Математическое моделирование процесса гидрометаллургической переработки демонтированной угольной футеровки алюминиевых электролизеров

Цель - изучение методом математического (физико-химического) моделирования процесса гидрометаллургической переработки угольной части отработанной футеровки демонтированных катодных устройств алюминиевых электролизеров. Оценка методом термодинамического анализа (на основе построенной модели влияния концентрации раствора каустической соды (NaOH - Na₂O_ку) и соотношения жидкой и твердой фаз) на извлечение фтора в раствор. Математическое моделирование выщелачивания фтора из образцов отработанной футеровки проводилось на основе изучения физико-химических закономерностей процесса с использованием программного комплекса «Селектор», основанного на минимизации энергии Гиббса и широко используемого для изучения металлургических процессов. Объектом исследований являлась проба угольной отработанной футеровки алюминиевого электролизера ОАО «РУСАЛ Красноярск». По данным рентгенофазового анализа фторсодержащими фазами в образце выступают криолит Na₃AlF₆, хиолит Na₅Al₃F₁₄, фторид кальция СaF₂, фторид натрия NaF. Кроме данных компонентов, в исследуемом углеродсодержащем материале зафиксированы также Si, Fe, Mg, S, K, Ti. Выполнена оценка поведения компонентов угольной отработанной футеровки в процессе щелочной переработки при воздействии на нее раствора с концентрацией Na₂O_ку 12,5, 17,5 и 25,0 г/дм³ с помощью сформированной математической модели. Согласно решению модели, наилучшие показатели по извлечению фтора в раствор (72,9-90,57%) были достигнуты c концентрацией реагента по Na₂O_ку 12,5, 17,5 г/дм³ и отношении жидкого к твердому 10÷12:1. С помощью модели удалось установить необходимое количество щелочного раствора для извлечения фтора и оптимальное соотношение жидкой и твердой фаз. Также установлен фазовый состав кека и формы, в которых фтор остается в твердом остатке (кеке).

производство алюминия, электролизер, катодное устройство, отработанная футеровка, извлечение фтора, выщелачивание