Утилизация газов, отходящих из ванн, смёток, шлаков, сплёсов и прочих отходов

29.01.2017

В процессе электролитического получения алюминия происходит выделение отравляющих атмосферу газообразных продуктов, содержащих фтористый водород, окислы углерода, а также смолистые вещества и пыль (в основном состоящую из глинозема и фтористых солей). Фтористый водород является одним из наиболее сильных промышленных ядов.
Практика некоторых алюминиевых заводов показывает, что в 1 м3 отсасываемого газа содержится около 40 мг фтора в виде фтористого водорода, до 100 мг смолистых веществ и до 90 мг пыли.
Для улавливания их современные электролизные цехи оборудуют закрытыми ваннами, приспособленными для отсоса газа, и в ряде случаев газопоглотительными установками.
Газы, отсасываемые от ванн, подаются в стальную башню, которая внутри сверху орошается 5%-ным раствором соды. Здесь фтористый водород взаимодействует с содовым раствором с образованием фтористого натрия по реакции
2HF + Na2CO3 = 2NaF + CO2 + H2O.

В этой же башне пыль, содержащаяся в газовоздушной смеси, осаждается брызгами раствора на дно башни в виде шлама. Для предотвращения уноса взвешенных капель раствора промышленными газами и лучшего контакта газов с содовым раствором в башне установлена ловушка в виде решеток из деревянных брусков.
В результате прохождения газовоздушной смеси через поглотительную установку получается раствор фтористого натрия, шлам и промытые газы.
Газы, прошедшие промывку, выбрасываются через трубу на высоте 110—120 м в атмосферу. Шлам отделяют от раствора и подвергают флотации для извлечения из него фтористых солей и глинозема. Раствор фтористого натрия, содержащий в одном литре около 25 г фтористого натрия, перекачивают насосом из промывных башен в реакционное отделение, в котором его смешивают с раствором фтористого алюминия. В результате взаимодействия фтористого натрия с фтористым алюминием образуется криолит.
Полученный в реакционном отделении криолит отделяют от маточного раствора сгущением и фильтрованием, а затем сушат в полочных или вращающихся печах и отправляют в электролизные цехи.
В газопоглотительной установке, как показала практика, улавливают до 90% фтористого водорода, содержащегося в газовоздушной смеси.
В общем, с помощью газопоглощения и флотации осажденного в башнях шлама можно регенерировать из газовоздушной смеси до 60—70% содержащихся в ней фтористых солей.
В процессе работы электролизных цехов образуются и другие (кроме газов, пены) отходы: смётки, обрезь, стружка, сплёсы, шлаки, огарки и т. п.
Смётки состоят главным образом из глинозема (которого в них 80—90%), загрязненного фтористыми солями, углеродистыми материалами и окислами железа и кремния. Образуются смётки в результате распыления и рассыпания глинозема и фтористых солей при их транспортировке и загрузке в ванны. Рассыпанные и распыленные глинозем и фтористые соли падают на пол цеха, в шинные и вентиляционные каналы, на подкрановые пути и т. п., при чистке которых и собирают смётки. Более чистыми оказываются смётки, собираемые на полу около ванны и в шинных каналах. Их часто даже используют небольшими порциями в смеси с чистым глиноземом для загрузки в нормально работающие ванны. Однако при загрузке этих смёток надо следить за тем, чтобы с ними не попали загрязнения, которые могут ухудшить качество металла.
Остальные, загрязненные примесями (углем, окислами железа и кремния) сметки используют в смеси со свежим глиноземом для питания низкосортных (старых) ванн, а также для питания специально выделенных ванн для рафинировки флотационного криолита и переплавки сплёсов и шлаков.
Смётки, собираемые с подкрановых путей и извлекаемые из вентиляционных каналов, как показал опыт, наряду с использованием их в специально выделенных ваннах, могут быть утилизированы путем добавки в гидрат окиси алюминия. Для этого смётки перемешивают с гидратом окиси алюминия и направляют на прокалку. В этом случае ухудшения качества глинозема не происходит.
Иногда смётки, извлекаемые из вентиляционных каналов, подвергают очистке от угля методом флотации на той же установке, на которой производят флотацию угольной пены.
Вначале смётки смешивают с водой в отношении 1:1. Полученную пульпу нагревают паром в цепной мешалке до 90—100° С в течение 30—40 мин. При этом происходит всплывание пековых погонов на поверхность пульпы и удаление их. После отделения пековых погонов пульпу подают на первую флотационную машину в смеси со скипидаром. Окончательная перичистка концентрата производится в семи последних камерах второй флотационной машины, откуда очищенный концентрат поступает в сгуститель, а верхний продукт в цепную мешалку (в голову процесса). Верхний продукт (хвосты) из всех 12 камер первой флотационной машины подвергается переочистке в пяти первых камерах второй флотационной машины. Нижний продукт от перечистки направляют в цепную мешалку (в голову процесса), а верхний продукт идет в Отвал. Сгущенный продукт из сгустителя (концентрат) направляют на фильтрацию, а затем на сушку. Полученный продукт обычно содержит- 72% Аl2O3; 10,2% NaF; 10% Al2F3; 2,5% CaF2; 2,1% С; 1,1% SiO2: 0,5% Fe2O3 и 0,4% H2O. Этим продуктом, как правило, питают ванны, дающие низкосортный металл.
Шлаки и сплёсы получаются при выливке и транспортировке металла из электролизных корпусов в литейные отделения, при хлорировании алюминия и разливке его в слитки. Кроме того, шлаки и сплёсы получаются при производстве силумина. Шлаки и сплёсы, получающиеся при выливке металла из ванн, сразу же возвращают в ту ванну, из которой выливали алюминий. Другую часть шлаков и сплёсов, образующихся в литейном отделении при хлорировании, переливке металла и при разливке его в слитки, собирают в специальные ящики, классифицируют по сортности металла, из которого были отлиты слитки и хранят в специальных ларях (ящиках).
После того, как таких отходов наберется достаточное количество, их возвращают для переработки в электролизные корпуса, где они (за исключением силуминовых шлаков и сплёсов) переплавляются в ваннах. При этом низкосортный шлак и сплёсы загружают в ванны, дающие металл пониженного качества, а шлаки и сплёсы с низким содержанием примесей загружают в остальные ванны, преимущественно имеющие горячий ход.
Силуминовые шлаки и сплёсы, в связи с тем, что они содержат повышенное содержание кремния (до 13%). переплавляются в специальной ванне, выделенной для этой цели.
Обрезь и стружка получаются при разрезке слитков (вайербарсов). Эти отходы практически состоят полностью из металла, который лишь загрязнен маслом, применяемым при опиловке.
Стружка переплавляется только в ваннах; ее загружают на корку электролита для подсушивания и при обработке ванны погружают в электролит.