Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия:

А. М. Погодаев, доцент кафедры «Композиционные материалы и физикохимия металлургических процессов»

И. С. Якимов, профессор кафедры «Композиционные материалы и физикохимия металлургических процессов», эл. почта: i-s-yakimov@ya.ru

ОАО «РУСАЛ – Красноярск», Красноярск, Россия:
А. В. Белянин, инженер, директор по экологии и аналитическому контролю производства

Красноярский государственный педагогический университет им. В. П. Астафьева, Красноярск, Россия:
В. И. Кирко, профессор

Производство алюминия сопровождается образованием экологически опасных газов (HF, SO₂, CO и т. д.). Предложен способ очистки отходящих газов от экологически опасных компонентов. Способ заключается в их адсорбции на нефелиновом шламе, являющемся отходом производства глинозема из нефелиновой руды. Нефелиновый шлам образуется при выщелачивании из спеченного материала алюмината натрия, вследствие чего он имеет высокоразвитую поверхность, аналогичную той, которую имеют цеолиты. Основу (85 %) нефелинового шлама составляет двухкальциевый силикат (Ca₂SiO₄). Нефелиновый шлам содержит 3,5 % оксидов железа, что с высокоразвитой поверхностью придает ему свойства катализатора. Двухкальциевый силикат может вступать в реакции с фтористым водородом и оксидами серы с образованием флюорита и сульфата кальция. Адсорбционные и каталитические способности нефелинового шлама были изучены путем протягивания анодных газов от электролизеров Сордерберга через слой шлама в патроне диаметром 70 мм со скоростью 8 л/мин. Патрон содержал 300 г сухого нефелинового шлама. Было проведено 21 испытание по 2 ч каждое. Общий объем протянутого через патрон газа составил 20 260 л. Состав газов на входе и выходе из патрона анализировали на содержание HF, SO₂ и СО. По проведенным опытам получены следующие усредненные результаты. Содержание HF в газах снизилось с 428 на входе в патрон до 4,9 мг/м³ на выходе из патрона, т. е. 98,85 % HF было поглощено шламом. Содержание SO₂ снизилось с 730 до 36,3 мг/м³, т. е. было поглощено 95 %. Вследствие проявления нефелиновым шламом свойств катализатора, а также протекания процесса окисления монооксида углерода содержание последнего в газах снизилось с 5960 до 46,5 мг/м³, т. е. почти в 100 раз. Предлагаемый метод может быть использован на алюминиевых заводах для очистки анодных газов и для глубокой очистки газов от вредных компонентов перед их выбросом в атмосферу.

1. Ужин В. А., Буркат В. С., Утков В. А., Самбуров Е. А. Минимизация негативного воздействия предприятий алюминиевой промышленности на окружающую среду // Металлург. 2008. № 11. С. 41–45.
2. Янченко Н. И., Баранов А. Н. Управление экологической безопасности производства алюминия на основе распределения компонентов выбросов в атмосферных выпадениях. — Иркутск : Изд-во ИрГТУ, 2012.
3. Баранов А. Н., Янченко Н. И., Гусева Е. А. Исследование влияния выбросов Байкальского региона на коррозионную стойкость оборудования и сооружений // Известия вузов. Цветная металлургия. 2015. № 2.
4. Куликов Б. П., Сторожев Ю. И. Пылегазовые выбросы алюминиевых электролизеров с самообжигающимися анодами : монография. — Красноярск : СФУ, 2012. — 268 с.
5. Grjotheim K., Kvande H., Motzfeldt K., Welch B. The formation and composition the fluoride emissions from aluminium cells // Can. Metall. Quart. 2012. Vol. 11, No. 4. P. 585–599.
6. Patterson E. C., Hyland M. M., Kielland V., Welch B. Understanding the effects of the hydrogen content of anodes on hydrogen fluoride emissions from aluminium cells // Light Metals. 2001. P. 365–370.
7. Pat. 2068920 UK. International Classification B 01 D 53/34. Dry scrubbing fluoride-containing gases / Gary Joseph Gurnon ; Fild 13.02.80 ; Published 19.08/81, No. 8004808.
8. Pat. 4006066 US. International Classification C 25 C 3/06. Method and apparatus for the treatment of exhaust-gases in electrolytic of aluminium / Volker Sparwald ; Filed 22.01.75 ; Published 01.02.77, No. 542931.
9. Погодаев А. М., Сторожев Ю. И., Белянин А. В., Прошкин А. В. Утилизация шламов заводов по производству алюминия // Седьмой международный конгресс «Цветные металлы и минералы» : сборник тезисов докладов. — Красноярск, 2015. С. 132.
10. Якимов И. С. Метод кластерной рентгенофазовой идентификации многофазных материалов // Контроль. Диагностика. 2010. № 7. С. 12–17.
11. Ильин А. А., Ильин А. П., Смирнов Н. Н. Влияние механической активации на структуру и каталитические свойства оксида железа // Известия вузов. Химия и химическая технология. 2005. Вып. 1. С. 41–44.
12. Смоленцева Е. В., Богданчикова Н. Е. и др. Влияние модифицирующей добавки железа на физико-химические и каталитические свойства нанесенных золотых цеолитных катализаторов // Известия ТПУ. 2005. T. 308, № 4. C. 93–98.
13. Кириченко А. Г., Насекан Ю. П., Колесник Н. Ф. Влияние соединений серы в газе на процесс распада монооксида углерода на красном шламе // Известия вузов. Цветная металлургия. 2012. № 5. С. 39–45.