Παραγωγή διαλύματος αργιλικού νατρίου (sodium aluminate) με 
τη μέθοδο Deville-Pechiney από γκρι τέφρες παραγωγής 
δευτερόχυτου αλουμινίου

Αργύρη, Λέλα; Argyri, Lela

dc.contributor.author	Αργύρη, Λέλα	el
dc.contributor.author	Argyri, Lela	en
dc.date.accessioned	2023-05-03T10:41:18Z
dc.date.available	2023-05-03T10:41:18Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57607
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25304
dc.rights	Default License
dc.subject	Αργιλικό νάτριο	el
dc.title	Παραγωγή διαλύματος αργιλικού νατρίου (sodium aluminate) με τη μέθοδο Deville-Pechiney από γκρι τέφρες παραγωγής δευτερόχυτου αλουμινίου	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Δευτερογενής Μεταλλουργία	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-03-20
heal.abstract	Το αργιλικό νάτριο, με τύπο NaAlO2, είναι μια ανόργανη ένωση, η οποία υπάρχει σε κρυσταλλική μορφή ή σε διάλυμα. Οι χρήσεις του βρίσκουν εφαρμογή με πολλούς τρόπους και σε διάφορες βιομηχανίες, καθώς και στην καθημερινή ζωή. Η κυριότερη χρήση του είναι ο καθαρισμός υγρών, όπως τα υγρά απόβλητα. Η ενδεικτική σύσταση εμπορικού διαλύματος Na2Al2O4 είναι: Na2Al2O4~41%, pH 12,5-13,5. Το αργιλικό νάτριο μπορεί να παραχθεί από τις σκωρίες δευτερογενούς παραγωγής αλουμινίου, οι οποίες περιέχουν αλουμίνιο που αν δεν αξιοποιηθεί θα καταλήξει σε κάποιο χώρο απόθεσης ως απόρριμμα. Η μέθοδος που μελετάται στην παρούσα εργασία είναι η μέθοδος Deville – Pechiney, ή αλλιώς Le Chatelier – Morin, η οποία, με τη χρήση ανθρακικού νατρίου Na2CO3, επιτυγχάνει την εξαγωγή αργιλικού νατρίου, αξιοποιώντας περαιτέρω τις σκωρίες αλουμινίου. Η μέθοδος αυτή συνδυάζει τις πυρομεταλλουργικές και υδρομεταλλουργικές διεργασίες της φρύξης και της εκχύλισης. Επιπλέον, προστίθεται ανθρακικό ασβέστιο, που βοηθάει στην δέσμευση του πυριτίου ως ανεπιθύμητο στοιχείο στο τελικό προϊόν, από τα οξείδια πυριτίου. Για την εργαστηριακή έρευνα της μεθόδου αυτής χρησιμοποιήθηκε δείγμα γκρι τέφρας από το εργοστάσιο της εταιρείας ΜΕΤΑΜ Α.Ε., η οποία δραστηριοποιείται κυρίως στη δευτερογενή παραγωγή αλουμινίου με πρώτη ύλη το παλαιό αλουμίνιο (σκραπ) πραγματοποιώντας τήξη σε έμφλογη περιστροφική κάμινο. Κατά την τήξη σκραπ αλουμινίου, παράγονται σκωρίες που περιέχουν χρήσιμα συστατικά όπως μεταλλικό αλουμίνιο και οξείδια, καρβίδια, νιτρίδια και σουλφίδια του, χλωριούχες ενώσεις αλκαλίων καθώς επίσης και ακαθαρσίες με τη μορφή οξειδίων όπως οξείδιο του πυριτίου, σιδήρου, ασβεστίου, κλπ. Για τις αναλύσεις του δείγματος, αλλά και των αποτελεσμάτων, χρησιμοποιήθηκαν οι εξής μέθοδοι: χημική ανάλυση μέσω Φασματοφωτόμετρου Ατομικής Απορρόφησης (AAS), Φασματοσκοπίας Φθορισμού Ακτινών Χ (X-Ray Fluorescence, XRF) και Περίθλασης Ακτίνων Χ (X-Ray Diffraction, XRD). Μετά την ολοκλήρωση των πρώτων δοκιμών, παρατηρήθηκε στο τελικό προϊόν η δημιουργία ιζήματος, το οποίο, όπως διαπιστώθηκε μετά από αναλύσεις, περιείχε αλουμίνιο. Το ίζημα είναι ανεπιθύμητο στο τελικό προϊόν, επομένως, μετά από δοκιμές θεωρήθηκε απαραίτητη η προσθήκη 6ml NaOH 10N ως ελάχιστη ποσότητα προσθήκης καυστικού νατρίου για τη δέσμευση του αλουμινίου. Σε αυτή τη διπλωματική εργασία εξετάζονται οι συνθήκες φρύξης και εκχύλισης και ο τρόπος που αυτές επηρεάζουν την εξαγωγή των στοιχείων, κυρίως του αλουμινίου ως επιθυμητό προϊόν και του πυριτίου ως ανεπιθύμητο. Οι συνθήκες αυτές στη φρύξη είναι η προσθήκη Na2CO3 και CaCO3, η τελική θερμοκρασία, ο χρόνος παραμονής σε αυτή τη θερμοκρασία και το ποσοστό υγρασίας, ενώ στην εκχύλιση είναι η θερμοκρασία εκχύλισης, ο χρόνος εκχύλισης, και η πυκνότητα πολφού. Με βάση τα αποτελέσματα των δοκιμών εκχύλισης προκύπτουν τα εξής συμπεράσματα: Η προσθήκη Na2CO3 πριν τη φρύξη ευνοεί την εξαγωγή αλουμινίου, αλλά και πυριτίου. Αντίθετα, η προσθήκη CaCO3 μειώνει την εξαγωγή αλουμινίου και πυριτίου. Η τελική θερμοκρασία της φρύξης δεν έχει σημαντική επίδραση στην εξαγωγή των στοιχείων. Σε γενικές γραμμές, ο χρόνος παραμονής του δείγματος στην μέγιστη θερμοκρασία φρύξης, ευνοεί την εξαγωγή πυριτίου ενώ μειώνει την εξαγωγή αλουμινίου. Τα αποτελέσματα παρ’όλα αυτά δεν ήταν σταθερά σε πιο μεγάλες διάρκειες. Το ποσοστό υγρασίας στο δείγμα έχει ασταθείς επιπτώσεις στην εξαγωγή αλουμινίου, ενώ η εξαγωγή πυριτίου παρουσιάζει αύξηση με την αύξηση της υγρασίας. Η αύξηση θερμοκρασίας εκχύλισης οδηγεί σε γενικές γραμμές σε μειωμένη ανάκτηση αλουμινίου. Η εξαγωγή του αλουμινίου αυξάνεται με την αύξηση του χρόνου εκχύλισης έως τα 15 λεπτά, ενώ μετά από αυτό το σημείο μειώνεται. Η αύξηση της πυκνότητας του πολφού οδηγεί σε αύξηση της εξαγωγής του αλουμινίου.	el
heal.advisorName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Παπασιώπη, Νυμφοδώρα	el
heal.committeeMemberName	Ξενίδης, Άνθιμος	el
heal.committeeMemberName	Κούρτης, Απόστολος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Μηχανικών Μεταλλείων Μεταλλουργών. Τομέας Μεταλλουργίας και Τεχνολογίας Υλικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	62 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false