurgical industries.
2Коростовенко Виктор Васильевич, доктор технических наук, профессор, зав. кафедрой теплотехники и техносферной безопасности горного и металлургического производства.
Korostovenko Viktor Vasilievich, Doctor of technical sciences, professor, head of the chair of Heat Engineering and Technosphere Safety of Mining and Metallurgical industries.
3Баранов Анатолий Никитич, доктор технических наук, профессор кафедры металлургии цветных металлов, тел.: (3952) 405265. Baranov Anatoly Nikitich, Doctor of technical sciences, professor of the chair of Metallurgy of Nonferrous Metals, tel.: (3952) 405265.
"Каменский Артем Олегович, аспирант, тел.: (3952) 405265. Kamenskiy Artem Olegovich, postgraduate student, tel.: (3952) 405265.
on the performed analysis, engineering calculations and mathematical modeling of thermalphysic and aerodynamic processes in the sub-bell space, burners and gas networks the authors propose a number of technical solutions to enhance system's performance and increase ecological and economic indicators of electrolysis production. 14 figures. 8 table. 26 source.
Key words: production of aluminum; ecology; anode gases; burners; gas networks; modeling; economic indicators.
Более 85% Российского алюминия производится в электролизерах с самообжигающимися анодами (анодами Содерберга) и верхним токоподводом. Технология характеризуется более низкой, в сравнении с производством в электролизерах с предварительно обожженными анодами, себестоимостью производимого металла и более высокими удельными выбросами загрязняющих веществ [1]. Последние обусловлены низкой эффективностью системы сбора и эвакуации газов от электролизеров, недостаточной для обеспечения качества воздуха в рабочей зоне корпуса электролиза в соответствии с требованиями санитарных норм [2-5]; достижения норм выбросов на уровне, установленном для алюминиевых заводов [6,7], а также рекомендованном конференцией ОБРЛР (Осло-Париж, табл.1) [8].
Таблица 1
Требования конференции OSPAR к выбросам алюминиевых заводов, оборудованных электролизерами с верхним токоподводом и самообжи-
Наиболее проблемные узлы системы сбора и эвакуации газов - газосборный колокол электролизера (ГСК), горелочные устройства и газоходные сети. Проблема ГСК заключается в том, что газоходный канал, образованный секциями газосборного колокола и боковой поверхностью анода (подколокольное пространство), подвержен зарастанию отложениями. Обусловлено это низкой пропускной способностью канала, недостаточной для увеличившегося с ростом единичной мощности электролизеров объема образующихся анодных газов. По мере зарастания подко-локольного пространства происходят выбивания анодных газов в рабочую зону корпуса электролиза, ухудшающие условия труда и экологические показатели электролизного производства.
Проблемы горелочных устройств заключаются в том, что они не обеспечивают полноту дожига горючих компонентов анодного газа на уровне, достаточном для достижения норм выбросов смолистых веществ и оксида углерода. Происходит это в силу следующих причин: охлаждение горелок избыточно подсасываемым воздухом; низкая интенсивность смешивания сжигаемых газов с воздухом; недостаточное время
пребывания сжигаемых газов в зоне высоких температур; погасание горелок при их зарастании пылевыми отложениями.
Проблемность газоходных сетей заключается в их аэродинамическом несовершенстве, следствием чего являются неравномерность объемов газоотсоса от электролизеров и низкая скорость потока, недостаточная для полного увлечения пылевых частиц, приводящая к образованию в газоходах отложений.
Согласно отчетным данным алюминиевых заводов средняя эффективность сбора анодных газов газосборным колоколом (эффективность ГСК) составляет 88-90%, коэффициент полезного использования (КПИ) горелок - 90%, эффективность дожига СО, бенз(а)пирена и других ПАУ - 80-85%, что является недостаточным для достижения установленных норм выбросов.
В то же время, анализ состояния системы и способов ее обслуживания показывает, что существуют значительные «резервы» повышения эффективности сбора и обезвреживания газов и, следовательно, сокращения выбросов.
Газосборный колокол электролизера
Газосборный колокол является по сути первой ступенью и основным элементом улавливания анодных газов, образующихся в процессе электролитического получения алюминия. Эффективность работы ГСК является фактором, определяющим величину фонарных выбросов загрязняющих веществ, а также санитарно-экологическое состояние атмосферы в рабочей зоне корпуса электролиза и в районе расположения алюминиевого завода. Приоритет создания газосборного колокола принадлежит Норвежской Компании Е1кет. Впервые он был испытан в 1939 году на электролизерах мощностью 30 кА. Однако с началом второй мировой войны работы в данном направлении были приостановлены и возобновились лишь после её окончания. Промышленная эксплуатация ГСК началась в 1947 году на заводе «Рейнольдс», штат Алабама, на электролизерах мощностью 100 кА [9].
В Советском Союзе газосборный колокол начал применяться в 50-х годах прошлого века на электролизерах С-2, С-3, мощность которых была сопоставима с мощностью электролизеров завода «Рейнольдс» - немногим более 100 кА. С тех пор, вследствие простоты и надежности, конструкция газосборного колокола существенных изменений не претерпела. Конфигурация газоходного канала, образуемого секциями газосборного колокола и боковой поверхностью анода, в поперечном разрезе представляет трапецию с большим нижним основанием. С позиции аэродинамики такая конфигурация не является оптимальной и создает потоку значительное сопротивление. Кроме этого, сужающийся кверху газоходный канал способствует образованию застойных зон и отложений.
гающимся анодом
№ Наименование Выброс, кг/т Al
п/п ингредиента 2007 г. 2010 г.
1 Фтористый водород 0,5 0,4
2 Фториды твердые 1,0 0,6
3 Пыль 2,0 1,0
4 Бенз(а)пирен 0,015 0,01
Объем анодных газов, образующихся на электролизерах С-2, С-3, составляет 20 - 35 нм3/ч, площадь поверхности открытой корки (площадь корки, находящейся вне колокольного укрытия) - 6,1 м . Газосборный колокол электролизеров С-2, С-3 собирается из 26 отдельных секций, периметр анода составляет 19,28 м [10].
