CC BY
72
Оригинальная статья / Original article
УДК: 669.713.7; 669:504
DOI: 10.21285/1814-3520-2016-12-182-192
ТЕРМОДИНАМИКА ПРОЦЕССА ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ФТОРА ИЗ ОТХОДОВ АЛЮМИНИЕВОГО ПРОИЗВОДСТВА
© Е.В. Тимкина', А.Н. Баранов2, В.Н. Петровская3, В.А. Ершов4
1Сибирский научно-исследовательский конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности,
664007, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Советская, 55. 2,3,4Иркутский национальный исследовательский технический университет, 664074, Российская Федерация, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.
РЕЗЮМЕ. ЦЕЛЬ. Производство алюминия сопровождается образованием значительных объемов твердых и жидких фторсодержащих отходов. Выщелачивание фторуглеродсодержащих материалов алюминиевого производства является способом их переработки путем извлечения фтора. Однако механизм протекания этого процесса до конца не изучен. В данной работе проведена оценка термодинамической возможности представленных процессов с учетом имеющихся результатов исследований. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ. Представлены термодинамические расчеты основных химических реакций процесса выщелачивания фтора из твердых отходов электролизного производства алюминия и процесса регенерации фтора из растворов, при которых получен синтетический фторид кальция. При проведении термодинамических расчетов позволили установить, что процесс растворения фторида натрия в гидроксиде натрия возможен, и с повышением температуры скорость протекания реакции увеличивается, о чем свидетельствует уменьшающаяся энергия Гиббса. Процессы взаимодействия криолита и хиолита с раствором каустической соды также возможны, с повышением температуры реакционная способность снижается. Проведя термодинамические расчеты процесса взаимодействия криолита с раствором гидроксида натрия и образованием водорастворимого фторида натрия и нерастворимой формы гидроксида алюминия было установлено, что такой процесс невозможен. ВЫВОДЫ. На основании термодинамического расчета основных химических реакций процесса щелочного выщелачивания фтора из фторуглеродсодержащих материалов теоретически обоснована возможность взаимодействия криолита с гидроксидом натрия с образованием фторида и алюмината натрия, что зависит от концентрации щелочи в растворе. При пониженной концентрации щелочи возможно выщелачивание фтора из криолита с образованием гидроокиси, а при повышении будут образовываться алюминатные растворы.
Ключевые слова: производство алюминия, промышленные отходы, извлечение фтора, выщелачивание, термодинамика.
Формат цитирования: Тимкина Е.В., Баранов А.Н., Петровская В.Н., Ершов В.А. Термодинамика процесса выщелачивания фтора из отходов алюминиевого производства // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2016. Т. 20. № 12. С. 190-200. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-12-182-192
1
Тимкина Екатерина Викторовна, специалист отдела охраны окружающей среды, e-mail: timkina.ekaterina@yandex.ru
Ekaterina V. Timkina, Specialist of the Environmental Management Department, e-mail: timkina.ekaterina@yandex.ru
2Баранов Анатолий Никитич, доктор технических наук, профессор кафедры металлургии цветных металлов, e-mail: baranov@istu.edu
Anatoliy N. Baranov, Doctor of technical sciences, Professor of the Department of Non-Ferrous Metals Metallurgy, e-mail: baranov@istu.edu
3Петровская Валентина Никитична, кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник научно -исследовательской части, e-mail: valent-nikit@yandex.ru
Valentina N. Petrovskaya, Candidate of Chemistry, Leading Researcher of the Scientific Research Department, e-mail: valent-nikit@yandex.ru
4Ершов Владимир Александрович, кандидат технических наук, доцент кафедры автоматизации производственных процессов, e-mail: v.ershov@mail.ru
Vladimir A. Ershov, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Automation of Industrial Processes, e-mail: v.ershov@mail.ru
THERMODYNAMICS OF FLUORINE LEACHING FROM ALUMINUM PRODUCTION WASTE E.V. Timkina, A.N. Baranov, V.N. Petrovskaya, V.A. Ershov
Siberian Research and Design Institute of aluminum and electrode industry, 55, Sovetskaya St., Irkutsk, 664007, Russian Federation. Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 663074, Russian Federation.
