Комплексная переработка фтор-, глинозёмсодержащих отходов производства алюминия

ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2014, том 57, №1_

МЕТАЛЛУРГИЯ

УДК 669.054:669.071

Ш.Х.Раджабов, И.С.Шоев, Н.П.Мухамедиев, Дж.Р. Рузиев, А.Х.Сафиев, Х.Э.Бобоев, Х.А.Мирпочаев, член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.Сафиев

КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ФТОР-, ГЛИНОЗЁМСОДЕРЖАЩИХ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт металлургии»

ГУП «ТАлКо»

В работе приведены результаты исследований по установлению состава и оптимальных параметров содо-щелочной обработки раствора, полученного при сернокислотном разложении фтор-, глинозёмсодержащих отходов производства алюминия. Проведённые исследования показали, что из сульфатсодержащего раствора при содо-щелочной обработке можно получить глинозём, фтористые соли и строительные материалы.

Ключевые слова: сульфатсодержащий раствор - содо-щелочная обработка - сернокислотное разложение - фтор-, глинозёмсодержащие отходы - фтористые соли.

Практически в любом производстве неизбежно образование отходов [1]. Отходы производства алюминия содержат как вредные вещества, которые загрязняют окружающую среду, так и полезные для последующего использования компоненты, поэтому в последние годы особое внимание уделяется утилизации отходов ГУП «ТАлКо» [2-4]. В связи с этим способ комплексной переработки твёрдых отходов производства алюминия с извлечением полезных компонентов и их возврат в производство является актуальной задачей.

Для извлечения глинозёма, фтора и других полезных компонентов отходы подвергали сернокислотному разложению, а твёрдый остаток, образующийся в результате кислотного разложения, -содо-щелочной обработке.

При содо-щелочной обработке сульфатсодержащего раствора возможно протекание следующих химических реакций:

Al2

Fe2

Al

Исследование влияния концентрации и расхода кальцинированной соды на степень осаждения Al(OH)3 и Fe(OH)3 показало, что при увеличении концентрации и объёма раствора кальцинированной соды (рис. 1 и 2), добавляемой к сульфатсодержащему раствору, степени осаждения Al(OH)3 вначале плавно повышаются, а затем незначительно уменьшаются, что, очевидно, связано с частич-

Адрес для корреспонденции: Сафиев Хайдар. 734003. Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Х.Хакимзаде, 17, Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт металлургии» ГУП «ТАлКо». E-mail: inmet.talco@mail.ru, h.safiev@mail.ru.

ным растворением гидроксида алюминия в щелочной среде. Гидроксид железа осаждается полностью и остается без изменения.

а,% А1(ОН)з

0> Об 08 1,0 1,2

|-1-н-1-1---1 ЛЛымСОз, МЛ

25 30 35 40 45

Рис. 1. Зависимость степени осаждения А1

и объёма (Ь) раствора №ьСО;,. добавляемого к сульфатсодержащему раствору.

Рис. 2. Зависимость степени осаждения Бе(ОН)3 от концентрации (а) и объёма (Ь) раствора №2СО3, добавляемого к сульфатсодержащему раствору.

Как видно из сводной таблицы, оптимальными условиями осаждения гидроксидов алюминия и железа из 50 мл сульфатсодержащего раствора являются: концентрация кальцинированной соды - 1 г-экв/л; расход - 40 мл. При этом степени осаждения гидроксидов алюминия и железа достигают 95.9 и 98.8% соответственно.

Таблица

Влияние концентрации Na2СO3 на степень осаждения Al

№ Раствор №2ОД3 Степень осаждения, %

Объём, мл Концентрация, г-экв/л Fe(OH)3

1 20 1 61.5 68.6

2 25 1 69.2 75.8

3 30 1 77.1 89.9

4 35 1 92.8 95.8

5 40 1 95.6 98.7

6 45 1 96.1 99.2

7 40 0.8 73.8 90.1

8 40 1 95.9 98.8

9 40 1.2 94.8 97.9

С целью извлечения алюминия выпавший осадок гидроксидов алюминия и железа подвергался выщелачиванию раствором гидроксида натрия различных концентраций и объёмов.

Как видно из рис.3, при увеличении концентрации и объёма раствора NaOH степень извлечения А1^3 из осадка вначале резко возрастает, а затем изменяется незначительно, что свидетельствует о достижении оптимального режима выщелачивания.

Следовательно, оптимальными условиями извлечения А1^3 из осадка, выпавшего из 50 мл сульфатсодержащего раствора, являются: концентрация раствора NaOH - 100г/л; объём раствора NaOH - 30 мл. При этом степень извлечения А1^3 из осадка достигает 95.86%. а,% АЬОз

Рис. 3. Зависимость степени извлечения А12С3 от концентрации и объёма (Ь) раствора №ОН, добавляемого к осадку.