Разработка и внедрение в 60-х гг. прошлого века более мощных электролизеров С-8 и С-8БМ проектной силой тока 156 кА практически не коснулась изменений конструкции ГСК. На них применяется тот же газосборный колокол, что и на электролизерах «предыдущего поколения» - С-2 и С-3, с тем лишь отличием, что собирается он из 30 отдельных секций, а периметр анода составляет 22,3 м. При этом площадь открытой корки электролизеров С-8 и С-8БМ составляет 8,9 м2, что почти в 1,5 раза больше, чем у электролизеров предыдущего поколения.
Модернизация электролизеров С-8 и С-8БМ, активно проводимая в течение последних 5-10 лет, позволила увеличить на них силу тока до 170 - 175 кА, а в отдельных случаях и до 180 кА. Соответственно увеличились количество металла, нарабатываемого электролизером в единицу времени, и объем первично образующихся анодных газов. Расчеты, выполненные по методике [11,12], показывают, что объем образующихся анодных газов в современных электролизерах С-8, С-8БМ составляет 40-45 нм3/ч и это при той же «пропускной» способности подколокольного пространства.
Увеличить пропускную способность и сократить зарастание подколокольного пространства пылевыми отложениями и оплесами возможно путем увеличения площади поперечного сечения газоходного канала, образуемого ГСК и анодом. Достигается это следующими техническими решениями: увеличением ширины пояса газосборного колокола, изменением конфигурации секции ГСК с трапецеидальной на параболическую с увеличением на 70-100 мм ее наружного габарита.
Возможность увеличения ширины пояса газосборного колокола обосновывается следующими соображениями. Согласно [8] расстояние «анод - стенка катодного кожуха» у электролизеров С-2, С-3 составляет 765 мм, у электролизеров С-8, С-8БМ - 835 мм, разница составляет 70 мм. Расстояние между анодом и ГСК у электролизеров С-2, С-3, С-8 и С-8БМ одинаково и составляет 265 мм. Расстояние «ГСК - стенка катодного кожуха» у электролизеров С-2, С-3 составляет 500 мм, у электролизеров С-8, С-8БМ - 570 мм. Сокращение расстояния «ГСК - стенка катодного кожуха» у электролизеров С-8, С-8БМ на 70 мм за счет увеличения ширины пояса не создаст дополнительных помех при выполнении технологических операций, связанных с разрушением корки. Если в настоящее время ширина пояса ГСК, эксплуатируемого на электролизерах С-8, С-8БМ, 160 мм, то ширина «модернизированного» составит 230 мм. При этом в торцах электролизера ширина пояса остается прежней вследствие того, что эти участки не являются «проблемными» и в них практически не образовываются
отложения. Обусловлено это тем, что давление газов, сходящих из-под торцов подошвы анода, ниже давления газов, сходящих по его продольным сторонам. Если по продольной стороне оно составляет 500-2500 Па [13], то в торцевой стороне эта величина на 200-300 Па ниже [14].
Реализация данного технического решения сохраняет полную взаимозаменяемость секций ГСК и в 1,4 раза увеличивает площадь поперечного сечения подколокольного пространства по его продольной стороне. Соответственно на эту же величину снижается скорость движения газов в подколокольном пространстве, а аэродинамическое сопротивление сокращается в 2 раза (табл.2). Кроме этого, увеличение ширины пояса ГСК позволит увеличить площадь теплоотво-дящих ребер в 1,2 - 1,4 раз, что интенсифицирует отвод тепла от анода конвекцией. Однако внедрение данного технического решения не приводит к ликвидации «застойных» зон в подколокольном пространстве вследствие того, что конфигурация газоходного канала по прежнему остается трапецеидальной.
Следующее техническое решение - применение параболических секций ГСК с увеличенным на 70-100 мм наружным габаритом (рис. 1) [15], что приблизит конфигурацию газоходного канала к оптимальной округлой форме. При этом объем подколокольного пространства увеличивается в 1,2-1,5 раза, а его аэродинамическое сопротивление сокращается более чем в 2 раза и становится сопоставимым с сопротивлением подколокольного пространства электролизеров С-2 и С-3, для которых существующая конструкция создавалась изначально (табл. 2). В параболическом газоходном канале отсутствуют застойные зоны, что снижает риск образования отложений, а увеличение расстояния «анод - ГСК» сократит образование отложений вследствие оплесов электролитом.
265
<-
335 - 365
*-►
Рис. 1. Конфигурации секций ГСК с увеличенным объемом подколокольного пространства
Сравнительные характеристики газосборных колоколов
Таблица 2
Параметр Ед. изм. Тип электролизера
С-2, С-3 С-8, С-8БМ С-8, С-8БМ с параболической секцией
Объем образующихся анодных газов нм3/ч 30,0 42,0 42,0
Площадь поперечного сечения подколо-кольного пространства м2 0,05 0,05 0,123
Скорость газов в подколокольном пространстве м/с 0,082 0,116 0,047
Число Рейнольдса 80,0 160,0 80,0
Коэффициент трения А 0,73 0,37 0,85
Потери давления н/м2 0,05 0,12 0,05
Горелочные устройства
Горелочные устройства являются первой ступенью очистки анодных газов. Эффективность их работы является фактором, определяющим полноту дожига оксида углерода и полициклических ароматических углеводородов (ПАУ), наиболее опасным из которых является бенз(а)пирен. Если ПАУ дополнительно улавливаются газоочистными установками, то обезвреживание оксида углерода происходит только в го-релочных устройствах.
Основные типы горелочных устройств, эксплуатируемых на алюминиевых заводах, и их сравнительные
характеристики представлены на рис. 2 [13,16] и в табл. 3 [17].
Все горелочные устройства, представленные на рис. 2, являются прямоточными. Наиболее распространенными из них являются щелевые как самые простые по конструкции и относительно недорогие в изготовлении и обслуживании.
В прямоточных горелочных устройствах искусственное перемешивание компонентов отсутствует, поэтому атмосферный воздух в них подсасывается со значительным избытком. Избыточный воздух охлаждает горелку, что снижает эффективность ее работы,
Таблица3
Оптимальные параметры работы горелок
Наименование Ед. изм. Тип горелки
щелевая открытого типа степло-обменником
Коэффициент а * 2,4<а<6,0 2,0<а <9,0 1,05<а <10,0
Эффективность п % 95 > п > 80 95 > п > 80 99 > п > 80
Объем газа, поступающего в горелки нм3/ч 66 > V > 10 66 > V > 10 66 > V > 10
Необходимый объем отсоса газовоздушной смеси нм3/ч 280 280 150
Количество горелок в корпусе, работающих в оптимальном режиме % 55 62 90
Средняя эффективность по корпусу Т]\ % 64,3 67,5 94,1
а * - коэффициент избытка воздуха, выражающий отношение количества воздуха, подсасываемого в горелку, к теоретически необходимому для полного сжигания горючих компонентов анодного газа.
