Купить (2000 ALL)
Открытый доступ
Только для подписчиков
Перспективы утилизации углеродного концентрата – техногенного продукта переработки угольной пены алюминиевого электролизера
Аннотация
Рассмотрены возможности утилизации техногенных продуктов алюминиевого производства: угольной пены и углеродного концентрата (УК). Утилизацию УК предложено проводить с целью извлечения ценных компонентов. Изучены закономерности процесса утилизации УК методом сжигания. Установлено, что содержание германия в золе определяют температура и парциальное давление кислорода в системе. Галлий в ходе сжигания в кипящем слое при температуре 1200 °С концентрируется в золе в количестве 0,8 % по массе, степень извлечения германия в возгоны составляет 90 %. Приведены результаты выщелачивания галлия из зольного остатка в кислых и щелочных средах, максимальная степень извлечения галлия составила 90 и 94 % соответственно.
Ключевые слова
отходы алюминиевого производства,
угольная пена,
углеродный концентрат,
утилизация,
сжигание,
выщелачивание,
германий,
галлий
Об авторах
А.Ф. Шиманский
Сибирский Федеральный Университет
Россия
Россия
д-р хим. наук, зав. кафедрой
В.Н. Лосев
Сибирский Федеральный Университет
Россия
Россия
д-р хим. наук, ст. науч. сотрудник
О.В. Буйко
Сибирский Федеральный Университет
Россия
Россия
канд. хим. наук, мл. науч. сотрудник
А.С. Ясинский
Сибирский Федеральный Университет
Россия
Россия
канд. техн. наук, зав. лабораторией
Я.В. Казанцев
Сибирский Федеральный Университет
Россия
Россия
мл. науч. сотрудник
Р.Г. Еромасов
Сибирский Федеральный Университет
Россия
Россия
канд. техн. наук, доцент
Список литературы
1. Jassim A., Jabri N.A., Rabbaa S.A., Mofor E.G., Jamal J. Innovative Anode Coating Technology to Reduce Anode Carbon Consumption in Aluminum Electrolysis Cells. Light Metals 2019. The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham, 2019. P. 745—752. https://doi.org/10.1007/978-3-030-05864-7_91.
2. Михалев Ю.Г., Поляков П.В., Ясинский А.С., Поляков А.А. Возникновение конусов на аноде алюминиевого электролизера. Цветные металлы. 2018. № 9. С.43—48. https://doi.org/10.17580/tsm.2018.09.06.
3. Xie M., Lv H., Lu T., Zhao H., Li R., Liu F. Characteristic Analysis of Hazardous Waste from Aluminum Reduction Industry. Light Metals 2020. The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham, 2020. P. 1261—1266. https://doi.org/10.1007/978-3-030-36408-3_173.
4. Polyakov P., Yasinskiy A., Polyakov A., Zavadyak A., Mikhalev Y., Puzanov I. Anode Overvoltages on the Industrial Carbon Blocks. Light Metals 2019. The Minerals, Metals & Materials Series. Springer, Cham, 2019. P. 811—816. https://doi.org/10.1007/978-3-030-05864-7_99.
5. Кондратьев В.В., Петровская В.Н., Ржечицкий Э.П., Немаров А.А., Иванчик Н.Н. Угольная пена алюминиевых электролизеров и углеродные нанотрубки (УНТ) в ней. Вестник Иркутского государственного технического университета. 2015. № 12 (107). С. 215—223.
6. Пат. 2685566 РФ. Способ переработки угольной пены электролитического производства алюминия. Пингин В.В., Жердев А.С., Богданов Ю.В., Павлов С.Ю., Гущинский А.А., Рожнев А.Н., Малышкин А.В. Заявитель и патентообладатель Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр". Заявл. 07.06.2018. Опубл. 22.04.2019. Бюл. № 12.
7. Пат. 2237740 РФ. Способ извлечения галлия из твердых галлийсодержащих материалов. Сенюта А.С., Давыдов И.В., Дьяченко М.Г. Заявитель и патентообладатель Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт". Заявл. 02, 07.02.2003. Опубл. 10.10.2004. Бюл. № 28.
8. Пат. 2092601 РФ. Способ извлечения галлия из твердых тонкодисперсных углеродсодержащих материалов. Комлев М.Ю., Антипина Т.П., Истомин С.П., Кохановский С.А. Заявитель и патентообладатель Товарищество с ограниченной ответственностью "Безотходные и малоотходные технологии". Заявл. 07.08.1992. Опубл. 10.10.1997.
9. Jentoftsen T.E. Behavior of iron and titanium species incryolite-alumina melts (NTNU Open 2001). [Электронный ресурс]. URL: http://hdl.handle.net/11250/248748 (дата обращения 9.03.2021).
10. Shimanskii A., Yasinskiy A., Yakimov I., Losev V., Buyko O., Malyshkin A., Kazantsev Y. Aluminum Smelting Carbon Dust as a Potential Raw Material for Gallium and Germanium Extraction. JOM: The Journal of the Minerals, Metals & Materials Society. 2021. Vol. 73. Iss. 4. P. 1103—1109. https://doi.org/10.1007/s11837-021-04563-8.
11. Xiong Y., Cui X., Zhang M., Wang Y., Lou Z., Shan W. Microwave hydrothermal synthesis of gallotannin/carbon nanotube composites for the recovery of gallium ion. Applied Surface Science. 2020. Vol. 510. P. 145414. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.145414.
12. Claeys C.L., Simoen E. Germanium-Based Technologies: from Materials to Devices. Amsterdam, Elsevier B.V., 2007. P. 11—19.
13. Maarefvand M., Sheibani S., Rashchi F. Recovery of gallium from waste LEDs by oxidation and subsequent leaching. Hydrometallurgy. 2020. Vol. 191. P. 105230. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2019.105230.
14. Zhao Z., Yang Y., Xiao Y., Fan Y. Recovery of gallium from Bayer liquor: A review. Hydrometallurgy. 2012. Vol. 125—126. P. 115—124. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2012.06.002.
15. Liu F., Liu Z., Li Y., Liu Z., Li Q., Zeng L. Extraction of gallium and germanium from zinc refinery residues by pressure acid leaching. Hydrometallurgy. 2016. Vol. 164. P. 313—320. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2016.06.006.
16. George M.W. Germanium. Mineral Commodity Summaries 2005. Washington: U.S. Department of the Interior, 2005. P 70—71.
17. Weng W., Jiang B., Wang Z., Xiao W. In situ electrochemical conversion of CO2 in molten salts to advanced energy materials with reduced carbon emissions. Science Advances. 2020. Vol. 6. Iss. 9. P. eaay9278. https://doi.org/10.1126/sciadv.aay9278.
18. Numata H., Bockris J. O’M. Interaction of Gases in Molten Salts: Carbon Dioxide and Oxygen in Cryolite Alunina Melts. Metallurgical Transactions B. 1984. Volume 15B. P. 39—46.
19. Galasiu I., Galasiu R., Thonstad J. Inert Anodes for Aluminum Electrolysis. Dьsseldorf: Aluminum-Verlag, 2007. P. 17—19.
20. Zhang L., Xu Z. A critical review of material flow, recycling technologies, challenges and future strategy for scattered metals from minerals to wastes. Journal of Cleaner Production. 2018. Vol. 202. P. 1001 — 1025. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.08.073.
21. Arroyo F., Font O., Chimenos J. M., Fernбndez-Pereira C., Querol X., Coca P. IGCC fly ash valorisation. Optimisation of Ge and Ga recovery for an industrial application. Fuel Processing Technology. 2014. Vol. 124. P. 222—227. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2014.03.004.
22. Nugteren H.W. Fly ash refinement and extraction of useful compounds. Coal Combustion Products (CCP's). Characteristics, Utilization and Beneficiation. Elsevier, 2017. P. 369—387. https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100945-1.00015-0.
23. Бок Р. Методы разложения в аналитической химии. Пер. с англ. В.А. Трофимовой. М., Химия, 1984. 428 с.
Рецензия
Для цитирования:
Шиманский А., Лосев В., Буйко О., Ясинский А., Казанцев Я., Еромасов Р. Перспективы утилизации углеродного концентрата – техногенного продукта переработки угольной пены алюминиевого электролизера. Экология и промышленность России. 2021;25(11):12-17. https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-11-12-17
For citation:
Shimanskii A., Losev V., Buyko O., Yasinsky A., Kazantsev Y., Eromasov R. Utilization Prospects of Carbon Concentrate – a Product of Aluminium Smelting Carbon Dust Processing. Ecology and Industry of Russia. 2021;25(11):12-17. (In Russ.) https://doi.org/10.18412/1816-0395-2021-11-12-17
Просмотров: 337
Послать статью по эл. почте 