Hydrometallurgical processing of technogenic finely dispersed fluorocarbon-containing raw materials of primary aluminum production

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The purpose of the paper is to determine the conditions for the maximum transition of fluorine from the technogenic raw materials of primary aluminum production (mature sludge) into solution under alkaline leaching. The object of research is the mature sludge, which is formed from technogenic finely dispersed materials of aluminum production in the baths with Soderberg anodes (tailings of coal foam flotation, gas cleaning sludge, electrostatic precipitator dust) and stored close to the enterprise. Analytical studies of the initial sample and leaching products have been carried out according to the certified methods using chemical, X-ray phase and titrimetric analysis methods. It is shown that, the main percentage of the three sludge components belongs to the dust of electrostatic precipitators (~ 79.7%) and coal foam flotation tailings (~ 15.8%). It has been determined that the gas cleaning sludge features the richest composition of useful components (in the sum of F, Na and Al ~ 63%). According to the data of X-ray phase analysis, the sludge sample from the sludge storage mainly contains cryolite (up to 78.7%), carbon (11.9%), calcium-magnesium carbonate from the dolomite series (4.44%), and trace amounts of corundum and fluorite. The results of the conducted experiments on fluorine leaching from the sludge sample by the caustic soda solution allow to estimate the main process parameters: temperature - 75–80°С, duration - 60 min, NaOH concentration - 3.0% (with the W:T ratio of 10:1 and a stirrer speed of ~ 1005– 1010 rpm). According to the analytical data on the chemical composition of leaching cake, the fluorine content in the solid phase reduces by 88.1%. The experiments carried out on alkaline leaching of fluorine from the sample of mature sludge formed under primary aluminum production by the electrolysis of cryolite-alumina melts in the baths with self-baking anodes allowed to find out that the maximum decrease of fluorine content in the sample is achieved under the conditions of maintaining the process parameters including temperature, duration, reagent concentration in optimal modes.