ABSTRACT. PURPOSE. Aluminum production is accompanied by the formation of substantial quantities of fluorine-containing solid and liquid waste. Leaching of fluorine and carbon containing waste of aluminum production is the method of their recycling through fluorine extraction. However, the mechanism of this process is not fully understood. This paper evaluates the thermodynamic possibility of the discussed processes with the consideration of available research results. RESULTS AND THEIR DISCUSSION. The thermodynamic calculations of basic chemical reactions of the process of fluorine leaching from the solid waste of the electrolytic production of aluminum and the process of fluorine regeneration from the solutions used in the production of synthetic calcium fluoride are presented. The conducted thermodynamic calculations revealed the possibility of the process of sodium fluoride dissolution in sodium hydroxide. It is noted that the reaction rate increases as the temperature rises, as is proved by the decreasing Gibbs energy. The interactions of cryolite and chiolite with caustic soda solution are also possible, whereas reactivity decreases as the temperature rises. Conducted thermodynamic calculations show the impossibility of the process of cryolite interaction with the solution of sodium hydroxide with the formation of water-soluble sodium fluoride and an insoluble form of aluminum hydroxide. MAIN CONCLUSIONS. Based on thermodynamic calculation of the basic chemical reactions of fluorine alkali leaching from fluorine and carbon containing materials the article provides a theoretical substantiation of the interaction potential of cryolite and sodium hydroxide with the formation of sodium fluoride and aluminate that depends on the concentration of alkali in solution. Low concentrations of alkali allow fluorine leaching from cryolite with the formation of hydroxide, higher concentrations allow the formation of aluminate solutions.
Keywords: aluminum production, industrial waste, fluorine extraction, leaching, thermodynamics
For citation: Timkina E.V., Baranov A.N., Petrovskaya V.N., Ershov V.A. Thermodynamics of fluorine leaching from aluminum production waste // Proceedings of Irkutsk State TechnicalUniversity. 2016, vol. 20, no. 12, pp. 190-200. DOI: 10.21285/1814-3520-2016-12-182-192
Введение
При электролитическом получении алюминия образуются фторуглеродсодер-жащие отходы, хранение которых требует специально оборудованных и дорогостоящих сооружений - шламовых полей [1-3]. В настоящее время в районе расположения алюминиевых заводов практически отсутствуют площади для строительства новых шламонакопителей, к тому же почти невозможно достичь идеальной гидроизоляции шламовых полей, что влечет за собой неорганизованные потери ценных для электролиза компонентов и оказывает дополнительную нагрузку на экологию промышленных регионов. При этом хранение отходов на шламовых полях приводит к образова-
нию техногенных месторождений фторидов с содержанием фтора до 21% [4].
В настоящее время нет комплексной технологии, обеспечивающей безотходную переработку этих материалов [5-9]. Одним из наиболее оптимальных способов извлечения фтора и алюминия из отходов является процесс выщелачивания. Известно, процесс выщелачивания состоит из трех стадий: подвода реагирующих веществ к твердой поверхности; химической реакции; отвода растворимых продуктов реакции в раствор5,6. Растворитель выбирается, исходя из свойств и состава материала (водные растворы неорганических кислот, щелочи, соли). Проведенные исследования по
5Киреев В.А. Курс физической химии: учеб. пособие. 3-е изд-е, перераб. и доп. М: Химия. 1975. 776 с. / Kireev V.A. The Course on Physical Chemistry: Learning Aids. Third edition, revised and enlarged. Moscow, Chemistry Publ., 1975, 776 p.
6Минеев Г.Г., Минеева Т.С., Жучков И.А. Теория металлургических процессов: учебник для вузов. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2010. 350 с. / Mineev G.G., Mineeva T.S., Zhuchkov I.A. The Theory of Metallurgical Processes. High school textbook. Irkutsk, Irkutsk State Technical University Publ., 2010, 350 p.
растворимости фторида натрия в каустической щелочи установили, что с увеличением концентрации щелочи от нуля до 5 моль/дм3 растворимость фторида натрия уменьшается почти на порядок. Влияние температуры при этом на растворимость проявляется весьма слабо7.
Исследования по выщелачиванию фтористых солей гидроксидом натрия из отходов алюминиевого производства указывают на протекание следующих основных реакций [1, 10]:
2(5NaF • 3АШ3) + 12Ш20 + Н20 о 28NaF + 3(Na2O•Al2O3) + H2O; (1)
2АШ3 + 4№20 + Н20 о 2NaF + (№20. А1203) + Н20; (2)
MgF2 + №20 + Н20 о
о 2NaF + Mg(0H)2; (3)
CaF2 + 2Na0Н о 2NaF + Са(ОН). (4)
По данным [1, 11, 12] установлено, что механизм взаимодействия тонкодисперсных фторуглеродсодержащих материалов с растворами каустической соды согласно вещественному составу этих материалов может быть описан следующими основными химическими реакциями:
NaFTB +H2O + Na2O = = NaFж + H2O + Na2O; (5)
2Na3AlF6 тв + 4Na2O + H2O =
= 12NaFж + 2NaAlO2 + H2O. (6) При этом термодинамический анализ представленных химических процессов, которые могут протекать при взаимодействии фторуглеродсодержащих отходов с растворами каустической соды, ранее не проводились.
