Гидрометаллургические методы переработки солевых алюмосодержащих шлаков

Если учесть, что промежуток времени составляет всего 5 лет, то не сложно оценить, насколько большой научный пласт заложен в данных разработках.

Постепенно гидрометаллургические методы вытесняют другие методы переработки алюмосодержащих шламов, о чем свидетельствует график приведенный на рисунке 2.

Рис. 2. Изменение доли применения гидрометаллургических методов.

По рисунку видно, что постепенно гидрометаллургические методы вытесняют классические методы переработки, что представляет собой сугубо положительную тенденцию развития металлургической промышленности, сохранения ресурсного потенциала, экологической обстановки. [10]

Методика определения алюминия в шлаке методом фотометрии

Совокупность методов фотометрического принципа довольно часто применяется для аналитического количественного определения амфотерных элементов, к которым как раз относится алюминий. Рассмотрим общую характеристику фотометрических методов. [11]

Фотометрические методы анализа относят к абсорбционным методам, таким образом указывая на то, что количественное содержание элемента производится за счет измерения поглощения света веществом. В группу фотометрических методов входят: спектрофотометрия, атомная абсорбция, фотоколориметрия и визуальная фотометрия, которую обычно называют колориметрией.

Рис. 3. Совокупность фотометрических методов анализа

Алюминий, как и другие химические элементы, способен поглощать излучение с определенными (характерные только для него) длинами волн, т. е. длина волны поглощаемого излучения индивидуальна для каждого вещества, и на этом основан качественный анализ по светопоглошению.

Основным законом, описывающим принцип фотометрического определения, анализа является закон Бугера-Ламберта-Бера:

А = e*l*c (1)

где, А = -lg (I/I0) = -lg T — оптическая плотность;

I0 и I — интенсивность потока света, направленного на поглощающий раствор и прошедшего через него;

с — концентрация вещества, моль/л;

l — толщина светопоглощающего слоя;

e — молярный коэффициент светопоглощения;

T — коэффициент пропускания.

Существует несколько способов определения количественного содержания неорганических веществ при помощи методов спектрофотометрии и атомной абсорбции. Однако, в случае определения количественного содержания алюминия в шлаке целесообразно использовать метод градуировочного графика [5]. Рассмотрим его сущность.

Метод градуировочного графика. Метод заключается в последовательном определении концентрации интересующего вещества в серии растворов с известной концентрацией, приготовленных с кратным шагом. Для каждого раствора измеряют поглощение, строят график в координатах Аст — Сст.

Рис. 4. Градуировочный график

В идеале график должен представлять собой прямую, но на практике это далеко не всегда выполняется из-за погрешности прибора или ошибок в приготовлении растворов, поэтому по точкам проводится линия тренда. Далее измеряется концентрация алюминия в пробе. Если точка попадает в пределы градуировочного графика, то результат регистрируется после проведения 2-х параллельных измерений. Если точка выходит за пределы графика, то пробу разбавляют, но не более чем в 100 раз, так как это приведет к возникновению ошибки.

На рисунке 5 приведена схема устройства спектрофатометра, которая характерна для всех приборов в независимости от производителя.

Рис. 5. Схема устройства спектрофотометра

Мы видим, что в приборе присутствует источник света, который направляет световой поток к образцу. Излучение от образца проходит через монохроматор, который выделяет нужную длину волны, характерную для данного элемента. А далее световые волны направляются на регистратор, который измеряет длину волны излучения, передает сигнал компьютеру, который при помощи специального ПО интерпретирует полученные результаты в численное выражение.

Устройство атомного абсорбера чуть сложнее, в нем присутствует атомизатор — горелка, которая переводит жидкую пробу в аэрозольное облако. Если концентрация алюминия в пробе мала используют печной метод измерения, а если велика — пламенный [6].

Рис. 6. Схема устройтсво атомно-абсорбционного спектрофотометра

Неоспоримый плюс данной установки состоит в том, что лампа — источник света подбирается с заданной длины волны. Данные лампы разделяются по элементам и маркируются соответственно.

Таким образом, наиболее часто для исследования проб алюминия используются методы спектрофотометрии и атомно-абсорбционной спектрофотометрии.

Заключение

Гидрометаллургические процессы обладают рядом преимуществ перед остальными способами переработки, а именно: обеспечение высокого извлечения ценных компонентов из бедного сырья с минимальными затратами реагентов в простой аппаратной схемой с применением низких температур. Таким образом, происходит снижение вредного воздействия на атмосферу, создание лучших условий труда (снижается пыление и температура в производственных помещениях).

