ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

1

Результат выполнения технологической разработки.

В качестве алюминий-кремнийсодержашего сырья используют золу, образующуюся после сжигания бурых углей, а восстановление полученного тонкодисперсного сырья осуществляют в электролизе­ре о присутствием криолита.

Сущность изобретения заключается в том, что основными ком­понентами золы после сжигания бурых углей являются глинозем (до 40%) и кремнезем (до 50%). В настоящее время именно ТЭЦ, работающие на бурых углях, как правило, вырабатывают электро­энергию для электролиза алюминия, выбрасывая золу в отвалы, на­капливающиеся в больших количествах вокруг территории и загряз­няющие окружающую среду. Эти отвалы могут обеспечить сырьем алю­миниевые заводы, что окажет благоприятное воздействие и на эко­логию.

Имеющиеся в золе примеси не являются вредными для всех ма­рок силуминов. Так, например, для деформируемого силуминового сплава АК4 железо в количестве 0,8-1,8% является не вредной при­месью, а легирующий добавкой. Для литейных силуминов и сплавов

для лигатур допускаются значительные колебания химического сос­тава. Стоимость золы как сырья определяется ценой транспорти­ровки и не идет ни в какое сравнение со стоимостью глинозема, получаемого таким сложным и многоступенчатым способом, как ме­тод Байера.

Как уже отмечалось, отвалы крупных ТЭЦ часто соседствуют с алюминиевыми заводами, обладающими электролизными установками. Поэтому целесообразно восстановление алюминия и кремния из золы проводить в электролизерах, используя криолитовый расплав в качестве электролита. Наиболее целесообразным является диапазон возможных добавок золы в пределах 0,5-80% к общей массе сырья, содержащего окислы алюминия и кремния. Верхняя граница 80% обусловлена тем, что при ее превышении эффективность восстановления кремния резко уменьшается из-за образования корочки кремния на электроде. Нижняя граница 0,5% обусловлена тем, что затраты на транспортные и организационные мероприятия, связанные с достав­кой и добавлением золы, перекрывают эффект от ее применения.

Пример i. Получение алюминий-кремниевого сплава проводили в герметичном лабораторном электролизере, представляющем собой стальную реторту с водоохлаждаемой крышкой, к которой крепился на подвесах тигель-катод из графита. Анод изготовлен из графито­вого стержня с вольфрамовым наконечником, служащим токопроводом. Электролиз проводился в атмосфере анодных газов. Перед началом электролиза пространство ячейки продували углекислым газом для удаления кислорода, исходным электролитом служил криолитовый расплав, питаемый шихтой до золы ТЭЦ и глинозема. Зола Богослов­ской ТЭЦ имеет следующий химический состав:al ₂o ₃35,1%,sio ₂45,9%,fe ₂0 ₃5,1%,cao5,2%. Электролиз проводили при 1000°С/при силе тока 15 А в течение 36 ч. Температура расплава поддержива­лась за счет внешнего обогрева селитовыми стержнямиcточностью±t5°c.После окончания электролиза контейнер с электролитом и ме­талл на дне вынимали на подвесках и содержимое выливали в рас­плавленном виде в изложницу для охлаждения. Слиток дробили для отделения металлической фазы от электролита и проводили химический анализ полученного металла. Результаты опытов.

Содержание кремния в сплаве увеличивается пропорционально увеличению добавки золы в электролит. Однако при превышении массовой доли золы 80% содержание кремния перестает увеличиваться. Причиной этого является блокирование электрода корочкой кремния и прекращение реакции. Нижняя граница добавки золы установлена 0,5%, поскольку при меньшей добавке организационные и транс­портные расходы, связанные с добавкой золы, ее подготовкой и хранением, перекрывают эффект от ее применения в качестве леги­рующего материала. Таким образом, минимальная добавка золы к об­щему количеству сырья не должна быть меньше 0,5%, а максималь­ная не должна быть больше 80%,

Пример 2. На одном из электролизеров Богословского алюми­ниевого завода был проведан промышленный эксперимент предлагае­мого технического решения. Золу Богословской ТЭЦ указанного в примере i химического состава добавляли в электролизер. Отноше­ние золы и глинозема по отношению к общей массе электролита сос­тавляло около 3%. В результата электролиза было отмечено повыше­ние температуры электролита с 960 до 1000°С и увеличение рабоче­го напряжения с 4,4 до 4,8%. В. Содержание кремния в сплаве ко­лебалось в пределах 0,9-1,1%, содержание железа 0,12-0,30%.

Эффективность предлагаемого способа определяется снижением затрат на производство алюминии-кремниевых сплавов при использо­вании золы в качестве исходного сырья. В 1 т золы содержится 351 кг глинозема и 214 кг кремния. При получении сплава в элект­ролизере увеличивается удельный расход электроэнергии на 1,2 мгВт-час.