Physics and Chemistry of the Hydrogen Fluoride Production Process from Fluorine Containing Waste

The impact of the aluminum industry wastes on the environment is established. The resource efficient method of aluminum industry fluorine-containing wastes processing, which includes wastes oxidizing roasting to remove carbon component and the interaction of fluorine- containing particles with sulfuric acid in order to produce hydrogen fluoride, is considered. The economic and environmental effect of the proposed processing method is substantiated

Фторидная переработка катализатора крекинга углеводородов нефти с извлечением концентрата РЗЭ

It is proposed to use a spent cracking catalyst of petroleum hydrocarbons containing 1 wt.% of rare earth element (REE) oxides as an alternative REE feed source. The study covers the process of removing silicon in the form of ammonium hexafluorosilicate (NH4)2SiF6 by sintering an oil cracking catalyst sample with NH4F and subsequent (NH4)2SiF6 sublimation to produce an aluminum-containing concentrate of rare earth elements. The orthogonal central compositional planning of the experiment was used to study the effect of three factors: sublimation temperature (350 to 400 °С), duration (40 to 80 min), and weight of the catalyst fluorinated sintered mass (5 to 10 g) on the (NH4)2SiF6 sublimation completeness. Results obtained in the experiment were used to build a second-order model, which correlate with experimental data. The dynamics of (NH4)2SiF6 sublimation removal was determined for sublimation durations of τ = 10, 20, 40 and 80 min at processing temperatures of 350, 375 and 400 °C. The (NH4)2SiF6 removal degree values calculated based on the second-order model for τ = 44, 48, 52, 56, 60, 64, 68, 72, and 76 min fit well the experimental curves. Spectra of fluorinated catalyst samples before and after sublimation were studied using X-ray phase analysis and IR spectroscopy. The data of IR spectroscopy and X-ray phase analysis are in good agreement and show that (NH4)2SiF6, (NH4)3AlF6 and unreacted NH4F are present in the catalyst with NH4F sintered mass, and only aluminum compounds are detected – NH4AlF4 and AlF3 after sublimation. These data indicate the completeness of the sublimation removal of silicon from the catalyst and NH4F sintered mass with NH4AlF4 and AlF3 aluminum compounds only observed after sublimation. REE concentration is 15 % due to silicon removal.В качестве альтернативного сырьевого источника редкоземельных элементов (РЗЭ) предлагается использовать отработанный катализатор крекинга (ОКК) углеводородов нефти, содержащий 1 мас.% оксидов РЗЭ. Был изучен процесс удаления кремния в форме гексафторосиликата аммония – (NH4)2SiF6 – путем спекания образца катализатора крекинга нефти с NH4F и последующей сублимации (NH4)2SiF6, в результате чего получен алюминийсодержащий концентрат редкоземельных элементов. С использованием ортогонального центрального композиционного планирования (ОЦКП) эксперимента изучено влияние трех факторов: температуры сублимации (от 350 до 400 °С), ее продолжительности (от 40 до 80 мин) и массы фторидного спека катализатора (от 5 до 10 г) – на полноту процесса сублимации (NH4)2SiF6. По результатам эксперимента построена модель второго порядка, коррелирующая с экспериментальными данными. Также была определена динамика сублимационного удаления (NH4)2SiF6 для времени сублимации τ = 10, 20, 40 и 80 мин при температурах обработки 350, 375 и 400 °С. Рассчитанные по модели второго порядка значения степени удаления (NH4)2SiF6 для τ = 44, 48, 52, 56, 60, 64, 68, 72 и 76 мин хорошо ложатся на экспериментальные кривые. Изучены спектры образцов фторированного катализатора до и после сублимации методами рентгенофазового анализа (РФА) и ИК-спектроскопии. Данные ИК-спектроскопии и РФА хорошо со- гласуются и показывают, что в спеке ОКК с NH4F присутствуют (NH4)2SiF6, (NH4)3AlF6 и непрореагировавший NH4F, а после сублимации обнаруживаются только соединения алюминия – NH4AlF4 и AlF3. За счет удаления кремния концентрирование РЗЭ составляет 15 %