СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА АЛЮМИНИЯ

Использование: предложен способ переработки отходов производства алюминия. Способ позволяет выделять полезные составляющие путем превращения сульфатов в карбонаты натрия термической карбонизацией, а флотированием отделить уголь от фторидов.
Использование этого способа упрощает технологический процесс, ведет к улучшению экологической обстановки, созданию безотходного производства, снижению энергоемкости и стоимости процесса.

Изобретение относится к способам переработки отходов производства алюминия.
Известен способ переработки шламовых отходов производства алюминия Кировабад-ского алюминиевого завода, где учитывался состав шламового поля, состоящий в основном из смеси глинозема, оксидов кремния и железа. Поэтому отходы шламового поля Кираза используют для производства цемента и строительных растворов [1].
Отходы шламового поля Таджикского алюминиевого завода содержат в своем составе как водорастворимые (смесь карбонатов, бикарбонатов, сульфатов и фторидов натрия), так и нерастворимые компоненты (глинозем, криолит, уголь в виде графита, железо-, и кремний-содержащие примеси). Водорастворимая часть шлама и жидкая фаза шламового поля после упаривания досуха представляют собой светлосерый порошок - содосульфатную смесь. Не-растворимая твердая фаза шламового поля содержит до 15-20% криолита и 10-15% глинозе-ма, которые могут служить сырьем для производства алюминия. Использованию исходного шлама в производстве алюминия мешает высокое содержание в нем углерода (до 40% масс.), а также наличие сульфатов и карбонатов. Одной из главных задач является их переработка в полезные составляющие. Рациональным способом утилизации содосульфатного порошка является получение из него жидкого стекла, глазури, эмали или переработка (конверсия) его в ценный продукт - кальцинированную соду, которую можно использовать на заводе для очистки отходящих газов, а также для производства силиката - глыбы.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки сульфатов в карбонаты натрия методом Леблана - [2]. Однако этот способ тре-бует применения высоких температур - 1200С.
Цель изобретения - создание безотходного производства, улучшение экологической сре-ды, упрощение технологического процесса выделения из отходов полезных составляющих, расширение сырьевой базы, снижение энергоемкости и стоимости процесса при переработ-ке отходов производства алюминия.
Поставленная цель достигается тем, что шлам подвергают спеканию с карбонатом каль-ция при температуре 600-800С при соотношении шлам : карбонат кальция  1: (11,5) или карбонизируют углекислым газом при температуре 400-600С в течение 1-3 часов, а полу-ченный нерастворимый твердый остаток после водного выщелачивания реакционной массы подвергают флотации или сжиганию для отделения фторидов от угля. Присутствие в не-большом количестве фторида натрия в шламе снижает температуру процесса превращения сульфатов в карбонаты натрия на 150-200С. Спекание шлама с карбонатом кальция при соотношении шлам : карбонат кальция  1: (11,5) необходимо для полноты конверсии сульфатов натрия в карбонаты. При меньшем количестве карбоната кальция реакция не идет до конца. Проведение процесса при 600-800С обусловлено тем, что этот температур-ный режим оптимален, поскольку ниже 600С происходит частичная конверсия сульфатов в карбонаты, а свыше 800С - увеличение энергозатрат.
Использование в качестве карбонизирующего агента углекислого газа позволяет успеш-но проводить конверсию сульфатов в карбонаты. При этом температура процесса снижается до 400-600С. Ниже 400С конверсия происходит частичная, а выше 600С - нет необходи-мости в излишних энергозатратах. В качестве карбонизирующего агента и теплоносителя также можно использовать тепло и составы соответствующих отходящих газов производ-ства алюминия. Следует отметить, что в зависимости от условий проведения опытов при термической карбонизации шлама сульфаты разлагаются с выделением различных серосо-держащих газов (H2S, SO2 СОS и др.), из которых можно получить конкретные целевые продукты - сульфиды металлов, серу, серную кислоту и т.д.
В типичном опыте (табл.1) 50 г растертого твердого шлама спекают с 50 г карбоната кальция при температуре 750С в течение двух часов. Из полученного плава водной экс-тракцией с последующей кристаллизацией выделяют карбонаты натрия. При этом достиг-нута конверсия 98%, выход 95%.
В опыте (табл.2) с использованием термической карбонизации через шлам, нагретый до 500С, пропускают углекислый газ в течение двух часов. Полученный плав также обраба-тывают водой для извлечения карбонатов натрия. И в этом опыте конверсия составляет 98-99%, выход 97-99%. А нерастворимый твердый остаток после выщелачивания реакционной массы подвергают флотации для отделения фторидов от угля, которые возвращают в произ-водство алюминия. Уголь, содержащийся в высушенном остатке, также можно автотермиче-ски сжигать в потоке горячего воздуха с получением криолито-глиноземного концентрата - необходимого сырья для производства алюминия.
Таким образом, предлагаемым способом можно переработать отходы алюминиевого производства, содержащие сульфаты, в необходимые производству карбонаты натрия, а флотированием или сжиганием отделить фториды от угля в нерастворимом твердом остатке.
Утилизация отходов ведет к улучшению экологической обстановки и освобождению больших площадей земли для использования в сельском хозяйстве. Кроме того, предлагает-ся использовать продукты переработки взамен традиционных сырьевых материалов, что значительно позволит сэкономить топливно-энергетические ресурсы и транспортные сред-ства. Предлагаемый способ переработки отходов является не только экологически важной задачей, но и экономически выгодной.

1. Состав, свойства и области применения шламовых отходов Кировобадского алюминиевого завода, 1989, №5, с.1-17.
2. Николаев Л.А. “Неорганическая химия”, М., “Просвещение”, 1982, с.505.