Иркутский национальный исследовательский технический университет (ИРНИТУ), Иркутск, Россия:

Н. В. Немчинова, зав. кафедрой металлургии цветных металлов, докт. техн. наук, профессор, эл. почта: ninavn@yandex.ru
А. А. Тютрин, доцент кафедры металлургии цветных металлов, канд. техн. наук
А. Э. Бараускас, аспирант кафедры металлургии цветных металлов

В работе принимала участие магистрант кафедры металлургии цветных металлов Т. В. Алещенко.

Проведен анализ формирования мелкодисперсных фторуглеродсодержащих техногенных материалов, образующихся в значительном количестве (в среднем до 9 тыс. т в год на 1 т производимого в электролизерах с анодом Содерберга первичного алюминия) на Иркутском алюминиевом заводе. Проведен анализ химического состава лежалого шлама шламонакопителя, состоящего из поступающих с процесса электролиза криолит-глиноземных расплавов пыли электрофильтров, шлама «мокрой» газоочистки и хвостов флотации угольной пены. Для аналитических исследований проб техногенных материалов использовали химический, титриметрический, рентгенофазовый (РФА) (с применением рентгеновского дифрактометра ДРОН-3.0, Россия) методы анализа. Результаты исследований химического состава проб лежалого шлама показали, что он содержит ценные элементы: фтор, алюминий, натрий. Согласно данным РФА, исследуемая проба хвостов флотации содержит в основном углерод (65 %), а также криолит (до 15 %), хиолит (10 %) и оксид алюминия (α-Al₂O₃-корунд) до 10 %. В пробе шлама газоочистки содержится в среднем, %: криолита — 60, углерода — 20, корунда — 10; остальное — β-калиевый криолит (возможно), следы флюорита, кварца, сульфата натрия. Пыль электрофильтров представлена на 50 % криолитом, по 15 % — оксидом алюминия (корундом) и хиолитом, до 10 % — углеродом, присутствуют следы флюорита и фтористого алюминия. Анализ полученных дифрактограмм показал, что проба шлама со шламохранилища содержит до 78,7 % криолита, 11,9 % углерода, 4,44 % карбоната (ряда доломита) и следовые количества α-Al₂O₃-корунда, флюорита. На основе проведенного анализа элементного и фазового состава лежалого шлама со шламохранилища предложен метод его переработки с целью извлечения ценных компонентов и получения фторсолей, используемых в процессе электролиза; например, совместная переработка методом флотации с угольной пеной, снимаемой с поверхности электролита, с получением вторичного флотационного криолита.

Работа выполнена по НИР 11.7210.2017/8.9 в рамках государственного задания Министерства образования и науки Российской Федерации.

1. Сизяков В. М., Власов А. А., Бажин В. Ю. Стратегические задачи металлургического комплекса России // Цветные металлы. 2016. № 1. С. 32–37. DOI: 10.17580/tsm.2016.01.05.
2. 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.
3. Радионов Е. Ю., Третьяков Я. А., Немчинова Н. В. Влияние положения анодной рамы на магнитогидродинамические параметры электролизера С-8БМЭ // Технология металлов. 2018. № 4. С. 31–39.
4. 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. DOI: 10.17580/nfm.2018.02.02.
5. Шепелев И. И., Головных Н. В., Сахачев А. Ю. и др. Улучшение качества спека известняково-нефелиновой шихты путем ввода в нее гипсоангидритового техногенного сырья // Вестник Иркутского государственного техничес кого университета. 2018. Т. 22, № 5. С. 225–239. DOI: 10.21285/1814-3520-2018-5-225-239.
6. Buzunov V., Mann V., Chichuk E., Frizorger V., Pinaev A. et al. The First Results of the Industrial Application of the EcoSoderberg Technology at the Krasnoyarsk Aluminium Smelter // Light Metals. 2013. Р. 573–576.
7. Зенкин Е. Ю., Гавриленко А. А., Немчинова Н. В. О переработке отходов производства первичного алюминия ОАО «РУСАЛ Братск» // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. Т. 21, № 3. С. 123–132. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-3-123-132.
8. Grjotheim K., Welch В. Aluminium Smelter Technology. — Dusseldorf : Aluminium Verlag, 1993. — 260 р.
9. 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.
10. Patrin R. K., Bazhin V. Yu. Spent Linings from Aluminum Cells as a Raw Material for the Metallurgical, Chemical, and Construction Industries // Metallurgist. 2014. Vol. 58, Iss. 7–8. P. 625–629. DOI: 10.1007/s11015-014-9967-2.
11. Mann V., Pingin V., Zherdev A., Bogdanov Y., Pavlov S. et al. Recycling Process Technology for Spent Pot Lining Generated by Aluminium Cells // Light metals. 2017. P. 571–578. DOI: 10.1007/978-3-319-51541-0_71.
12. Ржечицкий Э. П., Петровский А. А., Немчинова Н. В., Иванов А. А. Разработка технологии переработки теплоизоляци онной части отработанной футеровки алюминиевых электролизеров // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2017. № 9. С. 201–209. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-9-201-209.
13. Куликов Б. П., Истомин С. П. Переработка отходов алюминиевого производства. — Красноярск : Классик Центр, 2004. — 480 с.
14. Терентьев В. Г., Школьников Р. М., Гринберг И. С., Черных А. Е., Зельберг Б. И. и др. Производство алюминия. — Иркутск : МАНЭБ, 2001. — 350 с.

