CC BY
29
А.Н.Баранов, А.Г.Вахромеев, Н.И.Янченко, А.В.Гавриденко
Решение экологических проблем в производстве алюминия за счет применения литиевых соединений, полученных из гидроминеральных растворов*
Металлургия
Крупнейшие производители первичного алюминия России находятся в Сибирском регионе (БрАЗ, КрАЗ, ИркАЗ, НКЗ, САЗ). В связи со значительными выбросами фтористых соединений [1] в зоне расположения этих предприятий создалась сложная экологическая обстановка. Известно, что применение литиевых добавок в виде фтористых соединении позволит снизить на 30% уровень загрязнения окружающей среды [2]. В мировой практике по объёму потребления литиевой продукции (в расчёте на карбонат лития) алюминиевая промышленность прочно удерживает первое место. В свою очередь спрос на карбонат лития для алюминиевой промышленности обеспечивает развитие и рост производства литиевой продукции.
В отечественной литиевой промышленности гранулированный карбонат лития не производится, а его аналог -порошковый литий углекислый - имеет высокую стоимость, что не обеспечивает необходимую рентабельность его использования в алюминиевом производстве. Это явилось причиной поиска дешевых литиевых продуктов для нужд алюминиевой промышленности. Кроме того, по мнению специалистов, карбонат лития не является оптимальной добавкой. При введении в электролизёр наблюдаются большие потери карбоната лития с пылеуносом в токе диоксида углерода, образующегося при термическом разложении и2С03. В расплаве электролита фторалю-миниевые соединения разлагаются под воздействием карбоната лития до оксида алюминия, происходит локальное пересыщение литием части электролита, что приводит к повышенному осадкообразованию и нарушению режима работы электролизёра [3].
В связи с этим считаем целесообразным использовать не карбонат лития, а разработать технологию получения фторида лития - более эффективной добавки, чем карбонат лития. Это обусловлено тем, что в настоящее время на территории Иркутской области разведаны большие промышленные запасы подземных рассолов с высоким содержанием хлорида лития, а также теоретически разработана возможность получения хлорида лития на одной из действующих скважин гидроминерального источника [4].
Использование дренажных рассолов трубки «Удачная» и высокоминерализованных рассолов Иркутской области, в частности, рассолов Знаменского месторождения - наиболее яркого представителя рассолов хлоридного кальциево-магниевого типа, позволяет получать литиевые продукты как в виде концентратов, так и в виде солей лития. Получение наиболее эффективной добавки фтористого лития потребует значительных объемов плавиковой кислоты, которую можно получить при очистке газовых выбросов при производстве алюминия. Авторами предлагается новый способ очистки газов от фтористого водорода с получением плавиковой кислоты. Процесс электролиза алюминия, который осуществляется в криолит-глиноземных расплавах, связан со значительными потерями фтора в виде фтористого водорода. В настоящее время на отечественных алюминиевых заводах очистка газовых выбросов от НР осуществляется мокрым способом в пенных аппаратах путем орошения отходящих газов растворами кальцинированной соды. В результате взаимодействия фтористого водорода с содой получают растворы, содержащие МаР:
НР+ Ма2С03= ИаР+МаНСОз.
Однако для очистки газов этим способом требуется большое количество соды, а получаемый этим способом фтористый натрий имеет малую растворимость, что приводит к зарастанию трубопроводов. Из растворов газоочистки получают регенерированный криолит путем взаимодействия с алюминатным раствором: 12МаЯ+1,5№2ОА12Оз+9МаНС03=
=2МагА1Р6+9^2С0з+4,5Н20.
Вторичный криолит, получаемый абсорбционным способом с помощью растворов кальцинированной соды, имеет повышенное содержание натрия. При его использовании возрастает криолитовое отношение электролита, Для снижения криолитового отношения в электролит приходится добавлять фтористый алюминий, Для того чтобы снизить использование свежих фтористых солей, необходимо получать регенерированный криолит с низким криолитовым отношением или регенерированный фтористый алюминий, Для этого предлагается вместо содовых растворов в пенные аппара-
* Работа выполнена при финансовой поддержке ФЦП "Интеграция", проект Л-0047.