вомуц^
а б в г
Рис. 2. Основные типы горелочных устройств, эксплуатируемых на электролизерах Содерберга: а - щелевые; б - открытого типа; в - с теплообменником; г - длиннопламенные
вплоть до погасания. Происходит это вследствие падения температур до уровня, находящегося ниже предела воспламеняемости горючих компонентов, а также «разбавления» их концентраций до уровня, находящегося ниже концентрационного предела воспламеняемости (табл. 4) [18].
Таблица 4
Концентрационные пределы и температуры воспламенения горючих компонентов анодного газа
при смешивании с воздухом
при температуре 1100-1200 С [18]. Фактически такая температура наблюдается в незначительном, менее 10%, количестве горелок от их общего числа в корпусе электролиза. В остальных температура находится в пределах 700-800°С [20].
№ п/п Ингредиент Концентрационный предел воспламеняемости(взрывае-мости) в смеси с воздухом, % об. Температура воспламенения в смеси с воздухом, 0С Содержание в анодном газе, % Температура газа на входе в горелку,
нижний верхний
1 СО 12,5 75,0 610 24 - 33
2 СН4 5,0 15,0 645 0,1 - 4,0 250 - 700
3 Н2 4,1 75 510 1,0 - 8,0
Е, % 10 8 6 4 2
0 1 2 3 4 а
Рис. 3. Зависимость полноты дожига окиси углерода еот а
Кроме этого, избыточный воздух увеличивает объемы эвакуируемых от электролизеров газов и энергозатраты на их транспортировку. Для транспортировки и очистки значительных объемов требуются материалоемкие газоходные сети и мощные газоочистные установки.
Основными параметрами, определяющими полноту дожига горючих компонентов анодного газа, являются: температура в зоне горения и время пребывания сжигаемых компонентов в зоне высоких температур; теплонапряжения топочного объема; физико-химические свойства и параметры состояния и состава сжигаемых газов, коэффициента избытка воздуха, а также множества других факторов [19].
Ориентировочный расчет необходимого времени пребывания т. органических токсичных соединений
sJ
в зоне реакции (горения), выполненный по эмпирической формуле
т = 25(1 ), (1)
* 1060 где tcm. - температура в зоне горения, показывает, что для анодных газов эта величина должна составлять 1,5 с при температуре в зоне горения 1000 0С, и 8,5 с -при 700 0С. Фактически в щелевых горелочных устройствах время нахождения горючих компонентов в зоне высоких температур гораздо ниже теоретически расчетного и составляет 0,2-0,5 с. При этом следует учесть, что полный дожиг бенз(а)пирена достигается
чд о
X .0 m
I
О О
0,450 0,400 0,350 0,300 0,250 0,200 0,150 0,100 0,050 0,000 -0,050
Диаметр горелки, мм
Рис. 4. Зависимость расхода СО на выходе из горелки от диаметра горелки
1605,000
1600,000
о
1595,000
го
1590,000
е
м е 1585,000
ю
о 1580,000
ш
I-1 1575,000
0 100 200 300 400 500 600
Диаметр горелки, мм
Рис. 5. Зависимость температуры факела от диаметра горелки
Малое время пребывания обусловлено высокими, на уровне 3-5 м/с, скоростями газов в горелке и объемом топочного пространства, недостаточным для сжигания анодных газов в образующемся количестве. Расчет топочного объема (объема камеры сжигания), выполненный по формуле (2), показывает, что для электролизеров С-8, С-8БМ он должен составлять 0,20 м3 :
N
WiQi
VK =
qv
(2)
где W - расход горючих компонентов анодного газа, м3/с; О, - теплота сгорания горючих компонентов анодного газа, кДж/м3; - опустимое тепловое напряжение топочного объема, для прямоточных конструкций рекомендуется принимать не более 200 кВт/м3; N - количество видов горючих компонентов анодного газа.
С учетом того, что анодные газы, образующиеся в электролизерах С-8, С-8БМ, дожигают в двух горелоч-ных устройствах, объем каждого из них должен составлять 0,100-0,105 м3. Фактически этот параметр на 20-30% ниже расчетного и составляет 0,07- 0,08 м3. Корректность настоящего расчета подтверждается результатами математического моделирования теп-лофизических и аэродинамических процессов в горе-лочном устройстве [21]. В качестве базовой модели выбрана щелевая горелка - аналог эксплуатируемой на Красноярском алюминиевом заводе. Ее параметры: диаметр 320 мм; ширина воздухозаборных щелей 32 мм. В процессе моделирования варьировались геометрические параметры горелки и коэффициент избытка воздуха.
Данные, представленные на графике (рис. 3), показывают, что максимальная эффективность дожига оксида углерода достигается при снижении избытка воздуха на базовой горелке с а = 4,0-6,0 до а = 1,151,2. Увеличение диаметра горелки с базовых 320 мм также сопровождается ростом температуры факела и полноты дожига оксида углерода, которые достигают своего максимума при 420 мм (рис. 4, 5). Именно при этом диаметре объем горелочного устройства достигает расчетного значения 0,1-0,11м3. При меньших диаметрах горелки, по-видимому, из-за несущественного изменения соотношения диаметров подводящего патрубка и основной части горелки, эффективность смешения горючих газов и окислителя меняется немонотонно, что приводит к перегибу графиков по температурным полям и эффективности дожига. При диаметре горелки более 420 мм эффективность дожи-га также сокращается вследствие той же недостаточной эффективности смешения горючих компонентов с воздухом.
Основным условием эффективного сжигания топлива является тщательное перемешивание газовоздушной смеси, которое зависит от относительной скорости потоков. Чем больше разность скоростей, тем лучше перемешивание и короче факел. Результаты моделирования, представленные на графиках (рис. 6, 7), показывают, что с уменьшением ширины воздухо-заборных щелей интенсивность горения возрастает. Это связано с увеличением проникающей способности воздушных струй с сохранением поперечной площади взаимодействия топлива и окислителя, а также с увеличением разности скоростей потоков. При этом происходит возрастание необходимого перепада давления в горелке, что повышает характерный уровень необходимого разрежения перед ней при стехиомет-
рических параметрах воздушно-топливной смеси. В результате увеличиваются температура и стабильность горения и достигается практически полный до-жиг оксида углерода, способствующие более интенсивному выгоранию смолистых веществ. В процессе моделирования установлено, что оптимальной является ширина воздухозаборных щелей 8 мм.
Ширина щелей, мм Рис. 6. Зависимость расхода СО на выходе из горелки от ширины щелей
о 1660,000 | 1640,000 f 1620,000 | 1600,000 о 1580,000 1560,000
0,000 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00
Ширшл щелей, мм
Рис. 7. Зависимость температуры факела от ширины щелей
Автоматическая очистка полостей горелочных устройств от отложений
Результаты моделирования, представленные в предыдущей главе, показывают, что максимальная эффективность работы горелки достигается при ширине ее воздухозаборных щелей 8 мм и диаметре 420 мм. Однако на практике эксплуатация горелочных устройств с такими параметрами привнесет следующие проблемы: зарастание узких воздухозаборных щелей пылевыми отложениями; увеличение интенсивности осаждения пыли в горелочных устройствах и патрубках для их установки вследствие снижения скорости потока (рис. 8). В результате это может привести к обратному эффекту - росту частоты погасания горелок и ухудшению экологических показателей электролизного производства.
Техническим решением обозначенных проблем является разработанная и испытанная система автоматической очистки полостей горелочных устройств импульсами сжатого воздуха [22]. В системе источником импульсов является осушенный сжатый воздух, выбрасываемый в настоящее время после срабаты-
i=1
вания системы автоматической подачи глинозема (АПГ) в атмосферу корпуса. Воздух в горелку подается по направлению движения газов (рис. 9). Объем его разовой «порции» 0,4-0,6 м3, периодичность подачи 57 мин.
V
I
©
ш
Рис. 8. Пылевые отложения в газоподводящем патрубке горелочного устройства
Рис. 9. Горелка с автоматической очисткой полости от отложений
В период испытаний в полости горелки отложения не образовывались и их чистка вручную не производилась. Время работы горелки в «интенсивном» режиме (температура газов в гусаке, соединяющем горелку с пылеосадительной камерой > 6000С) увеличилось более чем в 7 раз (рис. 10). Кроме этого, при-
28%
□ С
■ Прочие
72%
менение автоматической очистки увеличило полноту дожига углеродной составляющей пыли. Сопоставительный анализ пыли от испытуемого и «рядового» электролизеров на содержание в ней основных компонентов показал следующие результаты. В пыли после горелки, оборудованной автоматической продувкой, содержание углерода составило менее 10%, после горелки «рядового» электролизера - около 28% (рис. 11). Сокращение содержания углерода в 2,8 раз в пыли после испытуемой горелки свидетельствует о его более полном дожиге и сокращении выноса общего количества пыли в систему организованного газоотсоса в среднем на 15-20%.
38%
Рис. 10. Интенсивность работы горелок: а - «рядовой» электролизер; б - испытуемый электролизер
Пылеосадительные камеры
На некоторых алюминиевых заводах (Красноярском, Братском) в системе газоотсоса эксплуатируются пылеосадительные камеры, которые устанавливаются после горелочных устройств (рис. 12,13).
Предназначение камер - сокращение образования в подкорпусных газоходах отложений за счет уменьшения выноса в них пыли и смолистых веществ, не дожженных в горелочных устройствах. Принцип дей-
10%
□ с
■ Прочие
90%
а) б)
Рис. 11. Содержание углерода в пыли: а - после «рядовой» горелки; б - после испытуемой горелки с
автоматической очисткой от отложений
ствия камер основан на гравитационном осаждении пыли. При этом камерой улавливаются крупные частицы, а мелкие газовым потоком выносятся в газоход-ный тракт.
Рис. 12. Пылеосадительная камера,
эксплуатируемая в ОАО «РУСАЛ Красноярск»
Следует отметить, что пылеосадительные камеры на Красноярском алюминиевом заводе начали применяться до внедрения в эксплуатацию «сухих» газоочистных установок, когда очистка газов осуществлялась по схеме «электрофильтр - мокрый скруббер». Такая же технология очистки газов эксплуатируется в настоящее время на Братском алюминиевом заводе. С переводом Красноярского алюминиевого завода на
«сухую» газоочистку, необходимость эксплуатации пылеосадительных камер отпала. Данный вывод обосновывается следующими соображениями. Уловленная пыль, содержание углерода в которой составляет в среднем 30%, из камеры возвращается в электролизер. При загрузке на корку углерод не окисляется, а напротив, «науглероживает» электролит, снижая его электрическую проводимость. С понижением электрической проводимости возрастает температура электролита и снижается производительность электролизера. Согласно [23] выход по току в промышленных электролизерах более чувствителен к температу-
ре, чем к другим параметрам. Увеличение температуры электролита на каждые 100С приводит к снижению выхода по току примерно на 3%. Кроме этого, рост температуры электролита приводит к более высокому расходу фтористых солей вследствие их испарения. При эксплуатации «сухих» газоочистных установок практически вся пыль, выносимая в газоходный тракт, улавливается рукавными фильтрами и с фторированным глиноземом возвращается в электролизер.
Следующий момент заключается в низкой эффективности улавливания пыли камерами. В среднем пылеосадительная камера улавливает до 1,2 кг/сут пыли [24], что составляет менее 10% от ее количества, выносимого из-под газосборного колокола в систему организованного газоотсоса. При этом происходит улавливание преимущественно крупных частиц, на которых смолистые вещества практически не сорбируются. Ситовый анализ пыли из камер, эксплуатируемых на Братском алюминиевом заводе, показал, что содержание фракции размером 50 мкм и выше составляет 65%. Сравнивая эти результаты с данными, представленными в табл. 5, можно сделать вывод о
Таблица 5
том, что практически все смолистые вещества, являющиеся основной причиной образования в газоходах отложений, из пылеосадительной камеры уносятся в систему организованного газоотсоса.