Цель исследования, оценить термодинамическую возможность представленных выше процессов с учетом имеющихся результатов исследований [13, 14].
Результаты исследования и их обсуждение
Проведенный анализ отходов (шлам газоочистки) ОАО «РУСАЛ Братск» ОК РУ-САЛ показал, что в них содержится фтор в виде криолита и хиолита [13, 15, 16]. Данные результаты позволяют предполагать возможность протекания следующей реакции при выщелачивании фторуглеродсо-держащих материалов с взаимодействием криолита с раствором гидроксида натрия и образованием водорастворимого фторида натрия и нерастворимой формы гидроксида алюминия:
Na3AlF6 + 3NaOH = 6NaF + Al(OH)3 I. (7)
о
По данным8 известно, что измене-
ние свободной энергии Гиббса связано с изменением энтальпии и энтропии и определяется уравнением:
ДG0 = ДНр - (8)
где АН°р - стандартная энтальпия образования реакции, кДж/моль; Т - температура процесса, К; АЭ°р - стандартная энтропия образования реакции, Дж/(мольК).
Стандартную энтальпию образования и стандартную энтропию образования для исходных веществ и продуктов этих реакций определяли по формулам6:
ДН0 = £ДНпрод. р. - £ДНисх. в-в; (9)
7Животовская Г.П., Сидоренкова Л.А., Груба О.Н. Элементы химической термодинамики в курсе общей химии: учеб. пособие. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2007. 46 с. / Zhivotovskaya G.P., Sidorenkova L.A., Gruba O.N. Elements of Chemical Thermodynamics in the Course of General Chemistry. Chelyabinsk: South Ural State University Publ., 2007, 46 p.
8Нечаев В.В., Елманов Г.Н. Термодинамические расчеты металлургических процессов: учеб. пособие. М.: Изд-во МИФИ, 2001. 67 с. / Nechaev V.V., Elmanov G.N. Thermodynamic Calculations of Metallurgical Processes: Learning Aids. Moscow, Moscow Engineering Physics Institute Publ., 2001, 67 p.
AS0 = ДОпрод.р.
ДОисх. в-в. (10)
Для определения константы равновесия химической реакции использовали следующее уравнение5:
NaFTB +H2O + N^OTB =
2O
= 3Ш+ + F-+2OH- . (13)
Также процесс растворения фторида натрия в гидроксиде натрия можно представить в виде:
lgKp = -AGÜ/RT.
(11)
В табл. 1 приведены термодинамические параметры для участвующих в возможных реакциях веществ и продуктов этих реакций9 [17, 18, 19].
Реакция (5) представляет собой процесс растворения фторида натрия, представим этот процесс следующим образом:
NaFтв +Н20 + Ш2Отв = = + F- + 2Na++ 20Н-; (12)
NaFTB + NaOHTB + H2O = = NaFж+ NaOHж + H2O. В ионном виде:
NaFTB + NaOHTB =
(14)
= + F- + + ОН-. (15)
Результаты расчета реакций (13) и (15) растворения фторида натрия в каустической соде представлены в табл. 2.
Таблица 1
Термодинамические величины веществ
Table 1
Thermody ynamic quantities of substances
Наименование вещества / Substance name Термодинамические данные / Thermodynamic data
AH0, кДж/моль / AH0, kJ/mole S0, Дж/моль'К / S0, kJ/mole'K
NaFTB -576,6 51,3
NaOHTB -493,94 64,43
H2O -285,83 69,95
Na2OTB -414,84 75,3
NasAlFe -3309,54 283,49
Na5AlsFi4 -4374,42 322,33
Ca(OH)2 -985,12 83,39
CaF2 -1220,89 68,45
Na+ -240,3 58,41
F- -333,84 -14,09
OH- -230,02 -10,71
Al(OH)4- -1506 90
Al(OH)s -1276,0 100,71
CaO -635,1 38,07
9Брусенцева Л.Ю., Кудряшова А.А. Краткий справочник физико -химических величин некоторых неорганических и органических соединений: учеб. издание. Самара: РЕАВИЗ, 2011. 68 с. / Brusentseva L.Yu., Kudryashova A.A. Quick reference on physico-chemical quantities of some inorganic and organic compounds: Learning Aids. Samara, REAVIZ, 2011, 68 p.
Таблица 2
Результаты термодинамических расчетов
Table 2
Results of thermodynamic calculations_
Температура, К / Temperature, К 298 353
NaFre + H2O + Na2Ore = 3Na+ + F- +2OH-
ДН, кДж/моль ДН, kJ/mole - 237,51
AS, Дж/моль'К ДS, kJ/moleK - 56,83
AG, кДж/моль ДG, kJ/mole - 220,6 - 257,6
Kp 4,82'1038 4,53'1032
NaFje + NaOHje = Na+ + F- + Na++ OH-
ДН, кДж/моль ДH, kJ/mole 26,08
AS, Дж/моль'К ДS, kJ/mole K - 34,42
AG, кДж/моль ДG, kJ/mole 36,3 38,2
Kp 4,24'10-7 4,2'10-6
Из проведенных расчетов следует, что в первом случае процесс возможен до Т = 237510 / 56,83=4179 К, так как АН < 0, ДS < 0. Если механизм растворения NaF представлен во втором виде, то такой процесс невозможен, поскольку АН > 0, ДS < 0.
Реакцию (6) представим следующим образом:
2№3АШ6 +4№20тв + Н20 = = 12NaF + 2NaAl02 + Н20. (16)
С учетом гидролиза алюмината натрия процесс будет выглядеть как
Na3AlF6 +2Na2OTB+ 2H2O = = 7Na+ + 6F- + Al(OH)4-.
(17)
Если заменить в процессе 2Na2Oтв на NaOHтв, то
Ш3А№6 + 4Na0Hтв = = 6NaF + NaAl02 + 2Н20. (18) В ионном виде этот процесс будет представлен следующим образом: Na3AlF6 + 4Na0Hтв = = 7Ш+ + 6F- + А1(0Н)4 . (19) В табл. 3 представлены результаты
расчета реакций (17) и (19) на основании термодинамических величин веществ из табл. 1.
Анализ представленных результатов показал, если представить реакцию (6) в виде (17), то АН < 0 и ДБ < 0, такие процессы возможны до Т = 481030 / 156,23 = 3078,98 К, в нашем случае всегда возможны. Если процесс растворения криолита каустической содой расписать в виде реакции (19), то АН < 0 < ДS, следовательно, такие процессы невозможны в прямом направлении.
Твердый хиолит взаимодействует с раствором NaOH (реакция (1)) следующим образом:
Ш5А1^14 + 12Ш0Н =
= 14NaF + 3№АЮ2 + 6Н20; (20)
№5А1^14тв + 12№+ + 120Н- = = 14Ш+ + Ш- + 3№+ + +3А1(0Н)3 I+30Н-; (21)
Ш5А1^14тв + 90Н- = 5Ш+ +
+14 F- + 3 А1(0Н)3 I. (22)
Таблица 3
Результаты термодинамических расчетов
Table 3
Results of thermodynamic calculations_
Температура, К / Temperature, К 298 353
Na3AlF6 + 2Na2Oтв + 2H2O =7Na+ + 6F-+ Al(OH)4"
ДИ, кДж/моль ДН, kJ/mole - 481,03
AS, Дж/мольК ДS, kJ/moleK - 156,23
AG, кДж/моль AG, kJ/mole - 434,5 - 425,9
Kp 1,57'10/6 1,13'1063
Na3AlF6 + 4NaOHтв = 7Na+ + 6F-+ Al(OHy
ДН, кДж/моль ДК kJ/mole 93,35
AS, Дж/мольК ДS, kJ/mole K - 123,45
AG, кДж/моль AG, kJ/mole 130,1 136,9
Kp 1,5'10-23 5,4'10-21
Стандартных энтальпий и энтропий образования хиолита в справочниках не обнаружено. В этом случае применен принцип аддитивности, посчитаны стандартные величины по термодинамическим величинам составляющих эти вещества фторидам. Состав криолита можно записать как Na3AlF6 = 3МаРД!Р3, состав хиоли-та соответственно Na5Al3F14 = 5NaF 2Д^3.
Расчетные данные для хиолита ^а^!^^) или 5NaF 2А^3 будут равны:
ДН° = -4374,42 кДж/моль;
AS0 = 322,33 Дж/мольК.
Термодинамика этого процесса рассчитывалась с использованием термодинамических величин веществ, полученные результаты представлены в табл. 4.
Исходя из представленных данных (табл. 4), можно сделать вывод, что процесс взаимодействия твердого хиолита с раствором гидроксида натрия возможен всегда, так как AH > 0, AS > 0.
