Лекция 4 Лекция 4 Комплексное использование алюминиевого сырья
 Скачать 2.91 Mb.
|
Лекция № 4Лекция № 4 Комплексное использование алюминиевого сырья Цветная металлургия имеет два главных вида продукции: это выпуск первичного и выпуск вторичного металла. Первый производится из руд, добываемых горной промышленностью, а второй за счет переплавки лома цветных металлов. Причем роль вторичного металла все время увеличивается по мере накопления запасов использованных изделий. Боярко Г.Ю., 2000 Годовая величина выплавки в мире алюминия составляет около 12–15 млн. т первичного алюминия и 6–7 млн. т вторичного металла. Ввиду сложной технологии производства разные стадии размещены в разных странах и весьма часто не совпадают с добычей сырья, а ориентируются на дешевую электроэнергию. Первая стадия производства алюминия – добыча бокситов (bauxite) – ориентируется на богатые месторождения в Австралии, Гвинее, на Ямайке. Вторая стадия – производство глинозема (окиси алюминия) – ориентируется, как правило, на источники топлива и известняка. Третья стадия – электролиз окиси алюминия – ориентируется на источники дешевой энергии. Дешевизна электроэнергии – главный фактор размещения алюминиевой промышленности, и поэтому последняя процветает в таких странах, как США и Россия, с их большими ресурсами дешевого угля и газа, с наличием больших ГЭС, и прекратила существование в Японии, где энергия дорогая. Боярко Г.Ю., 2000 Направления использования нефелинового шлама.Разработаны высокоэкономичные способы извлечения ценных сопутствующих компонентов нефелинового сырья - Ga и Rb. При последующей переработке шлака (содовое выщелачивание для производства алюминия) Sc полностью, a La примерно на 90% остаются в белитовом шламе, который является ценным сырьем для получения РЗМ. Извлечение AL2O3 из руд различных типов составляет 80-95%, при содержании его в концентрате 28-45%. К вредным примесям в концентратах относятся: SiO2, S, CO2, Fe2O3, P2O5, Na2O+K2O, сульфиды, органические вещества, пентаксид фосфора, соединения хрома. При обогащении руд комплексного состава могут быть получены титановые и железорудные концентраты. Вредные примеси в алюминии – железо, кремний, медь, цинк, титан. Минеральное сырье/Под ред.В.П. Орлова, 1999 2) кислотный способ. При этом алюминиевую руду обрабатывают кислотой (H2S04, НСl, HN03) с получением раствора алюминиевой соли. В раствор также переходит железо. Алюминиевую соль очищают от железа и затем выделяют из нее глинозем, например, прокаливанием при температуре не ниже 1200° С. 3) Щелочные способы извлечения глинозема получили наибольшее распространение для переработки бокситов с повышенным содержанием кремнезема. В результате обработки руды щелочью (NaOH или Na2C03) образуется растворимый в воде алюминат натрия, который отделяют от нерастворимых соединений железа, кремния и титана и затем разлагают с выделением в осадок гидроокиси алюминия. Последнюю отделяют от оборотного щелочного раствора и прокаливают для получения безводного глинозема. Одним из лучших щелочных методов является cпособ Байера Им обычно перерабатывают высокосортные бокситы с низким содержанием кремнезема (2—3%). Сущность способа состоит в том, что алюминиевые растворы быстро разлагаются при введении в них гидроокиси алюминия, а оставшийся от разложения раствор после его выпаривания в условиях интенсивного перемешивания при 169-170оС может вновь растворять глинозем, содержащийся в бокситах. Продуктом является пульпа, состоящая из алюминатного раствора и шлама (осадка, в который выпадают все остальные примеси боксита). Получаемый красный шлам (окраску ему придают частицы Fe2O3) идет в отвал. Количество отвального шлама составляет 1 – 2, 5 т на 1 т товарного глинозема. Большинство ценных компонентов, содержащихся в рудах, переходит в красный шлам или накапливается в оборотных водах. Концентрация ценных компонентов в красном шламе достаточна для получения из него соединений: - Fe, - Ti, - Zr, - V (в виде феррованадия), - Ga, - Nb, - La, - Th, - U. Вовлечение в переработку красных шламов позволяет получать: - чугун, - глиноземистый шлак, - глинозем, - цемент и др. Кроме того, красные шламы могут использоваться в : - производстве красок, - для десульфуризации газов (извлечении SO2), - гидрогенизации углей (как катализатор), - прокладке дорог (как наполнитель для асфальтобетона), - пр-ве стройматериалов и др. За рубежом бокситы - основной источник получения Ga. Переработка вторичного сырья и отходов производства является экономически выгодной. Получаемыми при этом вторичными сплавами удовлетворяется около 25% общей потребности в алюминии. Одна из схем комплексной переработки красных шламов уральского алюминиевого завода (по Б.