Пылеосадительные камеры создают высокое аэродинамическое сопротивление газовому потоку, которое в зависимости от объема газоотсоса и конструкции камеры может достигать 120 Па (табл. 6).
Данные, представленные в табл. 6, показывают, что эксплуатация пылеосадительных камер значительно увеличивает энергозатраты на эвакуацию анодных газов от электролизеров вследствие преодоления дополнительных сопротивлений. В силу конструктивных особенностей пылеосадительные камеры имеют щели и неплотности, через которые происходят несанкционированные подсосы атмосферного воздуха в количестве, превышающем 10% от суммарного объема газоотсоса от электролизера. Несанкционированные подсосы атмосферного воздуха увеличивают нагрузку на существующие газоочистные установки
Распределение смолистых веществ по фракциям пыли [12]
Фракция размером, мкм
0 - 2 2 - 4 4 - 6 6 - 8 8 - 10 10 - 15 15 - 20 20 - 30
Содержание смолистых, %
80 7 4 2 1 2,5 2 1,5
Таблица 6
Параметры аэродинамического сопротивления пылеосадительных камер, эксплуатируемых в ОАО __«РУСАЛ Красноярск» и в ОАО «РУСАЛ Братск»_
Расход, нм3/ч АР, Па
ОАО «РУСАЛ Красноярск» ОАО «РУСАЛ Братск»
100 14,5 5,1
200 55,0 20,0
300 120,0 45,0
400 - 82,0
(ГОУ), в частности, увеличивают скорость фильтрации газов рукавными фильтрами, результатом чего могут стать проскоки через них пыли и фторидов в атмосферу.
Пылеосадительные камеры нуждаются в постоянном обслуживании, что приводит к росту операционных затрат. В силу того, что камеры эксплуатируются в условиях воздействия высоких температур и агрессивных анодных газов, срок их службы ограничен и, как правило, не превышает 2-3 лет. Замена, в масштабах современного алюминиевого завода до 1,5 тыс.в год, пылеосадительных камер сопровождается существенным ростом эксплуатационных и капитальных затрат.
Рис. 13. Пылеосадительная камера, эксплуатируе-
мая в корпусе 25 ОАО «РУСАЛ Братск»
Все перечисленные факторы снижают технико-экономические и экологические показатели электролизного производства.
Сократить образование в подкорпусных газоходах отложений при отказе от пылеосадительных камер возможно за счет сокращения выноса пыли из-под газосборного колокола в систему организованного газоотсоса путем уменьшения скорости движения газов в подколокольном пространстве и увеличения полноты дожига углерода в горелочных устройствах, что отмечено в предыдущих главах, а также увеличения скорости транспортировки газов в сети.
Газоходные сети корпуса электролиза
Система газоходов, предназначенная для эвакуации анодных газов от электролизеров в газоочистные установки, представляет собой сильно разветвленную сеть, протяженность которой в масштабах корпуса электролиза превышает 2 км.
Основные проблемы, возникающие при эксплуатации газоходных трасс, - сложность обеспечения равномерности объемов газоотсоса от электролизеров бригады (звена), а также образование в газоходах отложений, занимающих значительную часть их «жи-
вого» сечения (рис. 14). Объемы газоотсоса от горелок, наиболее и наименее удаленных от поперечного подкорпусного газохода, могут отличаться в 2-3 раза. Это приводит к низкой эффективности работы горелок или к их погасанию, т.к. обеспечение равномерного газоотсоса от каждой из них является важным условием стабильности горения [13]. Одной из причин образования в газоходах отложений является низкая скорость транспортировки газов, недостаточная для полного увлечения пылевых частиц потоком. Расчет скорости трогания пылевых частиц электролизного производства, выполненный по формуле Л.С. Клячко [25]
Утр = 1,3^, (3)
где рм - плотность транспортируемого материала, показывает, что скорость движения газов должна составлять около 15 м/с. Фактически эта величина имеет колебания по длине газоходного тракта от 2,5 до 13,8 м/с и лишь в редких случаях достигает значения, достаточного для полного увлечения частиц потоком.
Рис. 14. Отложения пыли в газоходе
Другой причиной образования отложений являются конструктивные недостатки газоходной сети:
- прямые или близкие к ним углы поворотов газохода;
- наличие участков «внезапного расширения потока», где скорость потока резко снижается;
- разность, от 450 до 900, углов ввода спусков в подкорпусной газоход;
- наличие прямых тройников без перегородок, в которых «сталкиваются» встречные газовые потоки.
Конструктивные недостатки увеличивают аэродинамическое сопротивление сети, а также способствуют образованию «застойных» зон, где происходит интенсивное осаждение пыли. В масштабе корпуса электролиза суммарное сопротивление сети превышает 2000 Па. На его преодоление затрачивается более 30% мощности, развиваемой дымососом.
В настоящей главе представлены результаты расчетов сетей, включающих различные технические решения:
- равномерность углов ввода спусков в подкорпус-ной газоход;
- исключение пылеосадительных камер;
- исключение несанкционированных подсосов атмосферного воздуха по длине газоходного тракта;
- одновременное внедрение всех вышеперечисленных технических решений;
- применение регулирующих устройств для выравнивания объемов газоотсоса от электролизеров;
- обеспечение скорости газового потока на уровне, исключающем осаждение в газоходах пылевых частиц.
