CC BY
35
Рис.2. Перспективная технологическая схема безотходной технологии переработки отходов для заводов с »сухой»
газоочисткой и доочисткой от В02
Щ Кафедра молодых
от реализации товарных продуктов из переработанных отходов (например вторичного энергетического сырья).
Одной из наиболее перспективных и экономически выгодных технологий утилизации тонкодисперсных фто-руглеродсодержащих отходов производства алюминия представляется комплексная технология, разработанная на основании результатов серии экспериментов, проведенных лабораторией охраны окружающей среды и производства фтористых солей.
Суть технологии для существующих систем содо-бикарборнатной газоочистки заключается в следующем. Образующаяся в процессе электролиза угольная пена подвергается флотации с получением пульпы флотационного криолита и пульпы хвостов флотации. Пульпа хвостов флотации с пылью электрофильтров направляется на выщелачивание, а пульпа флотационного криолита -на смешение с пульпой низкомодульного криолита. Пы-легазовоздушная смесь проходит через содо-бикарбонатную газоочистку, пульпа газоочистки осветляется, шлам отправляется на выщелачивание, раствор -на варку криолита. Пульпа регенерационного криолита обрабатывается кислым агентом, в результате чего из криолита удаляется часть ИаР, т.е. понижается криолито-вое отношение. Пульпа низкомодульного криолита смешивается с пульпой флотационного криолита, фильтруется, сушится с выдачей готового продукта - смешанного низкомодульного криолита. Сравнительный анализ щелочного и низкомодульного криолитов представлен в табл. 1. Маточный раствор (кислый) направляется на варку криолита.
Маточный раствор после варки регенерационного криолита используется на приготовление содового раствора. При необходимости направляется на установку вывода сульфата натрия с использованием естественного холода. Обессульфаченный раствор направляется на приготовление содового раствора, готовый продукт -сульфат натрия высшего сорта - потребителю.
Образующийся после выщелачивания хвостов флотации, пыли электрофильтров и шламов газоочистки раствор используется на варке криолита, а углеродсодер-жащая паста подвергается дополнительной операции обесфторивания, после которой содержание фтора уменьшается до 0,1-0,2% и брикетируется с получением высококалорийных топливных брикетов, которые используются на самом заводе, либо реализуются потребителю. Сравнительный анализ тонкодисперсных отходов и обесфторенной смеси отходов представлен в табл. 2.
Технология может быть реализована на алюминиевом заводе с электрофильтрами и скрубберами содовой газоочистки и позволяет получить следующие продукты: низкомодульный криолит с криолитовым отношением 1,7-2,4; топливные брикеты с достаточно высокой теплотвор-
ной способностью (порядка 21000кДж/кг); товарный сульфат натрия высшего сорта (99,4% основного вещества). Перспективная технологическая схема представлена на рис.1.
Для заводов с обожженными анодами, «сухой» системой газоочистки и содовой очисткой от диоксида серы схема упрощается и заключается в следующем. Отработанная угольная футеровка после капитального ремонта электролизеров подвергается флотации с получением флотационного криолита. Далее фторуглероди-стый остаток выщелачивается. Образующийся после выщелачивания раствор используется на варке криолита, а углеродсодержащая паста подвергается дополнительной операции обесфторивания, после которой содержание фтора уменьшается до 0,1-0,2% и брикетируется с получением высококалорийных топливных брикетов, которые используются на самом заводе, либо реализуются потребителю.
Пульпа регенерационного криолита обрабатывается кислым агентом с получением низкомодульного криолита. Маточный раствор после варки регенерационного криолита используется на приготовление содового раствора для очистки от диоксида серы и при необходимости направляется на установку вывода сульфата натрия с использованием естественного холода. Обессульфаченный раствор направляется на приготовление содового раствора, готовый продукт - сульфат натрия высшего сорта - потребителю.
Перспективная технологическая схема представлена на рис.2.
При внедрении технологии потребуются затраты на строительство узла выщелачивания с установкой брикетирования углеродсодержащих отходов; строительство узла получения низкомодульного криолита; установку вывода сульфата натрия с использованием естественного холода.
С другой стороны предприятие получает экономический эффект от отсутствия платы за размещение отходов; отсутствия необходимости строительства новых шламохранилищ (полигонов твердых отходов); реализации топливных брикетов; реализации сульфата натрия высшего сорта; уменьшения потребления фтористого алюминия за счет потребления низкомодульного криолита.
