Development of a method for synthesis of aluminum phosphate and hydrogen from aluminum production wastes
| Autor: | Novikov, Alexander Stanislavovich, Mostovshchikov, Andrey Vladimirovich |
|---|---|
| Jazyk: | ruština |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: |
hydrogen production
Materials Science (miscellaneous) waste disposal хлорид алюминия рентгенофазовый анализ Management Monitoring Policy and Law утилизация сонохимия aluminum chloride production Waste Management and Disposal волюмометрия X-ray phase analysis алюминиевые отходы фосфат алюминия водород получение Geotechnical Engineering and Engineering Geology aluminum phosphate production volumemetry Fuel Technology синтез Economic Geology металлические отходы sonochemistry кинетика kinetics study |
| Zdroj: | Известия Томского политехнического университета Bulletin of the Tomsk Polytechnic University |
| Popis: | Актуальность исследования обусловлена необходимостью разработки новых методик получения сырья из алюминиевого лома. Данное направление при применении различных интенсифицирующих воздействий позволяет реализовать процесс синтеза сырья из металлолома в ресурсосберегающем режиме, минимизирующем объемы затрат на подготовку исходного сырья, последующие переработку и производство. Цель: изучить физико-химические закономерности процесса переработки алюминиевых отходов в поле ультразвука в кислотной среде, предложить механизм этого процесса и на основании установленных закономерностей и предложенного механизма разработать методику переработки алюминиевых отходов с получением востребованных в промышленности продуктов реакции. Объекты: образцы алюминиевых отходов в виде пластинок и стружки. Методы: волюмометрия, сонохимический синтез, оценка и анализ кинетических кривых процесса при разных температурах, рентгенофазовый анализ. Результаты. Проведен анализ кинетических кривых, рассчитаны константы скоростей процесса при различных температурах, определён порядок химической реакции. По рассчитанной энергии активации процесса дана характеристика кинетической области процесса. Согласно полученным данным, воздействие на систему ультразвуком способствовало увеличению скорости химического процесса на 90 % при 303 К; на 5 % при 313 К. Сам процесс начинался в течение 10…30 секунд и завершался в течение нескольких минут, что подтверждает возможность переработки алюминиевых отходов с помощью кислотных растворов при невысоких температурах. Полученный водород можно использовать в водородной энергетике, поскольку он является единственным газообразным продуктом реакции, что снимает необходимость в его очистке перед транспортировкой. Синтезированный в ходе реакции раствор хлорида алюминия можно использовать при очистке сточных вод, обработке древесины, производстве антиперспирантов, а также перевести в фосфат или гидроксид алюминия и использовать в керамической промышленности. The relevance of the study is caused by the need to develop new methods for the disposal of metal waste. This direction, with the participation of various intensifying effects, refers to resource-saving, technological, minimizing the volume of capital costs for raw materials, production and subsequent sales. Purpose: to study the physical and chemical laws of aluminum waste acid processing in the field of ultrasound, propose a mechanism for this process, and, based on the established laws and the proposed mechanism, develop a method for aluminum waste acid processing to obtain reaction products that are in demand in the industry. Objects: samples of aluminum waste in the form of plates and shavings. Methods: volumetry, differential thermal analysis, evaluation and analysis of the kinetic curves of the process at different temperatures. Results. The kinetic curves were analyzed, the rate constants of the process at different temperatures were calculated, and the order of the chemical reaction was found. Based on the calculated activation energy of the process, a characteristic was given about the kinetic region of the process. The mass content of aluminum in the samples was found. According to the data obtained, exposure of the system to ultrasound contributed to an increase in the rate of the chemical process by 90 % at 303 K; by 5 % at 313 K. The process itself began within 10...30 seconds and completed within a few minutes, which confirms the possibility of recycling aluminum waste using acid solutions at low temperatures. The resulting hydrogen can be used in hydrogen energy, since it is the only gaseous product of the reaction, which eliminates the need for its purification before transportation. The aluminum chloride solution synthesized during the reaction can be used in wastewater treatment, wood processing, production of antiperspirants, as well as precipitated aluminum phosphate and used in the ceramic industry. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|