Совершенствование технологии извлечения фторидов из анодных газов электролизного производства
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
и получить хвосты с низким содержанием фтора. В результате реализации новой схемы флотации получено дополнительно 365,9 тонн в год флотационного криолита.
Проведенные исследования по изучению флотационных свойств шламов газоочистки и лежалых шламов на шламовых полях показали, что в них содержится большое количество фтора, алюминия и они являются труднообогатимые.
В результате проведенных исследовании впервые на Братском алюминиевом заводе в цехе ПФС разработана и внедрена схема флотации текущих шламов газоочистки с получением фтор-глиноземного концентрата, позволившая снизить на 2840 тонн в год шламов складируемых на шламовых полях и получить дополнительно 1749 тонн в год вторичного криолита.
3.2 Получение вторичного криолита путем регенерации
Рассмотрим технологический процесс получения криолита из растворов газоочистки. Как известно при электролитическом получении алюминия происходят значительные потери фтора в виде газообразных и твердых (пыли) веществ, большая часть которых удаляется из зоны электролиза в виде газов организованного отсоса. Отходящие газы электролизных цехов, содержащие в своём составе вредные для окружающей среды газообразные вещества (HF,CO,CH4 и др.), угольную, криолитовую, глиноземную пыль, смолистые вещества подвергаются двухступенчатой очистке.
В первой ступени производится сухая очистка от пыли и смолистых веществ. Улавливание фтористых и сернистых соединений из предварительно обеспыленных газов, осуществляется в пенных аппаратах (рис.3.2) содовыми растворами.
Полученный фтор-содо-бикарбонатный раствор используется для получения криолита.
Регенерация криолита из растворов газоочистки включает процессы:
осветления растворов газоочистки;
кристаллизации криолита;
приготовления раствора на газоочистку;
приготовления алюминатного раствора.
Пульпа после газоочистки содержит большое количество взвешенных частиц и поэтому проводится осветление растворов газоочистки.
Пульпа из аппаратов мокрой очистки после насыщения не менее 12 г/л по фтористому натрию поступает на трубчатые подогреватели с начальной температурой +27С и подогревается до температуры 60-70С.
Подогрев пульпы позволяет увеличить скорость осветления до 0.7-0.8 м/час. Для этой цели добавляется раствор флокулянта с концентрацией 0,1 г/л.
Осветление подогретой пульпы производится в двухярусных сгустителях.
Осветленный раствор должен содержать взвешенных частиц не более 0.5 г/л.
Отношение жидкого к твердому в сгущенных шламах должно составлять:
для не подогретой пульпы не более 3;
для подогретых пульп не более 2.5.
Рис 3.2 Пенный аппарат для очистки газовых выбросов
-дымосос, 2-корпус, 3- решетки, 4-форсунки, 5-каплуловитель,6-распределитель, 7-усреднитель, 8- насос, 9- манометр.
Сгущенный шлам отправляется на шламовое поле или на флотацию с получением ФГК.
Растворы газоочистки имеют солевой состав:
натрий фтористый от 12-20 г/л
атрий углекислый от 5-12 г/л
натрий двууглекислый (бикарбонат натрия). Концентрация бикарбоната натрия в растворе должна соответствовать весовому соотношению.
СNaHCO3=(1.4-1.8)*СNaF ( 1.1)
Натрий сернокислый не более 70 г/л.
Содержание шлама в пульпе от 4-25 г/л
Плотность пульпы от 1.08 до 1.12 г/см3
Плотность осветленного раствора от 1.07 до 1.1 г/см3
Кристаллизация криолита производится в реакторах непрерывного действия, в которых с постоянной скоростью подаётся осветлённый фтор содобикарбонатный раствор и расчетное количество алюминатного раствора.
Реакция образования криолита протекает по следующей формуле:
12NaF+akNa2O*Al2O3+8NaHCO3 2Na3AlF6+8Na2CO3+6H2O ( 1.2 )
где: ak - каустический модуль алюминатного раствора
ak=1.65*(C Na2O/C Al2O3 ), где C Na2O и С Al2O3 - концентрация компонентов в г/л.
Оптимальные условия кристаллизации.
Концентрация фтористого натрия в растворе г/о от 12-16 г/л .
Температура процесса от 700 до 800 С .
Объемная скорость дозирования растворов от 1.5 до 2.0 м3/час на 1 м3 рабочего объема реактора .
Окружная скорость перемешивания 0.2 м/сек.
Если в перерабатываемом растворе отношение СNaHCO3 / CNaF более 1.4 , то количество подаваемого алюминатного раствора определяется по содержанию фтористого натрия:
VAl2O3 = 3.36*VNaF * (CNaF - 6) / С Al2O3 , ( 1.3)
где 3.36-отношение молекулярных весов . 1000/60 * М6 Аl203 / 12NaF = 100 x 102 / 60*12*42 =3.36
VNaF - объем осветленного раствора , м3/час .
С NaF , Al2O3 - остаточная концентрация NaF в маточном растворе , г/л .
Если в перерабатываемом растворе отношение:
СNaHCO3 / CNaF менее1.4 , то количество подаваемого алюминатного раствора определяется по содержанию бикарбоната натрия:
VAl2O3 = 2.25*VNaF* (CNaHCO3-3) / CAl2O3 , л/мин( 1.4 )
где: 2.25 - отношение молекулярных весов,
СNaHCO3 - концентрация бикарбоната натрия в растворе, г/л ,
-остаточная концентрация бикарбоната натрия в маточном растворе г/л.
При подаче избытка алюминатного раствора ухудшается химический состав и физические свойства криолита за счет образования тонкодисперсных частиц алюмокарбоната натрия и гидроокиси алюминия. При этом ухудшается скорость отстаивания и фильтрации криолита. Кроме того, избыток алюминатного раствора приводит к зарастанию растворопроводов, решеток пенных аппаратов газоочистки и потерям криолита со шламами .
Образовавшаяся пульпа регенерированного криолита содержит в зависимости от состава исходного раствора :
твердый криолит от 6-12 г/л; соде