About the authors

A. E. Barauskas

Irkutsk National Research Technical University

Email: barauskas.alena@mail.ru

N. V. Nemchinova

Irkutsk National Research Technical University

Email: ninavn@yandex.ru

References

  1. Nosov S.K., Roshchin A.V., Roshchin V.E., Chernyakhovskii B.P. Theoretical basis, modern technologies, and innovations of ferrous metallurgy // Russian Metallurgy (Metally). 2012. Vol. 2012. Issue 12. P. 1007–1013. https://doi.org/10.1134/S0036029512120099
  2. Сизяков В.М., Власов А.А., Бажин В.Ю. Стратегические задачи металлургического комплекса России // Цветные металлы. 2016. № 1. С. 32–37. https://doi.org/10.17580/tsm.2016.01.05
  3. Горланов Е.С. Особенности применения твердых электродов для электролиза криолитоглиноземных расплавов // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2019. Т. 23. № 2. С. 356–366. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2019-2-356-366
  4. Манн В.Х., Пингин В.В., Архипов Г.В., Жердев А.С., Прошкин А.В., Авдеев Ю.О.Ресурсосберегающие технологии ОК РУСАЛ // Цветные металлы и минералы-2019: сборник докл. Одиннадцатого международного конгресса (г. Красноярск, 16–20 сентября 2019 г.). Красноярск: ООО «Научно-инновационный центр», 2019. С. 225–230.
  5. Бажин В.Ю., Смольников А.Д., Петров П.А. Концепция энергоэффективного производства алюминия «Электролиз 600+» // Международный научно-исследовательский журнал. 2016. № 5. Ч. 3. С. 37–40. https://doi.org/10.18454/IRJ.2016.47.113
  6. Тютрин А.А., Немчинова Н.В., Володькина А.А. Изучение влияния параметров процесса электролиза на основные технико-экономические показатели работы ванн ОА-300М // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 4. С. 906–918. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-4-906-918
  7. Mann V., Buzunov V., Pitertsev N., Chesnyak V., Polyakov P. Reduction in power consumption at UC Rusal's smelters 2012‐2014 // Light Metals. 2015. Р. 757–762. https://doi.org/10.1002/9781119093435.ch128
  8. Пат. № 2682507, Российская Федерация, C25C 3/12. Способ снижения контактного напряжения в алюминиевом электролизере / П.В. Поляков, С.Г. Шахрай, И.И. Пузанов, Ю.Г. Михалев, А.В. Завадяк, В.А. Крюковский; заявитель и патентообладатель Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский федеральный университет». Заявл. 10.01 2018; опубл. 19.03.2019. Бюл. № 8.
  9. Dubovikov O.A., Brichkin V.N., Ris A.D., Sundurov A.V. Thermochemical activation of hydrated aluminosilicates and its importance for alumina production // Non-ferrous Metals. 2018. No. 2. Р. 11–16. https://doi.org/10.17580/nfm.2018.02.02
  10. Shoppert A.A., Loginova I.V. Surface activation of industrial aluminum hydroxide for preparing sandy alumina // Metallurgist. 2016. Vol. 60. P. 871–876. https://doi.org/10.1007/s11015-016-0379-3
  11. Sizyakov V.M., Bazhin V.Yu., Sizyakova E.V. Feasibility study of the use of nepheline-limestone charges instead of bauxite // Metallurgist. 2016. Vol. 59. P. 1135– 1141. https://doi.org/10.1007/s11015-016-0228-4
  12. Шахрай С.Г., Дектерев А.А., Минаков А.В., Необъявляющий П.А., Шарыпов Н.А. Модернизация анодного кожуха алюминиевого электролизера Содерберга // Механическое оборудование металлургических заводов. 2018. № 1. С. 34–39.
  13. Buzunov V., Mann V., Chichuk E., Frizorger V., Pinaev A., Nikitin E. The First Results of the Industrial Application of the EcoSoderberg Technology at the Krasnoyarsk Aluminium Smelter // Light Metals. 2013. Р. 573–576. https://doi.org/10.1002/9781118663189.ch98
  14. Бурдонов А.Е., Зелинская Е.В., Гавриленко Л.В., Гавриленко А.А. Изучение вещественного состава глиноземсодержащего материала алюминиевых электролизеров для использования в технологии первичного алюминия // Цветные металлы. 2018. № 3. С. 32–38. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.03.05
  15. Mann V., Pingin V., Zherdev A., Bogdanov Y., Pavlov S., Somov V. SPL Recycling and Re-processing // Light metals. 2017. P. 571–578. https://doi.org/10.1007/978-3-319-51541-0_71
  16. Баранов А.Н., Тимкина Е.В., Тютрин А.А. Исследования по выщелачиванию фтора из углеродсодержащих материалов производства алюминия // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21. № 7. С. 143–151. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2017-7-143-151
  17. Nemchinova N.V., Yakushevich P.А., Yakovleva A.А., Gavrilenko L.V. Experiment for use of Bratsk aluminium plant technogenic waste as a reducing agent during cast iron smelting // Metallurgist. 2018. Vol. 62. Issue 1–2. P. 150–155. https://doi.org/10.1007/s11015-018-0637-7
  18. Белоусова О.В., Шарыпов Н.А., Шахрай С.Г., Безруких А.И. Угольная пена в алюминиевом электролизере: проблемы и некоторые пути их решения // Цветные металлы. 2017. № 8. С. 43–49. https://doi.org/10.17580/tsm.2017.08.06
  19. Куликов Б.П., Истомин С.П. Переработка отходов алюминиевого производства. Красноярск: Классик Центр, 2004. 480 с.
  20. 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. № 12. С. 182–192. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2016-12-182-192
  21. Немчинова Н.В., Тютрин А.А., Бараускас А.Э. Анализ химического состава техногенных материалов производства первичного алюминия для поиска рациональных методов их переработки // Цветные металлы. 2019. № 12. С. 22–29. https://doi.org/10.17580/tsm.2019.12.03.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).