Таблица 7
Результаты расчета газоходных сетей, включающих следующие технические решения: равномерность углов ввода спусков в подкорпусной газоход (30°); исключение пылеосадительных камер; исключение несанкционированных подсосов атмосферного воздуха по длине газоходного тракта
Код на схеме Разрежение в горелке, Па Температура в горелке, 0С Объем воздуха, подсасываемого в горелки, нм3/ч
1* 2* 3* 4* 5* 1* 2* 3* 4* 5* 1* 2* 3* 4* 5*
5 27 38 30 50 72 1053 909 1010 813 684 143 169 149 193 232
6 33 46 38 55 83 983 858 927 789 662 157 185 169 203 249
7 33 43 38 56 79 964 857 902 766 649 157 179 168 204 243
8 45 56 56 67 99 867 788 797 727 620 184 205 204 224 271
9 45 53 55 69 94 838 780 758 698 601 184 199 203 227 265
10 59 67 77 81 113 772 730 695 671 582 210 224 239 245 291
11 61 63 78 84 108 733 720 646 639 564 213 218 242 250 284
12 77 78 103 96 128 690 683 612 621 552 240 242 278 268 309
13 74 72 99 95 119 681 690 597 611 548 235 232 271 267 298
14 80 78 107 98 128 669 676 588 607 544 244 241 283 271 309
15 65 68 85 87 114 730 713 648 641 565 220 225 252 255 291
16 63 68 83 85 115 735 712 651 644 564 217 226 249 252 293
17 51 59 64 74 102 810 759 731 686 594 195 210 220 236 276
18 50 59 63 72 103 816 758 735 691 593 193 210 217 232 278
19 40 51 48 63 91 904 811 833 740 628 172 195 190 217 260
20 38 50 46 60 90 919 815 846 750 628 168 193 185 212 260
21 31 43 35 53 79 1009 873 952 799 669 152 180 163 199 243
22 28 40 31 49 76 1048 892 991 819 676 144 174 154 191 238
23 22 34 23 42 65 1156 958 1128 875 722 129 160 133 179 221
24 22 35 24 42 68 1155 950 1121 877 716 129 162 134 178 225
31 34 49 39 56 87 964 826 911 776 641 160 191 171 205 255
32 34 47 38 56 84 966 833 915 775 646 159 188 169 205 251
33 42 55 49 63 96 881 777 813 729 607 176 203 192 218 268
34 46 59 56 69 100 852 763 783 714 602 185 210 205 227 274
35 57 69 72 78 115 767 708 688 664 563 206 227 233 242 293
36 60 70 77 83 116 755 704 677 657 562 212 229 240 248 294
37 76 82 102 96 132 675 656 593 610 530 239 248 276 267 314
38 78 82 104 98 131 671 656 590 607 531 242 247 279 271 313
39 93 93 128 109 146 630 630 551 583 517 264 263 309 286 330
40 81 82 109 101 131 648 647 562 591 521 246 247 286 275 313
41 81 87 110 99 139 674 651 596 612 532 246 256 286 273 322
42 64 71 83 86 118 714 682 627 629 540 219 231 250 254 297
43 64 76 83 85 125 747 691 669 656 557 218 238 250 252 305
44 50 62 62 73 106 801 729 718 677 570 193 215 216 235 281
45 52 66 65 74 113 817 732 742 697 584 197 223 221 235 290
46 40 53 47 63 94 888 781 813 725 602 172 199 189 218 264
47 40 56 48 62 99 913 788 845 752 620 173 205 190 215 272
48 29 43 32 51 79 1016 857 961 793 649 148 179 156 196 243
49 28 45 32 49 82 1050 863 1000 825 665 146 183 155 192 248
50 23 37 25 45 71 1125 915 1093 851 688 132 168 136 183 230
ИТОГО ПО БРИГАДЕ, нм3/ч 7637 8398 8529 9217 11106
Примечание. 1* - существующая газоходная сеть; 2* - газоходная сеть с вводом спусков в подкорпусной газоход под углом 300; 3* - газоходная сеть без пылеосадительных камер горелок; 4* - газоходная сеть с исключением по длине несанкционированных подсосов атмосферного воздуха; 5* - газоходная сеть, включающая технические решения 2*; 3*; 4*.
В качестве исходной взята газоходная сеть одной из бригад корпуса электролиза Красноярского алюминиевого завода, параметры работы которой сравниваются с результатами расчета, выполненного с помощью программного комплекса оЫе1.
Результаты расчета газоходных сетей, включающих различные технические решения, представленные в табл. 7, показывают, что модернизация сущест-
вующей газоходной сети не способна решить обозначенные проблемы, а напротив, привносит дополнительные. Первой из них является увеличение объемов газоотсоса от электролизеров вследствие сокращения сопротивления сети. Результатом этого является дальнейшее снижение эффективности работы горелок, сокращение полноты дожига горючих компонентов и углеродистой составляющей пыли, увеличение
Таблица8
Результаты моделирования «скоростной» газоходной сети, обеспечивающей скорость движения
газового потока на уровне 15 м/с
Код Разрежение в горелке, Па Температура в горелке, 0С Объем воздуха, подсасы-
горелки ваемого в горелки, нм3/ч
на схе- 6* 7* 8* 6* 7* 8* 6* 7* 8*
ме
5 75,0 5,7 10,6 681,0 1974,0 1568,2 236,6 65,0 89,0
6 78,1 18,6 12,9 674,5 1271,5 1458,3 241,5 118,0 98,1
7 72,5 13,2 13,0 690,6 1397,6 1449,3 232,8 99,5 98,8
8 76,2 34,8 11,5 682,4 986,2 1516,3 238,5 161,2 92,9
9 73,0 24,2 12,1 691,0 1076,4 1495,4 233,4 134,4 95,1
10 74,2 53,2 10,0 688,1 827,8 1601,0 235,5 199,4 86,8
11 72,2 36,2 11,0 695,1 894,3 1550,4 223,9 164,5 90,9
12 72,6 72,9 8,9 694,2 727,5 1677,8 232,9 233,4 81,7
13 72,8 48,4 10,2 694,7 801,1 1597,7 233,2 190,0 87,4
14 71,7 73,7 8,9 698,6 713,2 1684,2 230,5 234,7 81,4
15 74,4 43,7 10,5 688,7 850,1 1577,1 235,7 180,7 88,8
16 72,0 58,7 9,81 694,2 777,9 1618,2 231,8 209,5 85,8
17 75,0 34,0 11,4 685,0 955,0 1525,1 236,7 159,4 92,6
18 73,8 43,6 10,8 687,7 879,9 1559,8 234,8 180,5 89,8
19 77,0 24,6 12,4 675,7 1103,5 1476,1 240,4 135,7 96,4
20 75,9 29,6 12,1 678,8 1033,4 1490,1 238,1 148,8 95,1
21 79,5 16,1 13,5 668,5 1325,5 1424,0 243,6 109,8 100,7
22 77,2 16,4 13,4 673,0 1318,1 1431,6 240,1 110,7 100,0
23 78,2 8,8 12,6 669,0 1701,5 1471,3 241,6 81,0 97,2
24 80,8 4,9 9,3 663,8 2103,5 1644,4 245,7 60,5 83,7
31 75,3 6,4 11,8 682,5 1898,8 1500,7 237,0 69,3 94,1