З. Кудинову, А.И. Бычину и др.)Возможные направления использования белитового шлама: известкование кислых почв, грануляция удобрений; гидрохимическая переработка: белая сажа, синтетические цеолиты; стройиндустрия: наполнители, огнеупорные, теплоизоляционные, жаропрочные материалы, специальные связующие, огне- и гидрозащитные покрытия, закладочные твердеющие смеси, материалы высокотемпературного синтеза (обжиговый кирпич, стекло, строительная керамика), материалы гидротермального синтеза (силикатный кирпич, асбоцементные изделия), бетоны, цементы. Для получения алюминия высокой чистоты (марок А995—А95) первичный алюминий технической чистоты электролитически рафинируют. Это позволяет снизить в алюминии содержание металлических и газообразных примесей и тем самым значительно повысить его электропроводность, пластичность, отражательную способность и коррозионную стойкость. Получение алюминия из его окиси Электролиз окиси алюминия Электролиз хлорида алюминия Восстановление хлорида алюминия марганцем (Toth — метод) Получение рафинированного алюминия наибольшие перспективы для развития глиноземного производства имеют Австралия, Китай, Венесуэла, Бразилия, Ямайка ПЕРВЫЕ ДЕСЯТЬ СТРАН ПО РАЗМЕРАМ ПРОИЗВОДСТВА ПЕРВИЧНОГО АЛЮМИНИЯ В 2006 г. Максаковский, 2008 Основные направления повышения комплексности использования сырья При электролитическом производстве алюминия основное внимание должно быть обращено на снижение механических потерь глинозема в процессе доставки его от завода-поставщиков (около 1%) и при погрузочно-разгрузочных операциях (около 2%), улавливание и утилизацию газообразных и твердых фторсодержащих отходов. Комплексное использование минерального сырья. Учебное пособие / Сост. С.Ж. Кенбеилова, А.Ж. Таскарина Комплексное использование минерального сырья. Учебное пособие / Сост. С.Ж. Кенбеилова, А.Ж. Таскарина Основные направления повышения комплексности использования сырья Уменьшение механических потерь глинозема достигается применением специализированных вагонов-цистерн для его перевозки, автоматизацией приемных складов на заводах-потребителях, уплотнением узлов раздачи расходных силосов в корпусах электролиза и внедрением вакуумных пылеуборочных машин. На алюминиевых заводах на 1 т получаемого металла выделяется с технологическими газами в среднем 18 кг общего фтора, 12 кг сернистого ангидрида и 85 кг пыли, состоящей в основном из глинозема и смолистых веществ. Очистку технологических газов на большинстве заводов осуществляют мокрым способом в двухступенчатых установках обеспечивающие улавливание фтористого водорода на 99,5%, сернистого ангидрида – на 95% и пыли – на 85%. Разрабатывается более эффективный «сухой» способ сорбционной очистки газов от фтора глиноземом, обеспечивающий улавливание 98-99% фтора и пыли. Комплексное использование минерального сырья. Учебное пособие / Сост. С.Ж. Кенбеилова, А.Ж. Таскарина Комплексное использование минерального сырья. Учебное пособие / Сост. С.Ж. Кенбеилова, А.Ж. Таскарина Для дальнейшего повышения степени использования сырья, серной кислоты и гидрата окиси алюминия намечено применить смесители специальной конструкции, замкнутый водооборот и т. д. Предусматривается также начать использование фторангидритных отходов в производстве строительного гипса и в цементной промышленности. Комплекс мероприятий по совершенствованию и внедрению технологии очистки газов, переработки твердых отходов и регенерации фтористых соединений позволит сократить вредные выбросы в атмосферу и дополнительно возвратить в процесс около 8 кг фтора на 1 т алюминия. Применение алюминияПрименение алюминия Сочетание физических, механических и химических свойств алюминия определяет его широкое применение практически во всех областях техники, особенно в виде его сплавов с другими металлами. В электротехнике алюминий успешно заменяет медь, особенно в производстве массивных проводников. Сверхчистый алюминий употребляют в производстве электрических конденсаторов и выпрямителей. Как конструкционный материал в ядерных реакторах. В оборудовании и аппаратах пищевой промышленности. Для отделки зданий, архитектурных, транспортных и спортивных сооружений. В металлургии(помимо сплавов на его основе) — одна из самых распространённых легирующих добавок в сплавах на основе Cu, Mg, Ti, Ni, Zn и Fe. |