Таблица 4 Table 4
Результаты термодинамических расчетов
Results of thermodynamic calculations
Температура, К / Temperature, К 298 353
NasAhF^ + 9OH-=5Na+ + 14 F-+ + 3 Al(OH)3j
ДН, кДж/моль ДH, kJ/mole - 2958,58
AS, Дж/мольК AS, kJ/moleK 201,26
AG, кДж/моль ДG, kJ/mole - 3018,6 - 2887,5
Kp 2,38'10529 5,62'104279
m
Реакцию растворения хиолита гид-роксида натрия (реакция (1)) с учетом гидролиза алюмината натрия можно расписать следующим образом:
2Na5Al3F14 + 12Na2OTB + 12H2O = = 28Na+ + 28F- + 6Na+ +
+ 6Al(OH)4 - (23)
NaAlO2 + 2H2O = Na+ + Al(OH)4-; (24)
Na5Al3F14 + 6Na2OTB + 6H2O = = 17Na+ + 14F- + 3Al(OH)4-. (25)
Если заменить в этой реакции Na2OTEj на NaOHтв, то этот процесс можно записать в следующем виде:
Na5Al3F14 + 12NaOHтв = = 14NaF + 3NaAlO2 + 6H2O. (26)
По имеющимся термодинамическим данным (табл. 1) рассчитана термодинамика этого процесса. Результаты представлены в табл. 5.
В случае реакции (25) процесс возможен. Для реакции (27) процесс возможен до Т = 4700290/21,45 = 219127,74 К (АН < 0, ДS < 0).
Реакцию (7) можно записать в ионной форме в следующем виде:
Na3AlF6 + 3Na+ + 3OH- = = 6Na+ + 6F- + Al(OH)3 I .
(28)
Также этот процесс можно представить следующим уравнением:
Na3AlF6 + 3NaOH = : 6NaF + Al(OH)3 I.
(29)
В ионном виде с учетом гидролиза
NaAlO2:
Na5Al3F14 + 12NaOHTB =
В табл. 6 представлены термодинамические расчеты для вышепредставлен-ных реакций.
= 17Na+ + 14F- + 3Al(OH)4-. (27)
Результаты термодинамических расчетов Results of thermodynamic calculations
Таблица 5 Table 5
Температура, К / Temperature, К 298 353
Na5Al3F14 + 6Na2Oтв + 6H2O = 17Na+ + 14F- + 3Al(OHy
AH, кДж/моль AH, kJ/mole - 4700,29
AS, Дж/мольК AS, kJ/moleK - 119,79
AG, кДж/моль AG, kJ/mole - 4664,6 - 4664,6
Kp 1, 1210818 2,121 05818
Na5Al3F14 + 12NaOHтв = 17Na+ + 14F- + 3Al(OH )4-
AH, кДж/моль AH, kJ/mole - 4700,29
AS, Дж/мольК AS, kJ/moleK - 21,45
AG, кДж/моль AG, kJ/mole - 4693,9 - 4692,7
kp 1,541 0823 2,26'1069bb
Таблица 6
Результаты термодинамических расчетов
Table 6
Results of thermodynamic calculations_
Температура, К / Temperature, К 298 353
NasAlF6 + 3Na+ + 3 OH- = 6Na++ 6 F-+ Al(OH)sj
AH, кДж/моль AH, kJ/mole 299,54
AS, Дж/мольК AS, kJ/moleK - 75,4
AG, кДж/моль AG, kJ/mole 22,8 26,9
Kp 9,9'10-5 1,03'10-4
NasAlFe + 3NaOH = 6NaF + Al(OH)s|
AH, кДж/моль AH, kJ/mole 55,46
AS, Дж/мольК AS, kJ/moleK - 68,27
AG, кДж/моль AG, kJ/mole 20,4 23,1
Kp 2,6'10-4 3,77'10-4
Из полученных результатов следует, что такой процесс невозможен.
Для исследования механизма процесса получения фторида кальция при взаимодействии гидроксида кальция с раствором, полученным после выщелачивания фторуглеродсодержащих материалов гид-роксидом натрия, проведен термодинамический расчет возможности протекания реакции:
2NaF + Са(ОН)2 = = CaF2 + 2NaOH.
(30)
В ионной форме эту реакцию можно записать в следующем виде:
2№+ + 2F- + СаО + Н2О =
= CaF2 I + 2№+ + 2ОН-; (31)
2F- + СаО + Н2О = = CaF2 I + 2ОН-. (32)
Результаты расчетов представлены в табл.7.
В первом случае процесс возможен, во втором - процесс возможен до Т = 93060/32,81 = 2858,9 К (ДН<0, ДS<0).
Выводы
Проведенные термодинамические расчеты позволили установить, что процесс растворения фторида натрия в гид-роксиде натрия возможен, и с повышением температуры скорость протекания реакции увеличивается, о чем свидетельствует уменьшающаяся энергия Гиббса. Процессы взаимодействия криолита и хиолита с раствором каустической соды также возможны,
с повышением температуры реакционная способность снижается. При проведении термодинамических расчетов процесса взаимодействия криолита с раствором гид-роксида натрия и образованием водорастворимого фторида натрия и нерастворимой формы гидроксида алюминия было установлено, что такой процесс невозможен.
Таблица 7
Результаты термодинамических расчетов
Table 7
Results of thermodynamic calculations_
Температура, К / Temperature, К 298 353
2NaF + Са (ОН)2 = CaF2 + 2NaOH
AH, кДж/моль AH, kJ/mole - 64,45
AS, Дж/мольК AS, kJ/moleK 11,32
AG, кДж/моль -67,82 - 68,45
Kp 7,8'Ю11 1,1'101U
2F- + СаО + Н2О = CaF2j + 2OH-
AH, кДж/моль AH, kJ/mole - 64,45
AS, Дж/мольК AS, kJ/moleK - 32,81
AG, кДж/моль AG, kJ/mole - 88,3 - 86,5
Kp 3,2'104 6,5'105
При этом, на основании термодинамического расчета основных химических реакций процесса щелочного выщелачивания фтора из фторуглеродсодержащих материалов теоретически обоснована возможность взаимодействия хиолита с гид-роксидом натрия с образованием фторида и алюмината натрия, что зависит от концентрации щелочи в растворе. При пони-
женной концентрации щелочи возможно выщелачивание фтора из криолита с образованием гидроксида, при повышении концентрации будут образовываться алюми-натные растворы.
Исследования проведены при поддержке гранта Президента Российской Федерации МК-8376.2016.5.
Библиографический список
1. Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. 2-е изд. Красноярск: Изд-во «Классик Центр». 2004. 480 с.
2. Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В. Экологическая и экономическая эффективность переработки растворов газоочистки и фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия // Экология и промышленность России. 2011. № 8. С. 28-31.
3. Шахрай С.Г., Кондратьев В.В., Белянин А.В. Энерго- и ресурсосбережение в производстве алюминия: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ. 2014. 146 с.
4. Соболев С.А., Ржечицкий Э.П., Козлова Л.С., Кондратьев В.В., Григорьев В.Г. Утилизация фтор-содержащих отходов алюминиевых заводов путем внедрения технологии получения низкомодульного регенерационного криолита // Экология и промышленность России. 2009. № 5. С. 38-42.
5. Baranov A.N., Morenko A.V., Gavrilenko L.V., Gav-
rilenko A.A. Resource-saving processing technologies of salt slags on the bottom of aluminum electrolyzers // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2011. Т. 52. № 4. С. 357-359.
6. Пат. № 2429198, Российская Федерация, МПК C01F7/54, C22B7/00. Способ переработки твердых фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия // А.Д. Афанасьев, А.Э. Ржечицкий, Э.П. Ржечицкий, В.В. Кондратьев, С.Д. Паньков, Н.А. Иванов; заявитель и патентообладатель ГОУ ИрГТУ. № 2429198; заявл. 19.03.2010; опубл. 20.09.2011, Бюл. № 26.
7. Куликов Б.П., Николаев М.Д., Дитрих С.А., Ларионов Л.М. Переработка фторсодержащих отходов и промпродуктов алюминиевого производства в цементной промышленности // Цветные металлы. 2010. Т. 2. С. 22-32.
8. Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В. Регенерация фтористых соединений на алюминиевых заводах //
Вестник ИрГТУ. 2011. № 2. С. 158-163.
9. Кондратьев В.В., Афанасьев А.Д., Богданов Ю.В. Изучение термической регенерации фтора из угольной пены (отхода алюминиевого производства) // Цветные металлы. 2011. № 7. С. 36-38.
10. Истомин С.П., Куликов Б.П., Мясникова С.Г. Новые направления технологии переработки высокодисперсных фторсодержащих отходов производства алюминия // Цветные металлы. 1999. № 3. С. 45-47.
11. Ржечицкий Э.П., Кондратьев В.В., Тенигин А.Ю. Технологические решения по охране окружающей среды при производстве алюминия: монография // Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. 159 с.
12. Баранов А.Н., Немчинова Н.В., Аникин В.В., Мо-ренко А.В. Рециклинг и утилизация фторуглеродсо-держащих отходов алюминиевого производства // Вестник ИрГТУ. 2012. № 2 (61). С. 63-70.
13. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В., Гавриленко А.А., Тимкина Е.В., Якушевич П.А. Производство фторида кальция из твердых и жидких отходов процесса получения алюминия // Журнал Сибирского федерального университета. Сер. Техника и технологии. 2015. Т. 8. № 4. С. 468-474.
14. Пат. № 2572988, Российская Федерация, МПК C01F11/22. Способ получения фторида кальция из
фторсодержащих растворов // А.Н. Баранов, Н.И. Янченко, Е.А. Гусева, Е.В. Тимкина; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВО ИРНИТУ. № 2572988; заявл. 29.08.2013; опубл. 10.11.2014, Бюл. № 22.
15. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В., Блашков А.А., Пентюхин С.И. Переработка твердых фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 10. С. 113-115.
16. Баранов А.Н., Гавриленко Л.В., Моренко А.В., Блашков А.А., Пентюхин С.И. Изучение возможности применения соединений кальция для регенерации фтора из растворов газоочистки электролизного производства алюминия // Системы. Методы. Технологии. 2011. № 11. С. 152-156.
17. Knacke O., Kubaschewski O., Hesselmann K. Thermochemical Properties of Inorganic Substances. Berlin: Springer-Verlag. 1991. 2412 p.
18. Рузинов Л.П., Гуляницкий Б.С. Равновесные превращения металлургических реакций. М.: Металлургия. 1975. 78 с.
19. Гурвич Л.В., Вейц И.В., Медведев В.А. Термодинамические свойства индивидуальных веществ: справочное издание. М.: Наука, 1982. Т. 1. 823 с.
Reference
1. Kulikov B.P., Istomin S.P. Pererabotka otkhodov al-yuminievogo proizvodstva [Recycling aluminum production waste]. Krasnoyarsk, Klassik Tsentr Publ., 2004, 480 p. (In Russian)
2. Rzhechitskii E.P., Kondrat'ev V.V. Ekologicheskaya i ekonomicheskaya effektivnost' pererabotki rastvorov gazoochistki i ftoruglerodsoderzhashchikh otkhodov proizvodstva alyuminiya [Environmental and economic efficiency of processing gas cleaning solutions and fluo-rocarbon-containing waste of aluminum production]. Ekologiya i promyshlennost' Rossii [Ecology and Industry of Russia]. 2011, no. 8, pp. 28-31. (In Russian)
3. Shakhrai S.G., Kondrat'ev V.V., Belyanin A.V. Ener-go- i resursosberezhenie v proizvodstve alyuminiya [Energy and resource saving in aluminum production]. Irkutsk, IrGTU Publ., 2014, 146 p. (In Russian)
4. Sobolev S.A., Rzhechitskii E.P., Kozlova L.S., Kondrat'ev V.V., Grigor'ev V.G. Utilizatsiya ftorsoderzhashchikh otkhodov alyuminievykh zavodov putem vnedreniya tekhnologii polucheniya nizkomodul'nogo regeneratsionnogo kriolita [Recycling of fluorine-containing waste products from aluminum plants by means of introduction of the technology of low-modular regenerating cryolite]. Ekologiya i promyshlennost' Ros-sii [Ecology and Industry of Russia]. 2009, no. 5, pp. 38-42. (In Russian)
5. Baranov A.N., Morenko A.V., Gavrilenko L.V., Gav-rilenko A.A. Resource-saving processing technologies of salt slags on the bottom of aluminum electrolyzers. Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2011, vol. 52, no. 4, pp. 357-359.
6. Afanas'ev A.D., Rzhechitskii A.E., Rzhechitskii E.P.,
Kondrat'ev V.V., Pan'kov S.D., Ivanov N.A. Sposob pererabotki tverdykh ftoruglerodsoderzhashchikh otkhodov elektroliticheskogo proizvodstva alyuminiya [The method for processing solid fluorine and carbon containing waste of electrolytic aluminum production]. Patent RF, no. 2429198, 2011.
7. Kulikov B.P., Nikolaev M.D., Ditrikh S.A., Larionov L.M. Pererabotka ftorsoderzhashchikh otkhodov i promproduktov alyuminievogo proizvodstva v tse-mentnoi promyshlennosti [Recycling of fluorinated waste and industrial products of aluminum production in the cement industry]. Tsvetnye metally [Nonferrous metals]. 2010, vol. 2, pp. 22-32. (In Russian)
8. Rzhechitskii E.P., Kondrat'ev V.V. Regeneratsiya ftoristykh soedinenii na alyuminievykh zavodakh [Regeneration of fluorine compounds at aluminum plants]. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University]. 2011, no. 2, pp. 158-163. (In Russian)
9. Kondrat'ev V.V., Afanas'ev A.D., Bogdanov Yu.V. Izuchenie termicheskoi regeneratsii ftora iz ugol'noi peny (otkhoda alyuminievogo proizvodstva) [The study of fluorine thermal regeneration from coal foam (aluminum production waste)]. Tsvetnye metally [Nonferrous metals]. 2011, no. 7, pp. 36-38. (In Russian)
10. Istomin S.P., Kulikov B.P., Myasnikova S.G. Novye napravleniya tekhnologii pererabotki vysokodispersnykh ftorsoderzhashchikh otkhodov proizvodstva alyuminiya [New areas of the processing technology for highly fluorinated aluminum production waste]. Tsvetnye metally [Nonferrous metals]. 1999, no. 3, pp. 45-47. (In Russian)
11. Rzhechitskii E.P., Kondrat'ev V.V., Tenigin A.Yu.
Tekhnologicheskie resheniya po okhrane okruzhayush-chei sredy pri proizvodstve alyuminiya [Technological solutions on environment protection under aluminum production]. Irkutsk, IrGTU Publ., 2013, 159 p. (In Russian)
12. Baranov A.N., Nemchinova N.V., Anikin V.V., Morenko A.V. Retsikling i utilizatsiya ftoruglerod-soderzhashchikh otkhodov alyuminievogo proizvodstva [Recycling and disposal of fluorine and carbon-containing wastes of aluminum production]. Vestnik IrGTU [Proceedings of Irkutsk State Technical University]. 2012, no. 2 (61), pp. 63-70. (In Russian)
13. Baranov A.N., Gavrilenko L.V., Morenko A.V., Gav-rilenko A.A., Timkina E.V., Yakushevich P.A. Proizvod-stvo ftorida kal'tsiya iz tverdykh i zhidkikh otkhodov protsessa polucheniya alyuminiya [Production of the calcium fluoride from solid and liquid wastes of aluminum production process]. Zhurnal Sibirskogo feder-al'nogo universiteta. Ser. Tekhnika i tekhnologii [Journal of Siberian Federal University. Technology]. 2015, vol. 8, no. 4, pp. 468-474. (In Russian)
14. Baranov A.N., Yanchenko N.I., Guseva E.A., Timkina E.V. Sposob polucheniya ftorida kal'tsiya iz ftor-soderzhashchikh rastvorov [The method of calcium fluoride production from the fluorine-containing solutions]. Patent RF, no. 2572988, 2014.
15. Baranov A.N., Gavrilenko L.V., Morenko A.V.,
Критерии авторства
Тимкина Е.В., Баранов А.Н., Петровская В.Н., Ершов В.А. провели термодинамические расчеты основных химических реакций процесса выщелачивания фтора из твердых отходов электролизного производства алюминия и процесса регенерации фтора из растворов, при которых получен синтетический фторид кальция, обобщили данные и написали рукопись. Тимкина Е.В., Баранов А.Н., Петровская В.Н., Ершов В.А. имеют равные авторские права и несут одинаковую ответственность за плагиат.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Статья поступила 30.11.2016 г.
Blashkov A.A., Pentyukhin S.I. Pererabotka tverdykh ftoruglerodsoderzhashchikh otkhodov alyuminievogo proizvodstva [Recycling of solid fluorine and carbon containing waste of aluminum production]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies]. 2011, no. 10, pp. 113-115. (In Russian)
16. Baranov A.N., Gavrilenko L.V., Morenko A.V., Blashkov A.A., Pentyukhin S.I. Izuchenie vozmozhnosti primeneniya soedinenii kal'tsiya dlya regeneratsii ftora iz rastvorov gazoochistki elektroliznogo proizvodstva alyuminiya [Research of the possibility of calcium compound application for fluorine recovery out of gas purification solutions in electrolysis aluminium processing]. Sistemy. Metody. Tekhnologii [Systems. Methods. Technologies]. 2011, no. 11, pp. 152-156. (In Russian)
17. Knacke O., Kubaschewski O., Hesselmann K. Thermochemical Properties of Inorganic Substances. Berlin, Springer-Verlag, 1991, 2412 p.
18. Ruzinov L.P., Gulyanitskii B.S. Ravnovesnye prev-rashcheniya metallurgicheskikh reaktsii [Equilibrium conversion of metallurgical reactions]. Moscow, Metal-lurgiya Publ., 1975, 78 p. (In Russian)
19. Gurvich L.V., Veits I.V., Medvedev V.A. Ter-modinamicheskie svoistva individual'nykh veshchestv [Thermodynamic properties of individual substances]. Moscow, Nauka Publ., 1982, vol. 1, 823 p. (In Russian)
Authorship criteria
Timkina E.V., Baranov A.N., Petrovskaya V.N., Ershov V.A. carried out thermodynamic calculations of basic chemical reactions taking part under the process of fluoride leaching of solid waste of electrolytic aluminum production and the process of fluorine regeneration from the solutions used in the production of a synthetic calcium fluoride, summarized the data and wrote the manuscript. Timkina E.V., Baranov A.N., Petrovskaya V.N., Ershov V.A. have equal authors' rights and bear equal responsibility for plagiarism.
Conflict of interests
The authors declare that there is no conflict of interests regarding the publication of this article.
The article was received 30 November 2016
