- •Содержание
- •Введение
- •1 Описательная часть
- •1.1 Состав и свойства промышленного электролита
- •1.1.1 Свойства промышленного электролита
- •1.1.2 Состав промышленного электролита
- •1.2 Конструкция электролизера с самообжигающимся анодом
- •1.2.1 Катодное устройство
- •1.2.2 Катодные кожухи
- •1.2.3 Подина
- •1.2.4 Анодное устройство
- •1.2.5 Ошиновка электролизера
- •1.3 Оборудование, применяемые для обработки электролизера
- •1 Машины загрузки анодной массы (мзам)
- •2 Машины прорезки периферии анодов (мппа)
- •2 Расчётная часть
- •2.1 Материальный баланс
- •2.1.1 Производительность электролизера
- •2.1.2 Расчёт прихода сырья в электролизёр
- •2.1.3 Расчёт продуктов электролиза
- •2.1.4 Расчёт потерь сырья
- •2.2 Конструктивный расчет электролизера
- •2.2.1 Расчёт анодного устройства электролизера
- •2.2.2 Расчёт катодного устройства
- •2.2.3 Расчёт катодного кожуха
- •2.3 Электрический баланс электролизёра
- •2.3.1 Падение напряжения в анодном устройстве
- •2.3.2 Падение напряжения в подине
- •2.3.3 Доля падения напряжения от анодных эффектов
- •2.3.4 Падение напряжения в электролите
- •2.3.5 Падение напряжения в ошиновке электролизёра
- •2.4 Тепловой баланс электролизёра
- •2.4.1 Расчет прихода тепла
- •2.4.2 Расчёт расхода тепла
- •2.5 Расчёт цеха
- •3 Специальная часть. Виды твердых отходов электролиза алюминия и их переработка
- •3.1 Виды твердых отходов
- •3.2 Переработка угольной пены процесса электролиза алюминия
- •3.3 Утилизация футеровки электролизера
- •3.4 Обзор предлагаемых технологических схем переработки отходов производства алюминия
- •3.5 Предлагаемый метод переработки твёрдых отходов и шламовых полей
- •3.6 Результаты и выводы
- •4 Экономическая часть
- •4.1. Расчет производственной программы
- •4.2 Расчет численности рабочих
- •4.3 Расчет фонда оплаты труда рабочих
- •4.4 Расчет цеховых расходов
- •4.5 Расчет расходов на содержание и эксплуатацию оборудования (рсэо)
- •4.6 Расчет себестоимости 1 тонны алюминия и всего объема
- •4.7 Расчет основных технико-экономических показателей проекта
- •5 Промышленная безопасность и экология
- •5.1 Средства коллективной и индивидуальной защиты в электролиз-ных корпусах
- •5.2 Сохранение экологии при переработке твёрдых отходов электролиза
- •Заключение
- •Список использованных источников
3 Специальная часть. Виды твердых отходов электролиза алюминия и их переработка
Применение технологических процессов, в которых образуется мало или совсем не образуется отходов — высокоэффективное, но трудновыполнимое условие. Чаще на предприятиях реализуется другой подход к решению проблемы безотходности производства - утилизация отходов, их переработка с целью получения продукции, имеющей характеристики не хуже, чем у той, которая получена из первичного сырья.
В суммарном объеме отходов, образующихся в ходе производства алюминия, примерно 35 % составляют сырьевые отходы — это отходы, имеющие в своем составе такие компоненты, которые могут быть выделены в процессе переработки в виде вторичного сырья для использования на других предприятиях или в собственном производстве.
3.1 Виды твердых отходов
К основным твёрдым отходам электролизного производства алюминия относятся: хвосты флотации угольной пены, углеродистые шламы и пыль газоочистки, отработанная футеровка электролизеров.
В процессе работы из электролизера выделяется ряд веществ в виде газа, пыли и твердых отходов. Твердые вещества выделяются в основном в виде пыли, содержащей А12O3, фториды, используемые как сырье (Na3AlF6, AlF3, NaF и пр.), а также смолистые соединения (при использовании СОА). Кроме того, большое место в твердых отходах составляют:
- отработанная футеровка электролизеров (~40% С, ~50% F, Al, Si) – уголь выделяют флотацией;
- продукты переработки угольной пены;
- продукты производства регенерированного криолита при применении мокрого способа очистки отходящих газов шлам «мокрой» газоочистки – не перерабатывается осадки,
- производственные отходы, загрязненные продуктами производства алюминия.
Твердые отходы производства представляют собой источник загрязнения окружающей среды. К основным из них относятся:
— потери сырья при разгрузке и транспортировке;
— пыль, увлекаемая вентиляцией и отходящими газами;
— угольная пена, снимаемая с поверхности электролита;
— отходы (хвосты) переработки угольной пены и производства регенерационного криолита (при мокрой очистке отходящих газов);
— отходы, образующиеся при капитальном ремонте электролизеров;
— анодные корки рафинирования алюминия (Ba, Fe, Cu, Mn, Si, Al, Na, F, Cl) – получение сплавов
3.2 Переработка угольной пены процесса электролиза алюминия
Электролитная угольная пена является одним из первых отходов алюминиевого производства, переработка которого была освоена в промышленном масштабе на большинстве отечественных алюминиевых заводов, оборудованных электролизерами с самообжигающимися анодами.
Экономическая целесообразность переработки пены обусловлена тем, что в ее состав входит до 70 % ценных для производства алюминия компонентов. Переработка угольной пены направлена на разделение углеродистой и электролитной составляющей с целью возврата последней в процесс электролиза алюминия. Угольные частицы, содержащиеся в пене, являются продуктом эрозии и неполного сгорания самообжигающегося анода. Электролитная часть пены представлена, в основном, натриевыми фторалюминатами (криолитом и хиолитом) с примесью оксида алюминия.
В настоящее время процесс разделения углеродистой и электролитной составляющих чаще всего осуществляется методом флотационного обогащения в механических флотационных машинах импеллерного типа, в которых аэрация пульпы осуществляется эжекторами или пневмогидравлическими аэраторами.
В результате обогащения получают целевой продукт - флотационный криолит и отход производства - хвосты флотации угольной пены. Флотационный криолит возвращают в процесс электролиза для компенсации потерь фтора, а отвальные углеродсодержащие хвосты сбрасывают на шламовые поля.
Перспективным направлением в утилизации таких отходов может стать использование их в качестве топлива или восстановителя в различных пирометаллургических процессах. Однако по содержанию фтора хвосты флотационного обогащения не соответствуют требованиям, предъявляемым к твердому топливу. Дофлотация хвостов в механических флотомашинах не позволяет понизить содержание фтора до необходимого уровня.
На ряде предприятий начато освоение технологии флотации угольной пены в колонных флотомашинах с нисходящим пульпо — воздушным потоком с последующей дофлотацией хвостов в агрегатах такого же типа.
Это позволяет снизить себестоимость алюминия за счет повышения доли вторичного криолита, дополнительно получить высококачественный углеродистый продукт (содержание углерода до 93 %), снизить содержание фтора в хвостах с 8 - 12 до 3,5 %.