На основе проведённых исследований была разработана принципиальная технологическая схема комплексной переработки фтор-, глинозёмсодержащих отходов, которая предусматривает со-

до-щелочную обработку раствора сульфатов, образующихся при водной обработке твёрдого остатка сернокислотного разложения фтор-, глинозёмсодержащих отходов (рис.4).

Рис. 4. Принципиальная технологическая схема комплексной переработки фтор-, глинозёмсодержащих отходов

производства алюминия.

При осуществлении процесса с добавкой раствора №2С03 к раствору сульфатов осаждаются гидроксиды алюминия и железа, которые обрабатываются раствором №0Н. Затем пульпа фильтруется, осадок Са804 и Fe(0H)3 направляется на производство строительных материалов, а раствор, в зависимости от целей и возможностей производства, направляется или на варку криолита (I), или на получение А1(0Н)3 декомпозицией (II) либо карбонизацией (III) алюминатного раствора. Полученный осадок А1(0Н)3 может быть использован при производстве фторида алюминия (1), глинозёма (2), криолита (3).

Таким образом, проведённые исследования показали возможность получения сырья для алюминиевой промышленности и компонентов строительных материалов путём содо-щелочной обработки сульфатсодержащих растворов, полученных после сернокислотного разложения фтор-, глинозём-содержащих отходов производства алюминия.

Поступило 01.11.2013 г.

ЛИТЕРАТУРА

1. Пальгунов П.П., Сумароков М.В. Утилизация промышленных отходов. - М.: Стройиздат, 1990, 346 с.

2. Малый патент РТ Т №515, 14.03.2012. Способ комплексной переработки твёрдых фторсодержа-щих отходов производства алюминия / Сафиев Х., Азизов Б.С., Раджабов Ш.Х.и др.

3. Сафиев Х., Кабиров Ш.О., Азизов Б.С., Мирпочаев Х.А., Рузиев Дж.Р., Бобоев Х.Э., Раджабов Ш.Х. Технология получения криолита и фторида алюминия из глинозём-, фторсодержащих отходов производства алюминия. - ДАН РТ,2011, т.54, №10, с. 845-850.

4. Раджабов Ш.Х., Рузиев Д.Р., Бобоев Х.Э., Азизов Б.С., Сафиев Х. Термодинамический анализ процесса сернокислотного разложения фтор- и глинозёмсодержащих отходов производства алюминия. - Вестник национального университета: Сер. естеств. наук, Душанбе, 2012, №1/2(81), с.131-134.

Ш.Х.Рачабов, И.С.Шоев, Н.П.Мухамедиев, Ч-Р.Рузиев, А.Х-Сафиев, Х.Э.Бобоев,

Х.А.Мирпочаев, Х-Сафиев

КОРКАРДИ КОМПЛЕКСИИ ПАРТОВХОИ ФТОРУ ГИЛХОКДОРИ

ИСТЕХСОЛИ АЛЮМИНИЙ

Муассисаи давлатии «Пажу^ишго^и илмию тащицотии металлургия»-и КВД «Ширкати Алюминийи Тоцик»

Дар маколаи мазкур натичахои тахкикотхо оид ба муайян намудани таркиб ва параметрхои оптималии коркарди содаю ишкории махлуле, ки хднгоми тачзияи кислотаи сул-фати партовхои фтору гилхокдори истехсоли алюминий хосил мешавад, оварда шудаанд. Тахкикотхои гузаронидашуда нишон доданд, ки аз махлули сулфатхо хангоми коркард бо содаю ишкор гилхок, намакхои фтордор ва махсулотхои сохтмонй хосил намудан мумкин аст. Калима^ои калиди: маулули сулфатуоор - коркарди содаю ишцорй - тацзияи кислотаги -партовуои фтору гилхокдор - намащои фтордор.

Sh.Kh.Rajabov, I.S.Shoev, N.P.Mukhamediev, J.R.Ruziev, A.H.Safiev, H.E.Boboev, Kh.A.Mirpochaev,

H.Safiev

COMPLEX PROCESSING OF FLOURY-, ALUMINA-WASTE OF ALUMINUM

PRODUCTION

State Institution «Scientific-research institute of Metallurgy» SUE «TALCO» The results of studies on the establishment of the optimal parameter soda- alkaline processing solution obtained by the sulfuric acid decomposition of floury-, alumina-waste aluminum. Studies have shown that when a solution of sulfate of soda- alkaline treatment can be alumina, fluoride salts and building materials.

Key words: Sulfate-containing solution - soda-alkaline treatment - sulfuric acid decomposition - floury-, alumina-containing waste - fluoride salts.