Таким образом, хотя на начальном этапе внедрения данной технологии требуются значительные инвестиции для строительства новых объектов и закупки оборудования, экономический и экологический эффекты достаточно весомы, и для завода мощностью порядка ЗООтыс. т алюминия в год срок окупаемости не превышает 1,5 лет.
Статья принята к публикации 30.11.06
Д.Г. Лазарев
Результаты исследования физико-химических свойств связующей матрицы на основе нефтяного кокса и каменноугольного пека марки ««В»
Аноды алюминиевых электролизеров как самообжигающиеся, так и предварительно обожженные играют важнейшую роль в технологии электролитического получения алюминия. Качество анодов зависит от целого ряда факторов, но прежде всего от свойств исходного сырья и технологии производства массы и анода. Технико-экономические показатели электролиза алюминия во многом определяются работой анода. Интенсификация процесса электролитического получения алюминия связана с повышением мощности электролизеров и увеличением размеров самообжигающегося анода. Изменившиеся условия формирования самообжигающегося анода, а также переход на новые виды сырья и технологии производства электродной массы постоянно выдвигают задачу поиска оптимальной ее рецептуры.
По своему составу анодная масса для самообжигающихся анодов представляет собой специально приготовленную смесь коксовых частиц разной крупности нефтяного или каменноугольного происхождения со связующим, как правило, каменноугольным пеком.
Формирование свойств анодной массы во многом зависит от соотношения пека и пылевой фракции, так называемой связующей матрицы, которую можно представить как закоксовавшуюся смесь пека с частицами пылевидного кокса крупностью менее ОД мм (рис. 1).
Частицы кокса крупностью более ОД мм
Связующая матрица
Микро- и макропористость
Рис. 1. Структура спеченного анода
Специальные исследования [1] показали, что зависимость свойств связующей матрицы предварительно обожженных анодов от удельной поверхности пылевой фракции в пределах 1000-7000 см2/г характеризуется экстремумом. Лучшие результаты достигаются при использовании пыли с удельной поверхностью 3000-4500 см2/г. При изменении удельной поверхности в большую или меньшую сторону, при прочих равных условиях, показатели плотности, прочности, электросопротивления образцов резко ухудшаются.
В [2, 3] отмечается, что при повышении дисперсности пылевой фракции, за счет увеличения в ней содер-
жания класса -0,05 мм с 10 до 90%, пористость обожженной анодной массы снижается, прочность возрастает, а минимальная разрушаемость в С02 достигается при 40-60% вес класса -0,05 мм в пыли.
В практике электродного производства контроль гранулометрического состава фракций крупных зерен кокса не вызывает особых трудностей и осуществляется ситовым методом. Контроль тонкого помола коксов, содержание которого в некоторых видах продукции достигает 50 %, в настоящее время практически отсутствует. Дисперсность (удельная поверхность) тонкого помола коксов в промышленных условиях колеблется в весьма широких пределах, в некоторых случаях до 50 % и более. Различие тонкого помола коксов по дисперсности, очевидно, является одной из основных причин нестабильности свойств электродной продукции при постоянстве качественных показателей используемых коксов.
В докладах на отраслевых конференциях [3,4] молодых специалистов были представлены для обсуждения материалы, свидетельствующие об определенных закономерностях формирования структуры и свойств связующей матрицы «сухой» анодной массы на основе пекозого кокса. В частности указывалось, что при увеличении содержания пылевой фракции в связующей матрице последовательно формируется три типа структуры: коксовые агрегаты, монолитная структура и пористая структура. В 2004 году аналогичная работа выполнена для «сухой» анодной массы на основе прокаленного нефтяного кокса. Целью исследований являлся выбор оптимальной дозировки пылевой фракции, позволяющей получить монолитную структуру после спекания и соответственно хорошие качественные показатели «сухой» анодной массы.
В лабораторных условиях были испытаны анодные массы, в которых изменяли дозировку пылевой фракции таким образом, чтобы получить содержание в коксовой шихте фракции класса - 0,08 мм в пределах 28 - 34 %. В ходе исследований добивались значительного изменения соотношения наиболее активной части шихты - пыли и пека и соответственно индекса структуры связующей матрицы. Несмотря на то, что лабораторные эксперименты не могут в полной мере моделировать промышленный процесс, тем не менее, только в лабораторных условиях можно добиться необходимой чистоты экспери ментов и получить достаточно надежные зависимости, которые после проверки в промышленных условиях можно использовать на практике.
