CC BY
48
УДК 661.48+669.71:658.567
РАЗРАБОТКА ЭКОЛОГИЧЕСКИ БЕЗОПАСНЫХ ЦИКЛОВ ФТОРСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ В ПРОИЗВОДСТВЕ АЛЮМИНИЯ
© В.А. Верхозина1, Н.В. Головных2, Е.В. Верхозина3, А.С. Сафаров4, И.М. Щадов5
1,5Иркутский национальный исследовательский технический университет,
664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
2Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН,
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Фаворского, 1а.
3Институт земной коры СО РАН,
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова 128.
4Институт систем энергетики им. Л.А. Мелентьева СО РАН,
664033, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 130.
Выполнена оптимизация технологических циклов сырья при производстве алюминия, что позволяет сократить общий расход фторсодержащих компонентов и уменьшить выбросы в окружающую среду. Снижение содержания вредных примесей в сырьевых добавках обеспечивает повышение качества продукта. Систематизированы технологические группы отходов, разработаны эффективные методы их переработки и утилизации, что повышает экологическую безопасность производства.
Ключевые слова: экологическая безопасность; безотходные технологии; фтористые соединения; электролиз; рециклинг сырья; оптимизация процессов.
DEVELOPMENT OF ENVIRONMENTALLY FRIENDLY CYCLES OF FLUORINE-CONTAINING RAW MATERIALS IN ALUMINUM PRODUCTION
V.A. Verkhozina, N.V. Golovnykh, E.V. Verkhozina, A.S. Safarov, I.M. Shchadov
Irkutsk National Research Technical University, 83 Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russia. Vinogradov Institute of Geochemistry SB RAS, 1a Favorsky St., Irkutsk, 664033, Russia. Institute of the Earth's Crust SB RAS, 128 Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russia. Melentiev Institute of Energy Systems SB RAS, 130 Lermontov St., Irkutsk, 664033, Russia.
Performed optimization of technological cycles of raw material for aluminum production allowed to reduce the total consumption of fluorine-containing components and decrease environmental emissions. Reduced content of harmful impurities in raw material additions enhances the quality of the product. The technological groups of waste are systematized and the effective methods of waste processing and recycling are developed. The latter improves ecological safety of production.
Keywords: ecological safety; non-waste technologies; fluorides; electrolysis; recycling of raw materials; process optimization.
Введение
В последнее время наряду с возрастающими требованиями к охране окружающей среды наблюдается тенденция к снижению запасов высококачественного
сырья в горно-перерабатывающем комплексе, в который приходится вовлекать все более бедные породы и затрачивать больше усилий на их переработку. В используемом сырье уменьшается содержание цен-
1 Верхозина Валентина Александровна, доктор технических наук, член-корр. РАЕН, профессор кафедры управления промышленными предприятиями, тел.: (3952) 405097, e-mail: verhval@mail.ru
Verkhozina Valentina, Doctor of technical sciences, Corresponding Member of Russian Academy of Natural Sciences, Professor of the Department of Management of Industrial Enterprises, tel.: (3952) 405097, e-mail: verhval@mail.ru
2Головных Николай Витальевич, кандидат химических наук, ведущий инженер, тел.: 89041587812, e-mail: Golovnykh@igc.irk.ru
Golovnykh Nikolai, Candidate of Chemistry, Leading Engineer, tel.: 89041587812, e-mail: Golovnykh@igc.irk.ru
3Верхозина Елена Владимировна, кандидат биологических наук, научный сотрудник, тел.: 89148805774,
e-mail:verhel@crust.irk.ru
Verkhozina Elena, Candidate of Biology, Researcher, tel.: 89148805774, e-mail: verhel@crust.irk.ru
4Сафаров Алексей Саматович, ведущий инженер, тел.: 89025432666, e-mail: alexssss@list.ru Safarov Aleksei, Leading Engineer, tel.: 89025432666, e-mail: alexssss@list.ru
4Щадов Иван Михайлович, доктор технических наук, профессор, академик РАЕН, зав. кафедрой управления промышленными предприятиями, тел: (3952) 405097, e-mail: c12@istu.edu
Shchadov Ivan, Doctor of technical sciences, Professor, Academician of the Russian Academy of Natural Sciences, Head of the Department of Management of Industrial Enterprises, tel.: (3952) 405097, e-mail: c12@istu.edu
ных компонентов, а количество примесей возрастает. Все это приводит к росту выбросов в атмосферу, а также увеличению удельного количества накапливаемых отходов, что ухудшает качество природной среды. В связи с этим необходима разработка экологически безопасных методов и природоохранных технологических циклов, обеспечивающих комплексное использование природных и техногенных ресурсов. Учитывая, что экспериментально-заводские исследования требуют значительных затрат и времени, меры и средства оперативного внесения корректур часто запаздывают. Поэтому изменение подходов к переработке сырья, а также своевременный контроль и прогнозирование становятся для современного производства все более актуальными.
Цель работы. Рассмотреть возможности оптимизации технологических циклов сырьевых компонентов при производстве алюминия способом электролиза, растворенного во фторсодержащих расплавах глинозема, и разработать мероприятия по улучшению экологических показателей в процессе комплексной переработки сырья.
Постановка задач исследования. Используемые для получения электролитов алюминиевого производства [6] фтористые соли представляют собой контролируемые с помощью криолитового отношения фторидов натрия и алюминия (КО) - NaF/AlF3 технологические добавки с различным соотношением отдельных соединений. Для обеспечения высоких технико-экономических и экологических показателей требуется модернизация металлургических переделов и снабжение их более качественными технологическими
материалами, что приведет к сокращению потерь исходных веществ и уменьшению количества отходов. Это также существенно снизит степень образования выбросов соединений фтора и их рассеивание с миграционными потоками [1].
По выбросам, приходящимся на тонну алюминия, отечественные электролизеры уступают международным стандартам [7]. Минимизация потерь сырья, попадающего в рабочую зону, требует совершенствования технологии электролиза и газоочистки, что позволит снизить энергозатраты, уменьшить расход сырья и сократить экологические нагрузки.
Информационные материалы и методы исследований. Систематизирован массив заводских статистических и экспериментальных данных, отражающих проблему эффективности использования фтористых соединений в алюминиевом производстве. Опираясь на термографические, гранулометрические, химические и физические методы анализа [4], а также результаты имитационного компьютерного моделирования [2], рассмотрены условия и параметры, необходимые для оптимизации технологических схем данного производства.
Результаты и их обсуждение
Совершенствование технологии фтористых солей. Были исследованы термографические эндоэффекты, отражающие фазовые переходы и изменение КО в системе NaF - AlF3 (рис. 1). Это позволило более детально изучить и улучшить технологические свойства фторалюминатов - технических криолитов, состав которых рассмотрен в работе [8].
и о
н %
а
-е-
т о
4 х
т
а
ш
я «
а
35 2 х л
п
а Н
5 W
о X н О
КО=1,41
КО=1,7 КО=2,1 КО=2,8
565
995
400
500
600
900
1000
700 800
Температура, °C
Рис. 1. Характерные эндоэффекты образцов технического криолита в зависимости
от температуры и КО
Как показал анализ физико-химических превращений компонентов в процессе электролиза, относительные потери их массы достигают за счет испарения и пыления 11,5%, гидролиза - 2,1% [5]. Установлено, что уменьшение массы образца от 100 до 89 мг и повышение КО с 1,9 до 2,5, наблюдаемое при нагреве криолита до температуры плавления 965оС (в атмосфере аргона 940оС), объясняется изменением состава компонентов в расплаве и отводом в газовую фазу паров №Л!Р4, которые можно улавливать системами газоочистки. Остальные потери компонентов минимизируются за счет улучшения технологических свойств фтористых солей и совершенствования системы их подачи в электролизеры.
