Производство флотационного криолита

Как уже было отмечено, в процессе электролиза алюминия в электро­лизерах с самообжигающимся анодом образуется угольная пена, которая периодически снимается с поверхности электролита и направляется на переработку. Вместе с пеной снимается и электролит, содержание которо­го достигает 65-75%.

Химический состав пены приблизительно следующий (%):

F - 29-31; Nа - 15-18; А; Са - 0,8-1,5; Мg -0,2-0,5; SiO2 - 0,2-0,5; Ре20з - 0,2-0,8; С - 28-30.

Производство криолита из угольной пены осуществляется по схеме, представленной на рисунок 6.

Рисунок 6 - Принципиальная технологическая схема получения вторичного криолита из угольной пены

Доставленная из электролизного цеха угольная пена подвергается маг­нитной сепарации (во избежание попадания в дробилку металлических предметов) и затем дробится на щековой дробилке, а после направляется на мокрое измельчение в шаровую мельницу. Измельченная в мельнице пена разделяется в спиральном классификаторе на два продукта - пульпу, вмещающую тонкие частицы пены, и пески, состоящие из более крупных частиц пены.

Эффективность помола твердых частиц, содержащихся в сливе клас­сификатора, характеризуется следующим показателем -80-90% частиц пены относятся к классу крупности - 0,075 мм, что обеспечивает хорошее разделение частиц угля и электролита.

Пески возвращают на доизмельчение в шаровую мельницу. Слив из классификатора, разбавленный водой до соотношения Ж:Т==(3-4):1, посту­пает в контактный чан на перемешивание с флотореагентом и далее на­правляется на флотацию.

Флотационная обработка основана на свойстве не смачивающихся водой (гидрофобных) материалов прилипать к находящимся в водном растворе пузырькам воздуха. Гидрофобность материалов может быть усилена введением в раствор флотореагентов, которые, попадая на поверхность мелкодисперсных гидрофобных частиц, еще более ухудшают их смачиваемость водой, и поэтому они более интенсивно прилипают к пузырькам воздуха и вместе с ними выносятся на поверхность пульпы. Для увеличения эффективности процесса флотации важно иметь тонкое измельчение материала, т. к. крупные частицы не могут удерживаться пузырьками воздуха.

В процессе флотации угольной пены присутствуют два вида частиц: хорошо смачиваемые водой (гидрофильные) частицы электролита и гидро­фобные частицы угля. Для усиления гидрофобных свойств угля в качестве флотореагента применяют смесь соснового масла с керосином в со­отношении 1:9 или технического скипидара и керосина в соотношении 2:1. На производство 1 тонны флотационного криолита расходуется 1700 кг угольной пены, 0,4 кг соснового масла и 3-4 кг керосина. Возможно приме­нение также и других видов флотореагентов.

Частицы угля, адсорбировавшие на своей поверхности флотореагент, становятся практически не смачиваемыми водой и увлекаются вверх пу­зырьками воздуха, образуя пену, которая непрерывно механическими греб­ками снимается с поверхности пульпы. В результате пульпа обогащается частицами электролита, которые оседают на дно флотационной машины, а затем удаляются из нее как конечный продукт флотации - концентрат. Угольные частицы, снимаемые с пеной, являются вторым конечным про­дуктом флотации (хвосты), который направляется в отвал. Химический состав хвостов флотации следующий, %:

F - 8,8; Nа - 6,7; А1 - 5,7; Са - 0,7; Мg - 0,5; SiO2 - 0,25; Fe2Оз - 1,6; S04-0,5; ппп-72,1.

Процесс флотации проводится во флотационной машине, представля­ющей собой емкость прямоугольного сечения, разделенную поперечными перегородками на ряд камер, снабженных импеллерами, вращающимися со скоростью 275-600 об/мин. Благодаря наличию отверстий в придонной части перегородок уровень пульпы во всех камерах одинаков. Пульпа по­дается в первую камеру машины и последовательно переходит из одной камеры в другую. Из последней камеры первой флотомашины непрерывно самотеком выпускается пульпа, обогащенная криолитом, а угольные ча­стицы в виде пены снимаются гребками пекогонов с поверхности пульпы каждой камеры в общий желоб. В первой группе камер первой флотомашины проводится основная флотация. Хвосты же основной флотации отправляются на контрольную флотацию, которая осуществляется в не­скольких камерах второй флотомашины. В остальных камерах первой и второй флотомашин, соединенных последовательно, производится перечистка криолита с получением криолитового концентрата. После контрольной флотации и выделения промпродукта-2 хвосты отправляют в отвал.

Первичный криолитовый концентрат направляется на перечистную флотацию, продуктами которой являются: промпродукт-1, возвращаемый на измельчение и классификацию, и криолитовый концентрат, который после сгущения, фильтрации и сушки отправляется в электролизные корпуса. Как правило, криолитовая пульпа, полученная флотацией угольной пены, смешивается с пульпой регенерационного криолита, и в электролизный цех направляется смешанный криолит.

Сухой готовый флотационный криолит должен содержать, %:

F - более 44; Nа - не более 30; А1 - более 12; С - 1,5; Si02-0,9; Fе20з-0,5;Н20-1,5.

На каждую тонну получаемого флотационного криолита приходится образование 700 кг хвостов, которые направляются на шламовое поле (примерно 40% от исходной массы угольной пены). Основным компонентом хвостов флотации является углерод, но компоненты электролита по-прежнему содержатся в них в опасных для экологии концентрациях. Если считать, что при производстве 1 тонны алюминия снимается 50 кг пены, около 20 кг из нее отправляется на шламовое поле. К этому надо добавить уловленную пыль в мокрых скрубберах, количество которой составляет около 20 кг на тонну алюминия (для электролизеров ВТ). Общее количество шламов и хвостов флотации составляет порядка 40 кг на тонну алюминия.

