Введение к работе
Актуальность работы Выведение серы и ее соединений из
электролизных газов является актуальной проблемой для алюминиевых
заводов, применяющих анодную массу с высоким содержанием серы В
настоящее время не существует эффективных способов выведения сернистых
соединений из отходящих газов электролизного производства ачюминия На
отечественных алюминиевых заводах очистка газовых выбросов
осуществляется преимущественно «мокрым» способом путем хемосорбции
фтористых и сернистых соединений в пенных аппаратах Очистка газов
содобикарбонатным способом приводит к образованию в растворах
газоочистки сульфата натрия Сульфаты, накапливаясь в производственном
цикле, загрязняют вторичный криолит, и использование его в электролизном
производстве алюминия снижает технико-экономические показатели,
повышается расход фтористого алюминия и снижается выход по току алюминия. В настоящее время удаление серосодержащих продуктов осуществляется путем либо естественного осаждения сульфатов на шламовых полях, либо при получении мирабилита (десятиводного сульфата Na2S04' 10 Н2О) в цехе производства фтористых солей при охлаждении растворов газоочистки до 0С - -2С Недостатком этих способов является увеличение объемов отходов на шламовых полях и высокая энергоемкость второго процесса, связанная с необходимостью получения искусственного холода Более перспективная «сухая» очистка электролизных газов глиноземом обеспечивает улавливание 99,7% фтористого водорода Проблема очистки газов от диоксида серы сохраняется, так как он слабо адсорбируется глиноземом, и неизбежна перспектива организации «мокрых хвостов» для санитарной очистки газов Наиболее простая известная схема удаления диоксида серы с применением известкового молока сопровождается получением сульфата кальция, что приводит к увеличению объема шламовых полей, и вряд ли найдется способ утилизации этих отходов
В связи с этим особое значение приобретает разработка кислотной схемы очистки газов электролизного производства алюминия от диоксида серы, позволяющих использовать существующее оборудование по производству регенерациошюго криолита и получать сернистые продукты, реализуемые на других предприятиях
Актуальность диссертационной работы подтверждена включением в инвестиционные планы НИР ИТЦ РУСАЛА на 2007 г Работа выполнялась в рамках Федеральной целевой программы ФЦП «Интеграция» (Головной исполнитель Иркутский государственный технический университет), проект Л-0047 «Разработка технологии производства литийсодержащих фтористых солей с использованием фторсодержащих отходов алюминиевых производств и минеральных рассолов Восточной Сибири»
Целью диссертационной работы является повышение эффективности производства алюминия путем разработки кислотной схемы очистки газов от
сернистых соединений и обеспечение ингабиторной защиты оборудования от коррозии
Для реализации этой цели были поставлены и решены следующие задачи
- проанализировать существующие способы выведения сернистых
соединений из отходящих газов металлургических производств,
провести термодинамические расчеты возможности протекания реакций взаимодействия серы и ее соединений с веществами - участниками процессов соединениями электролизного производства алюминия,
исследовать возможность очистки электролизных газов от диоксида серы кислотным способом с получением сернистой кислоты
- определить коррозионную стойкость конструкционных материалов,
применяемых для оборудования на алюминиевых заводах (СтЗ) в получаемых
растворах газоочистки и разработать эффективные способы защиты от
коррозии,
предложить новый способ очистки электролизных газов с получением смеси плавиковой, серной и сернистой кислот и ингибиторной защитой оборудования от кислотной коррозии,
провести промышленные испытания по очистке электролизных газов предлагаемым способом
Объектом исследования были выбраны отходящие газы электролизного производства и растворы газоочистки Братского алюминиевого завода
Методы исследования. В работе для решения поставленных задач использовались физико-химические методы моделирования технологических процессов в лабораториях ИрГТУ Для определения коррозионной стойкости материалов применяли гравиметрический и электрохимические методы, синтез новых ингибиторов коррозии осуществлялся в лабораториях Иркутского института химии СО РАН * Промышленные испытания проводили в цехе производства фтористых солей БрАЗа
Достоверность экспериментальных данных обеспечивается
воспроизводимостью полученных закономерностей, использованием установленных ГОСТом методик при современном метрологическом обеспечении лаборатории ИрГТУ и центральной заводской лаборатории Братского алюминиевого завода, а также положительными результатами промышленных испытаний
Научпая новизна работы заключается в том, что на основе проведенных лабораторных исследований с растворами газоочистки и термодинамических расчетов впервые
- показана термодинамическая возможность удаления сернистых
соединений из электролизных газов производства алюминия с образованием
элементарной серы путем восстановления диоксида серы оксидом углерода и чи
углеродом,
- определена возможность получения плавиковой, серной, сернистой кислот при очистке электролизных газов путем орошения этих газов охлажденной технической водой,
- установлена неизвестная ранее закономерность снижения скорости коррозии стали СтЗ на 87-89 % в плавиковой и сернистой кислотах при добавке 0,2% 3-(2-оксабутил-1) оксазолидина
Практическая значимость. В результате проведенных исследований предложен новый способ удаления сернистых соединений из отходящих газов электролизного производства с получением растворов сернистой кислоты и одновременным использованием ингибитора на основе оксазолидинов, уменьшающего коррозию действующего оборудования в образующихся растворах
Разработана новая технология извчечения сернистых соединений из отходящих газов алюминиевого производства с получением сернистой кислоты, при:одной для отбеливания целлюлозы
Разработанная технологическая схема кислотной очистки отходящих газов электролизного производства позволяет исключить использование кальцинированной соды и включает в себя ингибиторігую защиту технологического оборудования от кислотной коррозии Ожидаемый экономический эффект от внедрения кислотной схемы очистки газов составит 23,87 млн руб в год на Браіском алюминиевом заводе
Апробация работы. Материалы диссертационной работы докладывались на Международных конференциях «Алюминии Сибири» Красноярск 2003, 2004, научно -практических конференциях «СибВАМИ» 2003, 2004, 2005, научно-практических конференциях ИрГТУ (г Иркутск 2004, 2005, 2006, 2007г)
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 17 работ
Структура н объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка литературы из 126 наименований и приложения Общий объем работы 154 сгр включая 30 рисунков, 47 таблиц и приложение
- Выражаю благодарность дхв Кухареву Б Ф за предоставленные образцы, синтезированных оксазолидинов