Установлено, что при совместном нагреве взятых в определенных пропорциях №Р и Л!Р3 выше 300оС начинается их термохимическое взаимодействие с образованием криолита заданного модуля (КО). Процесс проходит с максимальной скоростью при 650-700оС и заканчивается к 750оС (степень превращения 0,95). Содержание углерода в синтезированном криолите снижается до 0,1-0,3% масс., а серы до 1,0% масс. (в составе №2Б04). Это положительно сказывается на фазовом и гранулометрическом составе продукта. Применение полученного криолита с размером гранул 0,3-2 мм и модулем (КО) 1,8-2,2 ведет к сокращению потерь фтористых солей при электролизе на 5-7%.
Для оптимизации процесса сушки трифторида алюминия предложено предварительно обезвоживать промежуточный продукт до влажности 10-15% во вращающейся печи, а затем подвергать его быстрой сушке выше 600оС в шахтно-циклонном теплообменнике. Применяемый в процессе сушки сушильный агент (нагнетаемый воздух) имеет влагосодержание в пределах 70-75 г/кг, а температуру 770-850оС в горячей головке печи. В результате, материал приобретает свойство текучести с кажущейся плотностью 400460 кг/м3 и динамической вязкостью (1-3)х10-3 Па^с. Это позволяет увеличить на 0,8% содержание фтора в продукте при снижении его влажности на 0,2%.
Исследование процессов термохимического синтеза трифторида алюминия в печи КС при температурах 450-800оС показало, что для улучшения фторирования глинозема, который должен быть предварительно активирован путем дегидратации производимой на глиноземных заводах гидроокиси алюминия, требуется снижение влагосодержания реакционных газов. Эффективность процесса повышается с увеличением крупности материала с 0,05 до 0,65 мм. Более полное обезвоживание исходного А!(ОН)3 достигается при выдержке материала в пределах 380-440оС. Циркуляционное фторирование продукта отработанными газами повышает содержание Л!Р3 (титр) до 82-83% масс.
Таким образом, результаты выполненных исследований могут быть использованы при реконструкции технологических отделений по производству и регенерации фтористых солей, а также при корректировке технологических карт сырья и составлении прогнозов эффективности используемых компонентов в период
электролизных компаний.
Сокращение выбросов и минимизация образования отходов. В ходе исследования процессов «сухой» газоочистки было установлено, что за счет необходимой при адсорбции фтористого водорода удельной поверхности, определяемой методом BET (м2/г), имеется возможность дополнительного извлечения вторичных гранул, образованных из уловленных мелких частиц (<45 мм), содержащих до 18-20% фтора в виде криолита с КО=1,8-2,2, полученного при контакте паров с глиноземом. Также могут быть уловлены высокодисперсные отходы, выделенные в горелках (t=800-1000оС) при взаимодействии отходящих газов с влагой воздуха (W~10 г/кг). Это позволяет существенно увеличить степень насыщения фторированного глинозема ценными компонентами, отделяемого импульсной продувкой и направляемого в процесс электролиза.
На примере Кандалакшского алюминиевого завода выявлено, что содержание примесей во фторированном (вторичном) глиноземе может превышать требуемые нормативы для промышленных глиноземов (см. табл.). Во избежание десорбции соединений фтора с BET-поверхности при нагревании нами предложено перед загрузкой фторированный глинозем смешивать со свежим глиноземом, ограничивая содержание фтора не более 0,5-0,8% масс. Выполненные расчеты позволяют определить оптимальное число (не более 3-4) циклов насыщения глинозема в системе «сухой» газоочистки, чтобы избежать переизмельчения сырьевого продукта и его потерь при загрузке. Одновременно во вторичном глиноземе лимитируется содержание углерода (не более 0,1-0,14% C).