Гидрометаллургические методы позволяют перерабатывать даже самые мелкодисперсные солевые шламы, которые составляют основную массу отвалов на полигонах хранения отходов. Объемы таких отвалов на сегодняшний день достигли совершенно немыслимых пределов, а экологический ущерб от них исчисляется миллионами. Все это приносит огромные материальные потери нашей стране, ее экологическому здоровью, а также ресурсному потенциалу.

Однако, развитие наших химических технологий позволяет выявить строго положительную тенденцию не только общего развития методов утилизации отходов данного генезиса путем извлечения из них полезных компонентов, но и указывает на то, что наибольшее развитие и распространение приобретают способы наиболее эффективные и экологически безопасные. Благодаря подобной политике наша страна может смело претендовать на лидерство в области современных эколого-технологических решений, что обеспечит нам целый ряд преимуществ.

В данной работе были рассмотрены способы гидрометаллургической переработки солевых алюмосодержащих шлаков, как старого поколения, так и нового, а также детально рассмотрен наиболее эффективный и экономически выгодный способ гидрометаллургической переработки.

Жолнин А.Г., Новичков С. Б, Строганов А. Г. Роторная поворотная печь для плавки алюминийсодержащих шлаков. М.// Научн. Труды МАТИ им. К. Э. Циолковского, — 2000 г.- Вып.3(75).- с 120−124.

Жолнин А.Г., Новичков С. Б., Строганов А. Г. Математическое моделирование теплофизических процессов в короткороторной печи для переплавки отходов цветных металлов// Научн. труды МАТИ им. К. Э. Циолковского, М.2000 г.- Вып.3(75).- с 115−120.

Жолнин А.Г., Новичков С. Б, Строганов А. Г. Математическое моделирование теплофизических процессов роторной печи.// Цветная металлургия,-2000,-№ 8.-9 -с. 18−21.

Жолнин А.Г., Новичков С. Б, Строганов А. Г. Обогащение алюминийсодержащих бессолевых шлаков //Тез. докл. Всероссийской научн.

технич. конф. Новые материалы и технологии НМТ-2000. М.:.- 2000. С.214−215.

Жолнин А.Г., Новичков С. Б, Строганов А. Г. О переработке бессолевых шлаков плавки вторичного алюминиевого сырья // Цветная металлургия.-2000.-№ 10 с.32−34

Кулинский А. Н. Способ разделения металло-оксидно-солевых расплавов и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2 172 354 МПК7 С22 В 7/00, 26/22, БИ № 23, 2001, С. 369.

Кубаткина Н. В. Исследование и разработка комплексной утилизации солевых алюмосодержащих шлаков: Автореф. канд. дисс. Брянск, 2000.

Куценко С.А., Бурцева Н. В., Рыбина JI.M., Неженцев В. Ю., Пи-люзин В.И., Спиридонов А. А. Способ регенерации катионитового фильтра. Патент РФ № 2 104 783, МКИ6 B04J 49/00, 1988.

Куценко С.А., Курдюмова JI.H. Способ переработки солевых шлаков алюминиевого производства. Патент РФ № 2 181 708, МПК 7 С04 В 38/02, 22/04, С22 В 7/04. Бюл. № 12, 2002 г.

Курдюмова Л.Н., Куценко С. А. Получение газообразователя для бетонов из солевых алюмосодержащих шлаков // Сборник докладов Международной конференции «Инженерная защита окружающей среды». М.: МГУИЭ, 2002. — С. 123−126.

Металлургия алюминия/ Ю. В. Борисоглебский, Г. В. Галевский, Н. М. Кулагин, М. Я. Минцис, Г. А. Сиразутдинов Новосибирск: Наука. Сибирская издательская фирма РАН, 2000.-438 с.

Баранцев А.Г., Цымбалов С. Д., Новичков С. Б. Опыт и перспективы переработки алюминийсодержащих шлаков// «Новое в экологии и безопасности жизнедеятельности». Материалы Международного конгресса.

Санкт-Петербург 2000, — с. 594.

Способ переработки алюминийсодержащих отходов: А. С. № 1 118 706/ Лаптев В. М., Камалов O.K., Глушков Е. Д., Смирнов В. О. и Якимов С. М. -№ 33 531 274/22−02. Заявл.

15.10.

84. Опубл. 23.

05.88, — Бюл. № 38.-2 с.

Способ сепарации шлаков Заявка № 2 000 130 500/20(32 489) // Новичков С. Б. Цымбалов С.Д. Дронин В. Я. Дыденов А.Г., Строганов А. Г. приоритет от 06.

12.2000

Скитович С.В., Шаршин В. Н. Флюсы для алюминиевых сплавов// Литейное производство, — 1998,-№ 8, — с.12−14