Металлургия
J r _;_ . •
ты подавать воду и получать из растворов газоочистки плавиковую кислоту по реакции
ИРтаз+Н20=НРж+Н20.
Из растворов плавиковой кислоты можно получить фтористый алюминий, литиисодержащий криолит или фтористый литий
нр+ ис1= ир+на,
используя для этого хлористый литий, полученный из минеральных рассолов Восточной Сибири.
Таким образом, применение литиевых соединений в производстве алюминия, полученных из гидроминеральных ресурсов с использованием фтористых соединений из системы газоочистки, позволит улучшить экологическую обстановку в тех регионах, где находятся металлургические заводы по производству первичного алюминия.
алюминия // Обогащение руд: Сборник научных трудов. -Иркутск; Изд-во ИрГГУ, 2002. - С, 142-146.
2, Веселков В,В„ Зельберг Б.И., Черных А,И. и др. Прикладные аспекты применения литиевых солей в электролизе II Российская и мировая алюминиевая промышленность -21 век. Междунар, конф. - Иркутск. Июнь 2000 г. - М., 2000. - 150 с,
3, Игнатьев О,С. Роль лития в совершенствовании технологии получения алюминия II Научные школы Московского государственного института (технологического университета): Становление и развитие, - М„ 1997. - С. 106-110,
4, Вахромеев А.Г„ Рябцев А.Д., Коцупало Н.П. и др, Перспективы использования литиевых и магниевых продуктов, полученных из отечественного минерального сырья II Металлургия легких металлов на рубеже веков, Современное состояние и стратегия развития. Междунар. конференция, Санкт-Петербург. 5-6 сентября 2001 г. - Санкт-Петербург, 2001.- 150с.
Библиографический список
1. Баранов А.Н., Янченко Н,И„ Рунова Е.М, Экологические аспекты применения литиевых добавок в производстве
В.И.Саламатов, О.А.Пунишко, О.В.Саламатов
Расчет незамкнутых схем противотока с законченным циклом прошмвкш в сгустителях с мспоАьзошаитеш оборотной воды в К-ош промывателе
Шламы, промытые в сгустителях, перекачиваются на шламовые поля (отвальные пруды) и увлекают за собой значительное количество воды, содержащей растворенное вещество. В результате дальнейшего уплотнения шламы расслаиваются с выделением осветленной воды, которая возвращается в систему промывки, При этом наблюдается заметное повышение концентрации растворенного вещества в воде по сравнению с концентрацией в последнем промывателе. Повышению концентрации растворенного вещества в шламе способствует и постепенное испарение воды при большой площади зеркала испарения. При использовании обогащенной подшламовой воды необходимо правильно решить вопрос о месте ввода в систему промывки. При этом имеется ввиду максимальное извлечение растворенного при заданном общем расходе промывной воды. Оборотная вода, используемая для промывки, должна вводиться в тот про-мыватель, концентрация растворенного в котором соответствует концентрации этого вещества в воде.
Предложенный метод расчета применим для схем противоточной промывки с законченным циклом промывки в сгустителях в случаях, когда;
на отмывку растворенного направляется промывной раствор с различной концентрацией отмываемого вещества;
на отмывку от ценного растворенного направляется суспензия с различным соотношением Ж:Т; расход промывной жидкости может быть различным; число ступеней промывки может быть любым.
Данный метод расчета позволяет определить:
концентрацию растворенного вещества в промывной жидкости после каждой ступени промывки;
концентрацию растворенного вещества в осадке после каждой ступени промывки:
степень промывки ценного растворенного вещества;
потери растворенного с осадком, удаляемым с последней ступени промывки;
число ступеней промывки для достижения определенной эффективности промывки;
При выводе уравнений были приняты следующие ограничения:
