6. Краткая информация о созданных экспериментальных стендах

Для определения эффективности газоочистных установок (ГОУ), в которых в качестве сорбента используется песочный глинозем, опыты проводятся при помощи лабораторной модели промышленной ванны и модели сухой газоочистки.

7. Краткая информация о проведенных экспериментах

Глинозем выдерживали в потоке отходящих газов фторидов в течение различных промежутков времени. В результате получена серия образцов фторированного глинозема. Необходимо провести электронно-микроскопическое исследование полученных образцов.

8. Обзор литературы по теме диссертации

1. Галевский Г.В. Металлургия алюминия. Воздействие электролитического производства на окружающую среду и здоровье человека / Г.В. Галевский, М.Я. Минцис, Г.А. Сиразутдинов // Сиб. гос. индустр. ун-т. – Нц-к : Изд. центр СибГИУ, 2011. – 203 с.

В учебном пособии кратко освещены основные вопросы законодательства об охране окружающей среды, технологические основы производства алюминия электролизом; дана токсикологическая оценка используемого сырья, выделений и отходов; систематизированы источники выбросов в окружающую среду; проанализированы технологические и конструктивные факторы, влияющие на величину и состав выбросов, намечены пути по их минимизации. Представлены способы и устройства, позволяющие локализовать выделения из электролизеров и обезвреживать их; изложены основы промышленной вентиляции, водопотребления и отвода сточных вод; описаны вопросы санитарии, гигиены и профессиональной заболеваемости.

2. Галевский Г.В. Экология и утилизация отходов в производстве алюминия : учебное пособие для вузов / Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис// 2-е изд. – М. : Флинта ; Наука, 2005. – 268 с. 

Изложены основы экологического законодательства, вопросы образования отходов при производстве алюминия электролизом. Показаны пути минимизации выбросов вредных веществ в окружающую среду, приведена токсикологическая оценка сырья и отходов, а также современные методы их утилизации. Рассмотрены вопросы водоснабжения, сброса сточных вод и захоронения твердых отходов. Даны методы расчета платы за выбросы вредных веществ.

3. Галевский Г.В. Металлургия алюминия. Технология, электроснабжение, автоматизация : учебное пособие для вузов. – 3-е изд., перераб. и доп. / Г.В. Галевский, Н.М. Кулагин, М.Я. Минцис, Г.А. Сиразутдинов. – М. : Флинта: Наука, 2008. – 529 с., ил.

В учебном пособии рассмотрены свойства и применение алюминия, способы его производства, строение и свойства электролита, основы электролиза криолит-глиноземных реагентов, применение глинозема в производстве алюминия электролизом, конструкции электролизеров и основы их расчета, распределение тока, электромагнитные и газо-гидродинамические явления в электролизере, транспорт глинозема и системы автоматизированного питания глиноземом, управление процессом электролиза (АСУ ТП), серия электролиза.

4. В.С. Буркат, В.С. Дудорова, В.И. Смола, Т.С. Чагина  Физико-химические свойства глинозема, используемого для улавливания фторидов в системе сухой очистки // Light Metals, 1985. p. 1443-1448

5. Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники – М. Химия, 1984 – 592 с.

Описано практическое применение адсорбционных процессов , в частности для защиты атмосферы и гидросферы от загрязнений, кондиционирования и хранения продукции, о разделении газов в движущимся слое адсорбента. адсорбционно- десорбционный цикл и вспомогательные стадии процесса рассмотрены как комплекс равновесных и кинетических закономерностей, вытекающих из данных об адсорбционном равновесии, структуре сорбентов, кинетики и динамике адсорбции. изложены основы теории адсорбции и важнейшие процессы, реализованные на ее основе.

6. Машовец В.П. Электролитическое производство алюминия / В.П. Машовец, Г.В. Форсблом // М. Металлургиздат 1980 -185 с.

В книге даны основные сведения из химии, физики, электрохимии, а также изложены теоретические и практические основы электролитического получения алюминия. Приведено описание устройства, монтажа и работы ванн, методы и приемы их обслуживания и пути устранения неполадок в работе.

7. Янко. Э.А. Производство алюминия/ Э.А. Янко.- СПб: Изд-во СПбГУ, 2007. 376 с.

Дано описание конструкции основных типов алюминиевых электролизёров: с самообжигающимися и с предварительно обожженными анодами. Представлены сведения, касающиеся практики обслуживания электролизёров в режиме нормального технологического состояния и при технологических нарушениях. Даны практические рекомендации по обслуживанию анодов, как самообжигающихся с боковым и верхним подводом тока, так и предварительно обожженных.

8. Аншиц А.Г. Экологические аспекты производства алюминия электролизом / А.Г.Аншиц, П.В.Поляков, А.В.Кучеренко и др. - Новосибирск : 1991. - 92 с.

Рассмотрены экологические аспекты производства алюминия во взаимосвязи с технологией на основе самобжигающихся и обожженных анодов. Описываются пути уменьшения экологической опасности за счет применения сухой анодной массы , стойких катодных материалов, совершенствования конструкций электролизера и технологии их обслуживания. Обсуждается механизм перехода фтора в газовую фазу и негативное воздействие полициклических ароматических углеводородов на биосферу.

9. Patterson, E.C., Hydrogen Fluoride Emissions From Aluminium Electrolysis Cells. PhD Thesis, The University of Auckland, New Zealand, 2002.

В работе показано, что в современном алюминиевом электролизере с обожженными анодами к наиболее значимым производственным факторам, влияющим на выбросы, относится вторичное образование HF, долгосрочные изменения в выбросах это результат изменения влажности окружающей среды и поверхности корки электролита в ванне. Контроль над состоянием целостности корки имеет наибольшее значение для сокращения изменений. Это относится как к эксплуатации в обычных условиях, так и к периодическим загрузкам. Сокращение всех остальных источников выбросов является проблемой вещественного состава электролита.

10. Paulin Irena, Donik Crtomir, Jenko Monika. Mechanisms of HF bonding in dry scrubber in aluminium electrolysis . Materials and technology 43 (2009) 4, 189–193

В статье описано, что современная сухая газоочистка на предприятиях по производству алюминия работает с очень высокой эффективностью, как правило выше 99%. Принцип очистки отходящих газов это адсорбция HF чистым глиноземом в сухих реакторах-адсорберах. Очень важно при помощи какого механизма протекает реакция.

11. Беляев А.И. Металлургия легких металлов, М. Металлургиздат- 1970, 370 с.

Изложены основы металлургии важнейших легких металлов - алюминия, магния. бериллия, кальция, бария и лития. Приведены свойства каждого из этих металлов, области их применения, основные положения, теории и технологии их производства.

12. Исаева Л.А. Глинозем в производстве алюминия электролизом / Л.А. Исаева, П.В. Поляков – К.: ОАО «БАЗ», 2000 г – с. 199.

В работе описана роль глинозёма и механизм его получения. А также физико-химические свойства глинозема, его растворение в криолит-глиноземном расплаве и критерии выбора.

13. Devadiga H. R. Reduction in HF emission through improvement in operational practices/ H. R Devadiga, Ali Jassim Banjab, Maryam Mohamed Al Jallaf / Light Metals 2013 p. 763-767

В электролизной ванне с предварительно обожженными анодами, фтористый водород образуется за счет постоянного электрохимического окисления водорода, который есть в составе углеродных анодов, что приводит к образованию выбросов HF. Кроме того, образование HF происходит из-за присутствия влаги в глиноземе или из-за электрохимической генерации на аноде,

Выбросы, как известно, оказывают неблагоприятное влияние на человека и на экологию мегаполисов. Поэтому Dubai Aluminium придерживается строгих стандартов качества работы, уменьшение выброса HF происходит благодаря инвестициям в высокоэффективные очистные сооружения отходящих газов, которые способны улавливать более 98 % фторидов и контролировать технологию работы. В серии электролиза D20, снижение фонарных выбросов HF на 30-50% было достигнуто после пересмотра технологии.

14. Ruijie Zhao Reduced ventilation of upper part of aluminum smelting pot – potential benefits, drawbacks, and design modifications// Ruijie zhao, Louis gosselin, Mario Fafard, Donald P. Ziegler/ Light Metals 2013 p. 805-810

Поддержание проектируемых условий по силе тока в верхней части плавления алюминиевого электролизера требует значительных затрат на работу вентиляторов. Снижение интенсивности вентиляции может существенно уменьшить общее энергопотребление воздуходувок. Однако, неблагоприятные изменения в эксплуатационных режимах по сокращению вентиляции могут нарушить тепловое равновесие в электролизере. Модель CFD была создана, чтобы исследовать влияние сокращения вентиляции на тепловой баланс в электролизере. С целью поддержания нормальных тепловых потерь с поверхности электролизера, моделируются несколько модификаций, такие как использование пластинчатых рёбер на анодной секции, изменение геометрии разрывов укрытий и изменение толщины покрытия анода. Темпы теплопередачи определяют для модифицированных конструкций и по сравнению с достигнутыми на сегодняшний день.

15. Jomar Thonstadl On the mechanism behind low voltage PFC emissions/ Jomar Thonstadl, Sverre Rolseth, Rudolf Keller// Light Metals 2013 p. 883-885

За последнее время было зарегистрировано несколько сообщений о выбросах ПФУ (CF4+ C2F6) при нормальной эксплуатации алюминиевых электролизеров. Лабораторные записи о так называемой “критической плотности тока”, которая дает начало анодному эффекту на угольных анодах в криолит-глиноземных расплавах, могут быть полезными для понимания этого явления. После постепенного повышения анодного потенциала, плотность анодного тока увеличивается до тех пор, пока концентрация глинозема на поверхности анода не достигнет нуля. В результате чего ток резко падает до очень низкого значения, и образуются ПФУ. В алюминиевом электролизере, работающем при низкой концентрации оксида алюминия, уменьшение содержания глинозема может возникнуть на одном и более анодах, этим механизмом инициируются выбросы ПФУ. Из-за низкой плотности тока местное омическое падение напряжения замедляется, что позволяет поляризоваться аноду и образовываться перфторуглеродам. С остальных анодов выделяется СО2, это может поддерживать процесс электролиза близкий к нормальному напряжению электролизера. Как избежать этой вредной ситуации обсуждается.

Выбросы ПФУ при близком к нормальному напряжению электролизера так же были наблюдались при электрохимическом получении неодима из расплава фторидов.

16. Hyland М. Surface studies of hydrogen fluoride adsorption on alumina / M. Hyland, J. Metson, R. Haverkamp, B. Welch / Light Metals. 1989. P. 113-11