15. Ветошкин А. Г. Процессы и аппараты газоочистки : учеб. пособие. — Пенза : Изд-во ПГУ, 2006. — 201 с.
16. Галевский Г. В., Кулагин Н. М., Минцис М. Я. Экология и утилизация отходов в производстве алюминия : учеб. пособие. — Новосибирск : Наука, 1997. — 159 с.
17. Ясинский А. С., Поляков П. В., Власов А. А., Юшкова О. В. Поведение высокотемпературных оксифторидных суспензий // Сб. тезисов докл. Восьмого междунар. конгресса «Цветные металлы и минералы» (13–16 сентября 2016, Красноярск). — Красноярск : Научно-инновационный центр, 2017. С. 108–109.
18. Зельберг Б. И., Рагозин Л. В., Баранцев А. Г. и др. Справочник металлурга. Производство алюминия и сплавов на его основе. — СПб. : Изд-во МАНЭБ, 2013. — 143 с.
19. Абрамов А. А. Флотационные методы обогащения. — М. : Недра, 1984. — 383 с.
20. Техническое руководство процесса. Производство вторичного криолита. Процесс производства флотационного криолита в филиале ПАО «РУСАЛ Братск» в г. Шелехов. ТРП 445.07.01.02 ; ред. 6. — Шелехов, 2016. — 28 с.
21. Васильев А. А., Тютрин А. А. Анализ технологического цикла и методы оценки свойств материалов в металлургии : учеб. пособие. — Иркутск : Изд-во ИрНИТУ, 2017. — 80 с.
22. ГОСТ 10561–80. Криолит искусственный технический. Технические условия. — Введ. 01.01.1982.
23. Куликов Б. П., Ларионов Л. М., Сомов В. В. Обжиг ожелезненного доломита с техногенным фторсодер жащим минерализатором // Огнеупоры и техническая керамика. 2013. № 1–2. С. 39–41.
24. Петлин И. В., Малютин Л. Н. Технология комплексной переработки фторсодержащих отходов алюминиевой промышленности с целью получения фторида водорода // Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2014. № 2. С. 24–31.
25. 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. DOI: 10.21285/1814-3520-2017-7-143-151.
26. Гуляев А. В., Гавриленко Л. В., Баранов А. Н., Ножко С. И. Утилизация твердых углеродсодержащих отходов на алюминиевом заводе, оснащенном электролизерами с самообжигающимися анодами с верхним токоподводом // Экология и промышленность России. 2017. Т. 21, № 5. С. 8–10. DOI: 10.18412/1816-0395-2017-5-8-10.
27. 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, Iss. 1–2. P. 150–155. DOI: 10.1007/s11015-018-0637-7.
28. Nemchinova N. V., Mineev G. G., Tyutrin A. A., Yakovleva A. A. Utilization of Dust from Silicon Produc tion // Steel in Translation. 2017. Vol. 47, Iss. 12. P. 763–767. DOI: 10.3103/S0967091217120087.