Как показали наши исследования, дожигая полиароматические углеводороды (ПАУ) вместе с высокодисперсным углеродом (сажей) при концентрациях 0,35-1,2 г/м3 в горелках, установленных в схемах газоотвода от электролизеров, можно избежать наугле-раживания электролита фторированным глиноземом, и стабилизировать технологический режим. При отсутствии горелок - непосредственно в укрытых электролизерах (с обожженными анодами). На выходе из завершающего модуля газоочистки рекомендован мокрый скруббер с локальным оборотным циклом, по мере насыщения растворов можно выводить растворимые примеси методом кристаллизации, выпуская попутные технические соли.
На основании этих данных обоснован замкнутый цикл электролиза со степенью улавливания фтора до 99,9%, объединяющий системы улавливания выбросов, газоочистку и подачу сырья, что обеспечивает наиболее полный рециклинг технологических компонентов.
Контроль и управление технологическими процессами. Нами разработана имитационная компьютерная модель, позволяющая в процессе электролиза контролировать и стабилизировать состав электролита и газовой фазы, а также оптимизировать условия растворения глинозема и исключать нежелательный для технологии дисбаланс натрия [2].
Сравнительный химико-технологический анализ свежего и фторированного
глинозема (по сведениям инжиниринговых служб зарубежных _и российских алюминиевых компаний)_
Компонент Содержание, % масс. Компонент, параметр Содержание, % масс.
свежий глинозем фторированный глинозем свежий глинозем фторированный глинозем
F 0,01-0,03 0,6-1,7 SO4 ср. 0,09 ср. 0,35
C 0,04-0,09 0,3-1,0 K2O ср. 0,093 ср. 0,114
Fe2Ö3 0,014-0,023 0,04-0,08 ПАУ н/о* ср. 0,04
P2O5 0,001-0,002 0,004-0,007 H2O (W) 0,42-0,93 1,0-1,82
V2O5 0,002-0,003 0,003-0,006 ППП ср. 2,2 ср. 4,01
SiO2 0,012-0,021 0,015-0,024 в-45% 20-27,7 25-39,1
Na2O 0,185-0,45 0,445-0,95 BET, м2/г 69-89,75 62,15-68,95
Примечание. ППП - потери при прокаливании ^ > 800°С), в основном представлены гидратами, карбонатами и сульфатами;
Р-45% - содержание контрольной гранулометрической фракции меньше 45 мкм (0,045 мм), % масс;
*анализы свидетельствуют об отсутствии полиароматических углеводородов (ПАУ) в составе марок свежего глинозема.
В результате моделирования (рис. 2) установлено, что смесь фторалюминатов находится при температурах электролиза 930-980оС в жидком состоянии, если значение КО расплава поддерживается в пределах от 9,0 (пусковой режим) до 1,8 (режим «кислых» электролитов). Однако КО выше 2,7 может приводить к падению электропроводности расплавов вследствие их эмульгирования частицами несгоревшего анода и образованию микрозародышей твердой фазы с температурой плавления более 1000°С, повышающих вязкость. В интервале КО=2,0-2,7 электролиты имеют мольную долю ионов Л!Р63-, необходимую для растворения и стабилизации концентрации глинозема в пределах 2-7% масс. Снижение КО меньше 1,8 вызывает образование избытка №Л!Р4 и рост выбросов. Модель взаимодействия исходных компонентов газоочистки при мольных соотношениях (100то! №Л!Р4, 50то! С02, 25то! СН4, 20то! 02) на 10 м3 воздуха позволила установить помимо НР наличие в отходящих газах аэрозоля, состоящего из смеси фторалюминатов (КО=2,3) и бета-глинозема. Расчеты показали, что при этом продуктивная концентрация ценных компонентов в составе вторичного газопылевого отхода, направляемого в систему газоочистки, составляет 1,37 кг/м3.