Следовательно, завод с годовой производительностью 250 тысяч тонн алюминия отправляет на шламовое поле более 10 тысяч тонн веществ, содержащих фтористые и иные химические соединения. Поэтому сооружение и эксплуатация шламовых полей относится к экологическим проблемам производства алюминия.

Газоочистка

Особое внимание на НКАЗе уделяется газоочистке. На участке по производству анодной массы (УПАМ) применяется сухая газоочистка. Используются 2 электрофильтра, которые позволяют очистить воздух на 99,9% от пыли и прочих примесей. Проходя через первый фильтр воздух очищается на 99%, последующее его прохождение через следующий фильтр очищает воздух до 99,9%. То есть выбросы в атмосферу сведены до минимума.

В электролизном цехе (ЭЛЦ) используется мокрый способ улавливания отходящих газов. Раствор газоочистки содержит воду, карбонат натрия, фтористый натрий, а также уловленную в скрубберах пыль (шлам, состоящий из глинозема, криолита, фтористых солей, частиц угля, погонов пека и другие).

Заключение

Подведем итоги практики.

Открытое акционерное общество «РУСАЛ Новокузнецкий Алюминиевый Завод» (ОАО «РУСАЛ Новокузнецк») является крупным производителем первичного алюминия в Российской Федерации, на долю которого приходится 7,15 % общего объема производства. Завод был построен в период с 1943 года (пущена в эксплуатацию первая площадка – НКАЗ-1) по 1966 год (закончено строительство объектов второй очереди завода - НКАЗ-2), и рассчитан на производство 286 тысяч тонн алюминия в год.

Новокузнецкий алюминиевый завод является уникальным предприятием не только среди аналогичных предприятий компании «РУСАЛ», но и среди алюминиевых заводов России, ближнего и дальнего зарубежья.

Уникальность завода заключается в многообразии типов установленных электролизеров: от БТ-82 и БТ-88 с боковым токоподводом на силу тока 82 и 88 кА до С-2, С-3 и С8БМ с верхним токоподводом на силу тока 130 и 155 кА. Каждый тип электролизеров имеет свои конструктивные особенности, есть различия в технологии электролиза, конструкции анодов, пуске и выводе на нормальный режим, МГД-характеристик и др. Причем при таком разнообразии конструкций электролизеров, по большей части несколько устаревших, завод занимает достойное место среди предприятий компании по техническим показателям и эффективности производства. Для каждого типа электролизеров отработана и совершенствуется технология электролиза, позволяющая достигать высоких результатов.

Сфера деятельности: Алюминиевое (электролиз), плавильно-литейное производство, производство анодной массы.

Основная продукция: – алюминий технической чистоты в чушках (слитках) марок А7, А7Е, А6, А5, А5Е, А0, АВ.; – слитки цилиндрические для электротехнических целей из алюминия марок А7Е и А5Е; – слитки цилиндрические из алюминия технической чистоты; – слитки цилиндрические из сплава АД31; – сплав алюминиевый АЦ-55 (алюминий-цинк) в чушках; – лента (заготовка) алюминиевая (4-6х650 мм), полученная на установке совмещенного непрерывного литья и прокатки; – силумин в чушках марок АК12оч (Сил00), АК12пч (Сил0), АК12ч(Сил1) и АК12 (Сил2); – алюминиевые литейные сплавы в чушках марок АК9пч, АК9ч, АК7ч, АК12М2, АК12ММгН, АК12М2МгН; – масса анодная углеродистая. Прочая продукция: товары бытового назначения.

Для производства алюминия завод использует технологию Содерберга. В настоящий момент на заводе реализуется проект по экспериментальному внедрению технологии «сухого» анода.

Сегодня ОАО «НКАЗ» имеет высокие технико-экономические показатели производства. Рост выпуска товарного алюминия за два последних года составил три процента. В результате реализации программы увеличения доли продукции высокого передела, на НКАЗе в пять раз возросло производство цилиндрических слитков, в два раза - сплавов, а плоских слитков - на 1110 тонн.

Более 85% продукции НКАЗа - первичный алюминий. Он выпускается в чушках массой 15 кг марок А85, А8, А7, А6, А5, А0, АВ; в слитках Т-образных массой 750 кг марок А85, А8, А7, А6, А5; в слитках цилиндрических различного сечения, в слитках плоских марки А5.

13% продукции НКАЗа - сплавы. Например, сплавы серии «6 ххх» в форме цилиндрических слитков различного диаметра используются в качестве конструкционного строительного материала, получившего широкое применение по всему миру в кораблестроении, авиа - и автомобилестроении, строительстве, машиностроении и других отраслях промышленности. Продукцию НКАЗа потребляют как зарубежные компании, например, сплав А356.2 предназначен для производства дисков колес в Японии, так и предприятия внутреннего рынка, в частности, плоские слитки из алюминия марки А5, и сплавов 1050 и 5ПИ заказывает (г. Белая Калитва).

Список литературы

1. Борисоглебский, Ю. В., Металлургия алюминия/ Ю. В. Борисоглебский. – Новосибирск: Наука, 2010. – 20 с.

2. Галевский Г. В. Технологи производства электродных масс для алюминиевых электролизеров/ Г. В. Галевский. - Новоси­бирск: Наука, 2010.- 19 с.

3. Тереньтьев, В.Г. Производство алюминия / В.Г. Тереньтьев. - Новокузнецк: ОАО СибВАМИ, 2000. - 339с.

4. 400 крупнейших компаний Сибири //Эксперт-Сибирь.- №40 - 41. - 26 октября – 8 ноября 2009 года.

5. Янко, Э.А. Производство анодной массы. - М.: Металлургия, 1995.- 125 с.