ФГБОУ ВО «Иркутский национальный исследовательский технический университет», Иркутск, Россия:

Э. П. Ржечицкий, ст. науч. сотр. отдела инновационных технологий
В. В. Кондратьев, нач. отдела инновационных технологий
А. И. Карлина, главный аналитик управления научной деятельности

ФГАОУ ВПО «Сибирский федеральный университет», Красноярск, Россия.
С. Г. Шахрай, доцент, каф. техносферной безопасности горного и металлургического производства, эл. почта: shahrai56@mail.ru

Указаны основные виды твердых фторуглеродсодержащих отходов, которые могут перерабатываться с получением фтористого алюминия AlF₃. Выполнен расчет массы образующегося избыточного электролита в условиях использования электролизеров с обожженными анодами и «сухой» газоочистки. Приведены экспериментальные данные получения фтористого алюминия из отходов. Внедрение предложенной технологии может обеспечить снижение потребления свежего AlF₃ на 6–8 кг на 1 т металла, а также дефицитного в нашей стране флюоритового концентрата, существенное улучшение экологической обстановки в районах размещения алюминиевых заводов. При производстве алюминия по технологии Содерберга основными отходами являются: пыль и шламы газоочистки, хвосты флотации угольной пены, материалы капитального ремонта электролизеров, непереработанная часть угольной пены, механические отходы (пыль и пр.). В случае производства алюминия в электролизерах с обожженными анодами и эксплуатации «сухой» газоочистки образуются следующие отходы: материалы капитального ремонта электролизеров, угольная пена (незначительно) и избыточный электролит (новый вид отходов). Причиной образования избыточного электролита является содержащийся в глиноземе оксид натрия — Na₂O, который вступает во взаимодействие с фтористым алюминием, вводимым в электролизер для поддержания необходимого криолитового отношения электролита. Масса избыточного электролита, который может быть переработан на фтористый алюминий с незначительным содержанием натрия (1–3 %), составляет 10–15 кг на 1 т производимого металла. Также перспективными с точки зрения переработки на фтористый алюминий являются отходы, хранящиеся на шламовых полях, — хвосты флотации, пыль и шлам газоочистки, избыточный регенерационный криолит. При этом прогнозируемая себестоимость фтористого алюминия составляет 21 367 руб./т, а его рыночная цена ~45 000 руб./т. Ожидаемый срок окупаемости предложенной технологии не превышает двух лет.

Статья подготовлена с использованием результатов работ, выполненных в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы». Уникальный идентификатор ПНИЭР R F M E F I 5 7 7 1 5 X 0 1 9 0.

1. Савинова А. А. Проблема использования углеродфторсодержащих отходов Красноярского алюминиевого завода // Поиск новых путей : сб. науч. трудов АО «КРАЗ». — Красноярск, 1994. С. 33–45.
2. Друкарев В. А., Гупало И. П., Буркат В. С. Снижение выделения в атмосферу вредных веществ при производстве алюминия // Бюллетень ЦНИИцветмета. 1979. № 10. С. 45–50.
3. Галкин Н. П., Зайцев В. А., Серегин М. Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. — М. : Атомиздат, 1975. — 240 с.

4. А. с. 1801101 СССР. Способ получения криолита / М. Ю. Комлев, В. В. Дорофеев ; опубл. 07.03.1993.
5. Куликов Б. П., Истомин С. П. Переработка отходов алюминиевого производства. — Красноярск : ООО «Классик Центр», 2004. — 480 с.
6. Буркат В. С., Друкарев В. А. Сокращение выбросов в атмосферу при производстве алюминия. — СПб. : ООО «Любавич», 2005. — 275 с.
7. Ржечицкий Э. П., Кондратьев В. В., Тенигин А. Ю. Технологические решения по охране окружающей среды при производстве алюминия : монография. — Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2013. — 160 с.
8. Соболев С. А., Седых В. И. Совершенствование технологии регенерации фтора из твердых отходов алюминиевого производства // Сб. тезисов докладов II Региональной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов алюминиевой промышленности. — Иркутск, 2004. С. 96–98.
9. Pat. 925407 DE. Verfahren zur Gewinnung von Kryolith aus Aluminium- und Fluorverbindungen enthaltenden Stoffen / Dipling W. G. ; filed : 1952-10–26 ; publ. : 1955-03-21.
10. Беляев А. И., Жемчужина Е. А. Микроскопический анализ углеродистых материалов и электродов. — М. : Металлургиздат, 1957. — 185 с.
11. Пат. 2462418 РФ. Способ получения фтористого алюминия / Ржечицкий Э. П., Кондратьев В. В. ; опубл. 27.09.2012, Бюл. № 27.
12. Исаева Л. А., Поляков П. В. Глинозем в производстве алюминия электролизом. — Краснотурьинск : Изд. дом ОАО «БАЗ», 2000. — 199 с.
13. Richards N. E. Alumina in Smelting // The 19-th International Course on Process Metallurgy of Aluminium. 2000.
14. Кондратьев В. В., Ржечицкий Э. П. Экологическая и экономическая эффективность переработки растворов газоочистки и фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия // Экология и промышленность России. 2011. № 8. С. 28–31.
15. Vinogradov V. V., Petrovskii V. A., Shabalov I. P. Use of modeling to determine the effect of the contents of aluminum and nitrogen on the formation of nonmetallic inclusions in high-carbon steel // Metallurgist. 2014. Vol. 57, No. 9/10. P. 981–986.
16. Qin Zhang, Yueqing Qiu, Jianxin Cao. Study on the Rare Earth Containing Phosphate Rock in Guizhou and the Way to Concentrate Phosphate and Rare Earth Metal Thereof // Journal of Powder Metallurgy & Mining. 2014. Vol. 3, No. 2. Р. 44–55.