Выявленные параметры замкнутого цикла методом компьютерного моделирования позволяют стабилизировать состав сырья и промежуточных продуктов. Кроме того, повышается безотходность производства, и совершенствуются системы контроля и управления. Установленные оптимальные пределы регулирования значений КО=2,0-2,7 электролита дают возможность обеспечить максимальный выход металла по току (п) и сократить потери сырья с выбросами при минимальном расходе фтористых солей (рис. 3).
Переработка и утилизация отходов электролизного производства. Наибольшая часть отработанных материалов алюминиевого производства при-
ходится на отходы, которые из-за высокой дисперсности (10-30 мкм) или их химической инертности крайне сложно перерабатываются известными методами [5]. В целом технико-экономическая ситуация, характеризуемая потерей в отвалах ценных компонентов, осложняется дороговизной приобретения исходного сырья, а также низкой прибыльностью сбыта вторичного сырья.
Вместе с тем наши исследования выявили, что сырьевые продукты, полученные из отходов алюминиевого производства, можно использовать в качестве различных добавок при комплексной переработке нефелинового сырья с получением глинозема, вяжущих материалов и других соединений [3]. Так, при спекании глиноземной шихты соединения алюминия способствуют повышению в спеке содержания №Л!02, соединения фтора благоприятно влияют на процессы кристаллизации 2-кальциевого силиката (Са2БЮ4) и клинкерных фаз - Са3БЮ5, Са3Б1207, а соединения серы позволяют увеличивать выпуск сульфата калия (К^).
В качестве критерия при обосновании высокоэффективных методов переработки отходов выбрано содержание углерода - наиболее трудно отделяемой примеси. Были систематизированы следующие группы отходов:
1. Малоуглеродистые отходы (С<25-30% масс.) -отходы «мокрой» стадии (шламы) и отходы «сухой» стадии (пыль) газоочистки.
2. Среднеуглеродистые отходы (С=30-70% масс.)
- общие отходы шламовых полей, основную часть которых составляют усредненные запасы откачиваемых из отделений газоочистки и регенерации техногенных пульп.
3. Высокоуглеродистые отходы (С>70-75% масс.)
- хвосты флотации электролитно-угольной пены, измельченные отходы углеграфитовой футеровки, анодные огарки._
1 20
1 00
£0 80
ГО 60
А
вь ^
щ
3 0.40
я
z
020 ООО
Ч N»A№4 Компонент 1 а юном фа im
Гч \ Nh ^ Alb, \ N \
Ч \ Ч \ Ч \ Ч \ Ч \ \\ Ntf ^. — ' . • »
\\ \ N ЛК№, \ ^ • — ^ ч
~ -ч - - - к. ..........HF..............>*•'...... V. -----------
I 00
200
k'pna.ilUQ*o« omoniriinr NaF/AIKj
0 050
О 040
о озо и:
0020
0010
0 000
300
4 00
: 3 50
¿300 2
«Г 2.50
-с *
¿200 А
Ж > 50
г
* 1 00
г 0 50
ООО
к'оиленсиропаниые фа tu
X у— —-
AljOJЖ) ^ "" JT / \ 4 \
Г4. AIF,(*) / ч / / i / « NJ,AIK,(*^ NijAlF^ltp/ / « г v / \ ^ » /
— ...... X ' > / / » / « / / NaF(m) ' \
V ....... \ч / ж f . " % l t %
\ л • > А ............... \ • » » » V.. ALL', \
У--4- .............. ........
