CC BY
6Ключевые слова: метод трансляции - моновариантные кривые - дивариантные поля -нонвариантные точки - диаграмма - натрий - магний - сульфаты - фториды - фазовые равновесия.
THE PHASE BALANCE IN THE SYSTEM OF Na,Mg//SO4,F-H2O IN 0 AND 250С TEMPERATURE.
With the help of translation method, the phase balance of Na,Mg//SO4,F-H2O system in 0 and 250С temperature is learned. It is defined that for the above-mentioned system supporting 00С temperature and fore - component level, the existence of 2 nonvariant points, 5 monovariant lines and 4 diavariant area and 250С temperature existence of 4 nonvariant points, 9 monovariant lines and 6 diavariant area are specific. On the basis of the achieved reasoning the blind schematic phase balance system is created.
Key words: translation method - translation method - - lines of monovariants - squares of divariants- nonvariants points - connected diagram - components -phase balances.
Сведения об авторах:
Шерзоди С — ассистент кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. Садриддина Айни, Тел. +992-902-90-28-59.
Низомов И. -кандидат химических наук, доцент кафедры «Общая и неорганическая химия» Таджикского государственного педагогического университета им. Садриддина Айни, Тел. +992-93-507-55-58.
About the authors:
Sherzodi S - Post graduate student of the Department of General and Inorganic Chemistry, Tajik State Pedagogical University named S. Aini. Phone: +992-502-00-6002
Nizomov I.-Candidate of Chemical Sciences, Associate Professor of the Department of General and Inorganic Chemistry of the Tajik State Pedagogical University named after Sadriddin Aini. Phone: (+992) 935075558.
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОЛИТА, ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ И ПЛАВИКОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ГЛИНОЗЕМ-, ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
Раджабов Ш.Х., Алиев З., Рахмонов Х.
Дангаринский государственный университет
На современном этапе технического и технологического развития промышленности степень влияния человека на окружающую среду стала почти такой же, как всеохватывающие вредные природные процессы.
Отходы и шламовые поля химической, металлургической промышленности занимают огромные площади, загрязняя окружающую среду. По данным работ [1-3] ежегодно химико-металлургической промышленностью выбрасываются в окружающую среду золошлаковых отходы ТЭЦ, пыли электрофильтров горнометаллургические предприятий, углекислый газ, образующийся в производстве алюминия, продукты выжигания угля, диоксид серы и т.п.
Алюминиевое производство образует огромное количество углерод- фтор- и глиноземсодержащих отходов: использованная графитовая футеровка электролизёрных ванн, огарки использованных анодов, углеродсодержащая пена, образующаяся в электролизных ваннах, сметки между электролизными корпусами, шлаки литейного производства. Например, ежегодно количество образующихся отходов в Западной Европе насчитывает более 130-150 тыс. тонн [4], а в США составляет 172 тыс. тонн [5]. Образование углерод-, фтор-, натрий- и глиноземсодержащих отходов, по мнению автора работы [6], составляет на тонну алюминия 30-35 кг. В среднем фазовый состав углерод-, фтор-, натрий- и глиноземсодержащие отходы содержат, % масс: С - 25-35; Na3AlF6 - 25-30; MgF2 + СаБ2 -3-7; Na2SO4 - 5-10; Na2CO3 - 5-7; SiO2 - 0,2 - 0,5; Fe2O3 - 1,2 - 1,5.
Так, в графитовой футеровке электролизёрных ванн содержание фтора доходит до 18%, пена, образующаяся в электролизных ваннах, содержит 60-70% электролита. Складирование этих видов отходов требует огромных площадей, приводит к потерям ценных веществ и загрязняет экологию региона [7-8].
Поэтому извлечение ценных веществ, переработка твердых отходов и использование их в производстве в качестве добавочного сырья во много раз превосходит существующие требования по степени экологической чистоты [9-10].
Переработка твердых углерод-, фтор- и глиноземсодержащих отходов алюминия осуществляется в трех направлениях: очистка фтора, очистка углерода и комплексная очистка ценных веществ [11-12].
Переработку твердых углерод-, фтор- и глиноземсодержащих отходов алюминия можно произвести, применяя следующие методы: [5,12]:
- содо-щелочные;
- соляно-сернокислотные;
- двухстадийная содо-щелочная обработка;
- высокотемпературный обжиг;
- обогащение с использованием флотореагента флотации;
- спекание с известняком;
- пирогидролиз с влажным воздухом.
В России, Америке, Европе и др. используют содо - щелочные методы очистки фтора из графитовой футеровки электролизёрных ванн, пыли из электрофильтров и шламов газоочистных сооружений. По этим методам углерод-, фтор- и глиноземсодержащие отходы растворяются в содо-щелочей с получением алюминатно-фторидных растворов, которые нейтрализуются с кислотой для образования криолита [2,7,12].
Сущность методики кислотной обработки заключается в разложении при определенной температуре глинозема и фтористых солей из графитовой футеровки электролизёрных ванн. Этот способ трудоёмок и экономически нецелесообразен.
В результате взаимодействия концентрированной серной кислоты с фторсолями, содержащимися в отходах, происходит разложение солей по следующим возможным уравнениям реакций:
2Ма3А1Г6 + 6Н^Ол = 3Ыа^Ол + (SO4 )3 + 12 НГ
2 МаГ + Н^Ол = + 2НГ
2 А1Г + 3HSO = А12 (SO4 )3 + 6НГ
СаГ + Н^О = CaSOл + 2НГ
Ыё^ + Н^Ол = MgSO + 2 НГ
При этом также происходит частичное разложение серной кислоты и испарение воды. Для поглощения выделяющегося фтористого водорода продуктивный газ пропускали через воду. Затем осаждением фтора хлоридом магния рассчитывалась степень извлечения фтора из фторсолей.
Как видно из рис. 1.1. и 1.2., наиболее рациональными условиями разложения являются: Снзо= 92 мас%; Ж:Т=4^1; 1=300°С; т=30 мин. При этом степень извлечения фтора достигает 92 мас%.
Увеличение продолжительности процесса более 30 мин (рис. 1.1.а) приводит к незначительному росту степени извлечения (0.3%), но при этом расход энергии неадекватно повышается.
При увеличении температуры свыше 300°С (рис. 1.1.б) степень извлечения фтора возрастает, но вследствие повышения скорости разложения серной кислоты продуктивный газ загрязняется оксидами серы.
Влияние концентрации серной кислоты на степень извлечения фтора представлено на рис. 1.2.а. Как видно из рис. 1.2.а при увеличение концентрации кислоты монотонно возрастает степень извлечения фтора.
При соотношении Ж: Т менее 4:1 происходит (рис. 1.2.б) загустевание реакционной массы, что приводит к снижению скорости диффузии ионов водорода кислоты вглубь твердой фазы, а увеличение соотношения Ж:Т более 5:1 повышает скорость реакции, но при этом существенно возрастает расход серной кислоты.
С целью изучения минералогического состава исходного сырья и конечных продуктов процесса, направления и механизма протекания реакций был проведен рентгенофазовый анализ некондиционного КГК, продукта, полученного при осаждении фтора, и твердого остатка, образующегося в результате кислотного разложения исходного сырья (рис. 2).
Как видно из штриходиаграммы некондиционного КГК (рис.2.а), основными компонентами его являются: криолит, глинозем, флюорит и селлаит.
На штриходиаграмме осадка, полученного при осаждении фтора (рис 2.б.) присутствуют только линии селлаита (М§р2), что указывает на полноту разложения фторсодержащих компонентов с образованием фтористо-водородной кислоты.
Штриходиаграмма твердого остатка после кислотного разложения (рис.2.в) характеризуется отсутствием линий криолита, глинозема, флюорита, фтористого магния и появлением новых линий алюмонатриевых квасцов, алуногена и гипса, что также свидетельствует о полноте протекания процесса их разложения.
На основе проведенных исследований была разработана принципиальная технологическая схема получения фторида алюминия, криолита и плавиковой кислоты из твердых фторсодержащих отходов производства алюминия (рис.3), которая органически вписывается в традиционную технологическую схему производства этих солей из флюорита.
Рисунок 3. Принципиальная технологическая схема получения криолита, фторида алюминия и плавиковой кислоты из глинозем-, фторсодержащих отходов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Пальгунов, П.П. Утилизация промышленных отходов. / П.П. Пальгунов, М.В. Сумароков // -М.: Стройиздат. - 1990. - 346 с.