32 75,7 11,6 13,5 681,7 1526,0 1430,3 237,7 93,2 100,4
33 72,9 21,9 12,3 690,0 1166,8 1480,9 233,3 128,1 95,9
34 75,8 21,8 12,7 683,5 1170,2 1464,1 237,8 127,6 97,3
35 71,8 40,1 10,7 695,7 908,3 1561,7 231,5 173,2 89,7
36 73,7 33,7 11,3 691,3 963,1 1533,1 234,5 158,6 92,0
37 69,8 59,4 9,6 703,5 771,2 1634,2 228,3 210,7 84,7
38 72,4 46,9 10,3 697,0 826,5 1589,3 232,6 187,3 87,9
39 70,1 79,1 8,5 704,1 696,5 1705,9 228,8 243,1 80,1
40 70,8 48,1 10,2 702,3 796,3 1598,2 229,9 189,6 87,4
41 71,4 72,3 9,1 698,4 728,0 1665,6 231,0 232,4 82,5
42 71,8 38,0 11,2 697,4 878,6 1540,2 231,6 168,6 91,7
43 73,9 57,0 10,1 689,0 803,1 1594,0 234,9 206,4 87,2
44 73,2 27,9 12,5 690,4 1012,0 1473,6 233,9 144,4 96,9
45 76,5 41,7 12,0 678,4 913,1 1490,1 239,0 176,6 94,8
46 75,8 18,8 14,5 679,8 1206,9 1388,4 238,0 118,6 104,3
47 78,9 27,4 14,4 691,2 1085,5 1403,9 242,8 143,1 103,8
48 73,8 10,4 8,1 765,3 1546,6 1584,2 220,4 88,5 91,4
49 78,0 14,8 8,5 682,5 1392,9 1581,3 232,4 105,1 98,0
50 78,2 4,5 8,4 631,3 2145,0 1592,8 249,8 58,3 97,5
ИТОГО ПО БРИГАДЕ, нм3/ч 9300 6001 3707,7
Примечание. 6* - газоходная сеть с регулирующими устройствами, включающая в себя технические решения 5*; 7* - «скоростная» газоходная сеть; 8* - «скоростная» газоходная сеть с регулирующими устройствами.
выноса в газоходный тракт пылевых и смолистых частиц, оседающих в газоходах. Рост объемов эвакуируемых газов увеличивает нагрузку на существующие ГОУ. При этом скорость газового потока в пределах 10 - 12 м/с остается недостаточной для полного увлечения им пылевых частиц.
Увеличить скорость движения газов до 15 м/с возможно за счет уменьшения габаритов газоходной сети, в частности, диаметров спусков со 159 до 100 мм, с соответствующим уменьшением диаметров подкор-пусных газоходов. Результаты расчета «скоростной» газоходной сети, представленные в табл. 8, показывают, что суммарный объем атмосферного воздуха, подсасываемого в горелки, сокращается до 6000 нм3/ч (более чем на 21%). Доля горелок, обеспечивающих полный дожиг СО, бенз(а)пирена и ПАУ (температура выше 11000С), составляет 35% от их общего числа. Однако при этом разница разрежений в горелках бригады достигает 17-кратного значения, от 4,5 до 79,1 Па.
Выравнивание объемов газоотсоса и разрежений в «скоростной» газоходной сети достигается регулирующими устройствами (шиберами, поворотными заслонками), устанавливаемыми в спусках горелок. Значения коэффициентов сопротивлений каждого регулирующего устройства рассчитывались отдельно. При использовании регулирующих устройств разница объемов газоотсоса не превышает 10-15%, что соответствует рекомендациям по «узловой» увязке давлений (разрежений) [26]. Суммарный объем атмосферного воздуха, подсасываемого в горелки, немногим более 3 700 нм3/ч, что более чем в 2 раза ниже, чем в существующей газоходной сети. Температуры в горелках, 1400 - 1700 0С, достаточны для полного дожига СО, бенз(а)пирена и других ПАУ.
Выводы
Эксплуатация разработанной конструкции газосборного колокола исключает образование отложений
Библиографический список
в подколокольном пространстве, при этом частота выполнения технологических операций, связанных с разрушением корки, сокращается более чем в 20 раз.
Увеличенные наружные габариты газосборного колокола на 12-19% уменьшают площадь поверхности расплава, находящуюся вне укрытия, что снижает поступление анодных газов, фильтрующихся через поверхность корки в атмосферу корпуса.
Эксплуатация горелочных устройств увеличенного диаметра с «узкими» воздухозаборными щелями обеспечивает полноту дожига горючих компонентов анодного газа за счет увеличения времени пребывания горючих компонентов в зоне высоких температур и более интенсивного смешивания компонентов.
Эксплуатация системы автоматической очистки горелок от отложений исключает их обслуживание вручную. При этом полнота дожига углеродистой составляющей пыли увеличивается в 3 раза. Система обеспечивает утилизацию сжатого осушенного воздуха после срабатывания системы АПГ.
Пылеосадительные камеры горелочных устройств из системы газоотсоса следует исключить вследствие их «нулевой» эффективности и высоких эксплуатационных затрат.
Эксплуатация модернизированной газоходной сети обеспечивает сокращение объема газоотсоса от электролизера более чем в 2 раза при одновременном 100%-ном дожиге СО, бенз(а)пирена и других ПАУ. При этом материалоемкость сети снижается на 2530%, энергозатраты на эвакуацию газов - на 20-25%, потребная мощность ГОУ сокращается более чем в 2 раза.
Внедрение результатов работы на алюминиевых заводах, сопоставимых по мощности с Красноярским, обеспечит сокращение валовых выбросов загрязняющих веществ на 42 тыс. т/год и снижение себестоимости производимого алюминия на 170 руб./т.
1. Бузунов В.Ю., Куликов Б.П. Технические аспекты экологической безопасности алюминиевого производства // Технико-экономический вестник РУСАЛа. 2005. №11. С. 5-14.
2. ГОСТ 12.1.007-76. Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности.
3. Гигиенические нормативы ГН 2.2.5.1313-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) вредных веществ в воздухе рабочей зоны.
4. Санитарные правила и нормы СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.
5. ГОСТ 12.1.005-88. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны.
6. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов. - (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 30 марта 2003г).