060
040 =
0 30
0 20 ^
ООО
3 00
1 00 2 00
к'рполтпвое ототгнпг NaF/AIFj
б
Рис. 2. Зависимость фазового и компонентного состава модели физико-химических процессов образования технологического расплава от криолитового отношения NaF/AlF3: а - нижняя часть графика - конденсированные _фазы; б - верхняя часть графика - компоненты газовой фазы_
а
350
1)0
•г 310
I
Е 290
1270
1
2)0
23 0
210
190
И 0 л
........-J0 1 .4 *
* • & * * * * Ч X ч
✓ » VU ■V ч ч ч
/ ✓ * * * * > ОЛигт ь р*гу1Мро| дин КО ч / ч / / > ч
V N ч ч ч >
4 1 / 8 / 1 ч ч ч ч ч
У | 6 1 6 1
М
97.0
юо,
910 я
ITO
U0
100
» 1.75 2 00 2.23 2 30 2.7) 3 00 3 25 Криаииоти ошошгнис ЧлЬАИ ,
3)0
Рис. 3. Выбросы соединения фтора (1), расход фтористых солей (2), выход металла по току п (3) в зависимости от пределов регулирования КО
Отходы огнеупорной (силикатной) футеровки электролизеров c высоким содержанием натрия ^>6-10% масс.) целесообразно использовать в качестве технологических добавок при производстве глинозема. Для первой группы отходов эффективным направлением переработки могут служить методы переплавки в ретортных или индукционных печах, а для третьей группы - методы энерготехнологического сжигания в утилизационных печах с фонтанно-вихревыми горелками. Утилизация второй группы отходов представляется наиболее сложной, частичное решение проблемы - подмешивание и термогрануляция в составе вторичного криолита в соотношении 1:9.
Для группы отходов (С=30-70%> масс.) предложена переработка, позволяющая на первой стадии выделить фтористый водород, необходимый для фторирования глинозема, а на втором этапе - утилизировать отходы. Для вскрытия фторидов предлагается применять метод сернокислотного разложения при 270-320оС во вращающейся печи с кислотоупорной футеровкой. Используются отходы с содержанием фторалюминатов не менее 40-45% масс. (К0~2,0-2,5), что позволяет получить газообразный продукт с концентрацией ИР~165-180 г/м3. Улавливаемая газовая фаза подается в циклон, где влага и серная кислота (содержат небольшое количество ИР) конденсируются в сборной емкости, откуда конденсат подается на приготовление раствора И2Б04. Твердый отход данной стадии содержит натриево-алюминиевые квасцы и может утилизироваться как ценная технологическая добавка в глиноземное производство.
На второй стадии процесса исследована возможность обработки смеси вторичных и первичных отхо-
дов с добавкой извести при нагреве до 1000оС. Для улучшения кинетики процесса термохимическую переработку отходов целесообразно проводить с добавками хвостов флотации и отработанных анодов, обладающих повышенным содержанием углерода, из расчета до 12-15% от массы исходной шихты.
Физико-химический анализ (рис. 4) показал, что фазовые превращения при термохимической обработке смеси отходов с добавками извести активно протекают выше 400оС, при этом происходит образование ангидрита и алюминатов, при повышенных температурах наблюдается пирогидролиз фторидов, их содержание в твердой фазе снижается с 11-14 до 3-5% масс. Окисление углерода протекает при 600оС со скоростью 6,45 мг С/мин. Это дает возможность снизить содержание углерода с 23-29 до 2-3% масс., а отходящие газы утилизировать в процесс газоочистки. Уловленные газы от всех вышерассмотренных процессов утилизируются в систему газоочистки, что обеспечивает наиболее полный рециклинг техногенных соединений.
Таким образом, эффективность использования фтористых соединений существенно влияет на производительность и экологическую безопасность алюминиевого производства. Технические решения, направленные на улучшение структуры и степени улавливания компонентов, а также повышение уровня управления производством позволяют снизить расход фтор-содержащего сырья на 25-34% масс. Систематизированные способы переработки отходов дают возможность вернуть ценные соединения в производственные циклы, что сокращает количество отвальных шламов и снижает экологические нагрузки.
96 88 80 72
^ 64
вТ
§ 56 ч
R
и 48 о
W
W «
40
32
24
16
8
0
Na3ÄlF6
AlF
200
300
400
1000
1100
500 600 700 800 900
Температура нагрева, °С
Рис. 4. Изменение фазового состава шихтовых материалов в зависимости от температуры
обработки вторичного сырья
1200
Выводы
1. На основании выполненных исследований предложены методы термохимической обработки и синтеза исходных соединений, направленные на улучшение кристаллической структуры и гранулометрического состава технологических компонентов. Разработанные методы позволяют снизить содержание примесей, модифицировать технический криолит и получить корректирующие добавки с высоким содержанием основного вещества - трифторида алюминия. Использование в электролизе алюминия фтористых солей с улучшенными эколого-технологическими свойствами приводит к сокращению потерь фтора и других полезных компонентов с выбросами в атмосферу, а также с твердыми и жидкими отходами.
2. Выполнена оптимизация режимов «сухой» газоочистки, повышающая степень улавливания ценных компонентов, ограничивающая содержание вредных примесей и исключающая влияние негативных факторов (переизмельчение вторичного сырья, десорбцию фтора, падение электропроводности, образование корок и т.д.) во фторированном глиноземе, направляемом в процесс электролиза. Обоснован замкнутый
цикл производства алюминия со степенью улавливания фтора до 99,9%, объединяющий системы улавливания выбросов, газоочистку и подачу сырья, что обеспечивает наиболее полный рециклинг технологических компонентов.
3. С помощью разработанной компьютерной модели установлены технологические параметры, обеспечивающие оптимизацию исходного сырья и стабилизацию состава электролитов и промежуточных продуктов. Внедрение компьютерных методов с применением имитационных моделей дает возможность проводить совершенствование системы контроля и управления технологическими процессами. Результаты выполненных исследований по улучшению технологических циклов фторсодержащего сырья могут быть использованы при корректировке технологических карт производства, а также при составлении на период электролизных компаний прогноза эффективности новых материалов и композитов.
4. Разработаны процессы, позволяющие осуществить комплексную переработку систематизированных групп отходов: а) переплавку низкоуглеродистых отходов (С<25-30% масс.) с получением оборотного
электролита и углеродистых добавок, б) сернокислотное вскрытие среднеуглеродистых отходов (С=30-70% масс.) с выделением ИР и утилизацией сульфатного остатка в глиноземное производство, в) энерготехнологическое сжигание высокоуглеродистых отходов (С>75% масс.) с получением гранулированно-
го шлака, использованием фторидов и рекуперацией тепла. Данные методы позволяют снизить энергозатраты, уменьшить расход сырья и минимизировать негативное влияние производства на окружающую природную среду.
Статья поступила 10.06.2015 г.
Библиографический список
1. Анализ техногенного воздействия выбросов алюминиевого производства на почвы промышленного района г. Шеле-хов / Н.В. Головных, В.А. Верхозина, Е.В. Верхозина, А.С. Сафаров // Экология промышленного производства. 2013. Вып. 3 (83). С. 57-63.
2. Верхозина В.А., Головных Н.В. Оптимизация технологических процессов с использованием метода физико-химического моделирования при разработке экологически безопасных технологий в производстве глинозема и алюминия // Известия вузов. Горный журнал. 2011. № 1. С. 70-76.
3. Головных Н.В. Упрочнение технологических материалов и рециклинг отходов футеровки электролизеров алюминиевого производства // Экология промышленного производства. 2010. № 4. С. 47-52.
4. Истомин С.П., Киселев А.И. Исследование высокотемпературных потерь фтора из технического криолита // Цветные
металлы. 2003. № 5. С. 44-46.
5. Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. СПб.: Изд-во МАНЭБ, 2004. 478 с.
6. Металлургия алюминия / Ю.В. Борисоглебский, Г.В. Га-левский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис, Г.А. Сиразутдинов. Новосибирск: Сибирская издательская фирма РАН «Наука», 2000. 438 с.