2. Ласкорин, Б.Н. Безотходная технология в промышленности. / Б.Н. Ласкорин, Б.В. Громов, А.П. Цыганков [и др.] // - М.: Стройиздат. -1986. - 155 с.
3. Галков, А.С. Пути использования отходов криолитового производства. / А.С. Галков, М.Н. Пигарев, И.Н. Жигалин [и др.] // Цветные металлы. -1978. - №3. - С.41.
4. Галкин, Н.Г. Улавливание и переработка фторсодержащихся газов. / Н.Г. Галкин [и др.] // - М.: Атомиздат. 1975. - 238 с.
5. Истомин, С.П. Новые направления в технологии переработки высокодисперсных фторсодержащих отходов производства алюминия. / С.П. Истомин, Б.П. Куриков, С.Г. Мясникова // Цветные металлы. -1999.- №3. - С.45-47.
6. Веклер, Э.А. Справка по алюминиевой промышленности капиталистических и развивающихся стран. / Э.А. Веклер // - Л.: ВАМИ, ОНТИ. - 1977. - 126 с.
7. Скрябцева, Л.М. Утилизация угольных отходов электролизного производства. / Л.М. Скрябцева, В.К. Гончаров, Е.П. Устич // Цветные металлы. - 1986. - №2. -С.49-50.
8. Истомин, С.П. Исследование флотационного способа получения криолита. / С.П.Истомин, С.Г. Мясникова // Цветные металлы.- 1999.- №3. - С. 56-58.
9. Гузь, С.Ю. Производство криолита, фтористого алюминия, фтористого натрия. / С.Ю. Гузь, Р.Г. Бариковская // -М.: Металлургия.- 1964. - 138 с.
10. Вильсон, Д. Утилизация твердых отходов./ Под ред.Д.Вильсона // - М.: Стройиздат.- 1985. -Т.1-2. -320 с.
11. Albert, I.C. Waste recovery in Europe. / I.C. Albert // Waste Age. - 1987, №10. -Р.70-72.
12. Finders, G. Aufbereitung der kathodenausk leidung von Aluminiumelektrolyzeller. / G. Finders // Unweltschutz Metallgutteninol Claushal. - Zellerfeld, 1973. - Р. 65-70.
ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОЛИТА, ФТОРИДА АЛЮМИНИЯ И ПЛАВИКОВОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ГЛИНОЗЕМ, ФТОРСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ
ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ
В работе приведены результаты исследований по разработке технологии получения криолита, фторида алюминия и глинозема из глинозем-, фторсодержащих отходов производства алюминия методом сернокислотного разложения. Найдены оптимальные параметры осуществления технологических процессов, проведен физико-химический анализ этих отходов и продуктов их переработки.
Ключевые слова: производство алюминия - глинозем-, фторсодержащие отходы -кислотное разложение - плавиковая кислота - производство криолита - производство фторида алюминия.
THE ТECHNOLOGY OF RECEPTION CRYOLITE, FLUORIDE AND FLUID ACID OF ALUMINUM FROM ALUMINA-, FLUORINE CONTAINING ALUMINUM PRODUCTION WASTES
In the present article technology of reception cryolite and fluoride of aluminum from alumina and fluorine containing wastes of aluminum production is descried. The physical and chemical analysis is carried out optimum condition of process passing and defined compositions of raw materials and products.
Key words: aluminum production - alumina and fluorine containing wastes - aluminum manufacture - acidic decomposition - fluoric acid - criolite and aluminum fluoride production.
Сведения об автор:
Раджабов Шухрат Холмуродович- 735320, Республика Таджикистан. Хатлонский область г. Дангара, ул. Маркази 25. Дангаринский Государственный Университет. E-mail: R.Shuhrat.Kh@mail.ru. Тел: (+992) 555221185; About the author:
Radjabov Shukhrat Kholmurodovich - 735320, Dangara State University, Republic of Tajikistan. Khatlon region, Dangara, st. Markazi 25. Dangara State University. E-mail: R. Shuhrat.Kh@mail.ru. Tel: (+992) 555221185;