7. Гигиенические нормативы ГН 2.1.6.1338-03. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест. - (утв. Главным государственным санитарным врачом РФ 31 мая 2003 г).
8. OSPAR Convention for the Protection of the Marine Environment of the North - East Atlantic. Ministerial Meeting of the OS-PAR Commission./ Sintra: 22 - 23 July 1998.
9. Из истории технологии производства алюминия. - Карл Вильгельм Содерберг // Технико-экономический вестник РУСАЛа. 2005. № 11. С. 40 - 42.
10. Басов А.И., Ельцев Ф.П. Справочник механика заводов цветной металлургии. М.: Металлургия, 1981. 495 с.
11. Расчетная инструкция (методика) по определению состава и количества вредных (загрязняющих) веществ, выбрасываемых в атмосферный воздух при электролитическом производстве алюминия (в ред. Приказа Ростехнадзо-ра от 29.11.2005 № 892).
12. Буркат В.С., Друкарев В.А. Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия. СПб., 2005. 275 с.
13. Коробов М.А., Дмитриев А.А. Самообжигающиеся аноды алюминиевых электролизеров. М.: Металлургия, 1972. 208 с.
14. Крюковский В.А. Исследование циркуляции электролита и анодных газов в междуполюсном зазоре мощных алюминиевых электролизеров: автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л.: Всесоюзный институт алюминиевой и магниевой про-вышленности (ВАМИ), 1974. 20 с.
15. Шахрай С.Г., Куликов Б.П., Петров А.М. и др. Газосборное устройство алюминиевого электролизера (варианты). -Патент РФ №2324012. - опубл. БИ, №13. - 10.05. 2008.
16. Янко Э.А. Производство алюминия. Пособие для мастеров и рабочих цехов электролиза алюминиевых заводов. СПб.: Изд-во С.-Петербургского ун-та, 2007. 305 с.
17. Климова Л.Л., Павлюченко Г.А., Белов Б.А. Сравнительная оценка различных горелочных устройств для алюминиевых электролизеров // Цветная металлургия. 1979. № 19. С. 54-56.
18. Гурвич С.М. Справочник химика - энергетика. Т. 3. Энергетическое топливо (Характеристика и контроль качества). М.: Энергия, 1972. 215 с.
19. Зиганшин М.Г., Колесник А.А., Посохин В.Н. Проектирование аппаратов пылегазоочистки. М.: «Экопресс -ЗМ», 1988. 505 с.
20. Шахрай С.Г. Повышение эффективности вентиляции корпусов электролизного производства алюминия путем совершенствования системы газоотсоса: автореф. дис. ....канд. техн. наук. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2008. 19 с.
21. Необъявляющий П.А., Дектерев А.А., Гаврилов А.А., Сторожев Ю.И. Расчетно-экспериментальное исследование горелочного устройства по дожиганию анодного газа // Теплофизика и аэродинамика. 2007. Т.14, №1. С. 151 - 160.
22. Шахрай С.Г., Пингин В.В., Фризоргер В.К. и др. Способ очистки горелочного устройства алюминиевого электролизера. - заявка на изобретение 2007126313. - опубл. 20.01.2009.
23. К. Гротгейм и Б.Дж. Уэлч. Технология электролитического производства алюминия. Теоретический и прикладной подход. Норвегия, 1980. С. 326.
24. Баранцев А.Г., Цымбалов С.Д. Стратегия снижения выбросов загрязняющих веществ в окружающую среду // Цветные металлы. 1999. №6. С. 26 - 29.
25. Богословский В.Н. Отопление и вентиляция. Ч. II. Вентиляция. М.: Стройиздат, 1976. 441 с.
26. Бошняков Е.Н. Аспирационно-технологические установки предприятий цветной металлургии. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Металлургия, 1987. 160 с.
УДК 622.793.2:622.343
ТЕХНОЛОГИЯ КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ОБОРОТНЫХ РАСТВОРОВ, ОБРАЗУЮЩИХСЯ ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ РУД С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ МЕДИ
А.А. Файберг
ОАО «Иргиредмет»,
664025, г. Иркутск, бульвар Гагарина, 38.
Рассматривается технология кондиционирования оборотных растворов, образующихся при переработке руд с повышенным содержанием меди. Определены основные технологические параметры ведения процесса извлечения меди в виде высококачественного концентрата при одновременной регенерации свободного цианида в растворе, установлено влияние тех или иных факторов на эффективность технологии, осуществлено промышленное внедрение. Табл. 1. Библиогр. 4 назв.
Ключевые слова: кондиционирование; регенерация; цианид; извлечение; медь; сульфид меди; оборотный раствор.
CONDITIONING TECHOLOGY FOR RETURN SOLUTIONS FORMED DURING THE PROCESSING OF ORES WITH HIGH COPPER CONTENT A.A. Fayberg
PC «Irgiredmet»
38 Gagarin Boulevard, Irkutsk, 664025
The author deals with the technology of air conditioning of return solutions formed during the processing of ores with high copper content. The main technological parameters of copper extraction in the form of a high-quality concentrate while regenerating free cyanide in the solution are determined. The influence of various factors on the effectiveness of the technology is ascertained. The industrial application is implemented. 1 table. 4 sources.
Key words: air conditioning; regeneration; cyanide; extraction; copper; copper sulfide; return solution.
Оптимальным решением проблемы переработки золотосодержащих медистых руд является повторное использование отработанных цианидсодержащих растворов путем выведения из них меди, других метал-лов-комплексообразователей, возврата в процесс выщелачивания цианида, связанного в комплексные соединения. Такая технология кондиционирования позволяет устранить вредное влияние меди и других металлов на процесс извлечения золота с одновре-
менным снижением расхода цианида.
Технология, разработанная в лаборатории охраны окружающей среды «Иргиредмета», предусматривает извлечение меди в виде высококачественного концентрата при одновременной регенерации свободного цианида в оборотном растворе. В России и странах ближнего зарубежья опыта осуществления данных процессов нет. В рамках проведенной работы определены основные технологические параметры ведения
1Файберг Анна Александровна, аспирант, тел.: (3952) 330871, e-mail: [email protected] Fayberg Anna Aleksandrovna, postgraduate student, tel.: (3952) 330871, e-mail: Anna.faiberg @ rbcmail.ru