7. Перспективы сокращения выбросов на алюминиевых заводах ОАО СУАЛ / А.И. Щетников, А.Ф. Жаров, В.В. Весел-ков, Е.С. Лебедева, В.Л. Овченков // Цветные металлы. 2007. № 1. С. 62-66.
8. Golovnykh N.V., Tupitsyn A.A., Bychinskii V.A., Zolotova A.S. Investigation of Physicochemical and Technological Properties of Sodium Tetrafluoroaluminate. ISSN 1067-8212. ©Allerton Press, Inc., 2008. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2008. V. 49. N. 5. P. 33-37.
УДК 622.372
ИЗУЧЕНИЕ ТЕКСТУРНО-СТРУКТУРНЫХ ОСОБЕННОСТЕЙ ЗОЛОТОСОДЕРЖАЩИХ АЛЛЮВИАЛЬНЫХ ПЕСКОВ И МЕТОДЫ ИХ ПЕРЕРАБОТКИ
© В.А. Гронь1, С.Г. Шахрай2, В.В. Коростовенко3, В.В. Кондратьев4
1,2,3Сибирский федеральный университет, 660041, Россия, г. Красноярск, пр. Свободный, 79. 4Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Россия, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
Изучены золотосодержащие аллювиальные пески коры выветривания новых месторождений, которые состоят от обломочной до пелитовой структуры с невысоким содержанием тонкодисперсного золота, концентрированного в основном в мелких классах -0,074 +0 мм и пропитанного гидроокислами железа, а также лимонитом и глинистыми составляющими. По составу пески многоминеральны, где наряду с кварцем плакиоклазом присутствуют полевые шпаты, лимонит, роговая обманка, песчаники и глинистые сланцы. Проведенный анализ методов обогащения таких типов руд показал необходимость использования новых более эффективных растворителей. Практический интерес представляет известково-серный реагент для извлечения тонкодисперсного золота. Выщелачивание проводилось в широком интервале концентраций серы и гидрооксида кальция: 12,5-100,0 г/л Б и 50-200 г/л Са(ОН)2; оптимальное время выщелачивания составило от 6 до 8 часов, при соотношении Т:Ж=1:3 при извлечении золота в раствор 94-98%.
1Гронь Вера Александровна, кандидат технических наук, доцент кафедры техносферной безопасности горного и металлургического производства Института цветных металлов и материаловедения, тел.: 89135192680, e-mail: gronva@mail.ru
Gron Vera, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technosphere Safety of Mining and Metallurgical Production of the Institute of Non-Ferrous Metals and Materials Science, tel.: 89135192680, e-mail: gronva@mail.ru Шахрай Сергей Георгиевич, кандидат технических наук, доцент кафедры техносферной безопасности горного и металлургического производства Института цветных металлов и материаловедения, тел.: 89082025567, e-mail: shahrai56@mail.ru Shakhrai Sergey, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Technosphere Safety of Mining and Metallurgical Production of the Institute of Non-Ferrous Metals and Materials Science, tel.: 89082025567, e-mail: shahrai56@mail.ru
3Коростовенко Вячеслав Васильевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой техносферной безопасности горного и металлургического производства Института цветных металлов и материаловедения, тел.: 89029192136, e-mail: korostovenko@mail.ru
Korostovenko Vyacheslav, Doctor of technical sciences, Professor, Head of the Department of Technosphere Safety of Mining and Metallurgical Production of the Institute of Non-Ferrous Metals and Materials Science, tel.: 89029192136, e-mail: korostovenko@mail.ru
4Кондратьев Виктор Викторович, кандидат технических наук, начальник отдела инновационных технологий Физико-технического института, тел.: 89025687702, e-mail: kvv@istu.edu
Kondratiev Viktor, Candidate of technical sciences, Head of the Department of Innovative Technologies of a Physico-Technical Institute, tel.: 89025687702, e-mail: kvv@istu.edu
