СПОСОБ ВСКРЫТИЯ ВЫСОКОКРЕМНИСТОГО АЛЮМИНИЙСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ Российский патент 2000 года по МПК C01F7/60 

Изобретение относится к химико-металлургической промышленности, а именно к процессам переработки алюминийсодержащего сырья, и может быть использовано в технологии переработки при получении оксида, хлорида и других соединений алюминия.

Проблемы переработки бедных алюминийсодержащих руд и отходов привлекают внимание специалистов большими запасами последних (см., например, Захаров В. И. и др., "Новые направления переработки и использования нефелинсодержащего сырья", Цветные металлы, N 7, 1995 с. 36; Рахимов A.P. и др. "Разработка технологии получения глинозема из углистых пород Берлинского месторождения", там же, N 2, 1996, с.39). Практически не ограничены запасы техногенного характера - золы и шлаки теплоэлектрических станций содержат не менее 20 - 30% глинозема и могут быть использованы для производства алюминия и ряда химических товаров (см. Доброгорский Н.А. "Качество угольной золы и ее промышленное использование", Киев, Вища школа, 1981, с. 103). Наиболее распространенными из числа упомянутых руд являются каолиновые глины, нефелиновые сиениты, алуниты. В изобретении (патент US 4425308, Weston, 423/136, 10.01.84) при переработке бокситов и каолиновых глин температуру дегидратации для удаления кристаллизационной воды устанавливают в диапазоне 625-1500^oC, а процесс хлоринации проводят в две стадии с промежуточным отделением AlCl₃.

Из разработанных и опробованных в промышленном масштабе кислотных способов получения глинозема из каолинов наибольший интерес представляют два способа: солянокислотный и комбинированный солянокислотно-щелочной. Для обеих схем переработки общим является дробление глин и каолинов до величины кусков 25 мм и обжиг материала при температуре 600 - 700^oC. Последующая переработка предусматривает, в зависимости от избранной схемы, выщелачивание обожженного каолина агитационным либо перколяционным способами. Растворы, полученные после выщелачивания, подвергают обезжелезиванию. Из раствора выделяют AlCl₃•6H₂O. Затем проводят термическое разложение AlCl₃•6H₂O с получением гидрооксида алюминия Al(OH)₃. Гидрооксид алюминия затем подвергается кальцинации с получением глинозема (Б.Х.Шварцман, "Кислотные методы переработки глиноземсодержащего сырья", М., Цветметинформация, 1964, с. 50-56). Однако и этому способу, выбранному в качестве ближайшего аналога, присущи высокие энергозатраты при вскрытии алюминийсодержащего сырья. Недостатком, присущим обеим схемам, является наличие большого числа термических операций: дегидратация каолина или глин, термическое разложение AlCl₃•6H₂O в присутствии большого количества ретура, кальцинация глинозема.

Техническим результатом изобретения является обеспечение вскрытия высококремнистого алюминийсодержащего сырья при пониженных температурах с одновременной хлоринацией.

Технический результат обеспечивается тем, что в способе вскрытия высококремнистого алюминийсодержащего сырья, включающем термообработку сырья, выщелачивание спека с последующим извлечением соединений алюминия из продуктивного раствора, термообработку сырья ведут в присутствии реагента - водных хлоридов магния, при этом реагент вводят в количестве 0,1 - 0,7 мас. частей на 1 мас. часть сырья в пересчете на водный хлорид магния, а термообработку проводят при температуре 400 - 550^oC в течение 0,5 - 2,0 часов.

Способ может характеризоваться тем, что в качестве сырья используют каолиновые глины, и/или нефелиновые сиениты, и/или шлаки, и/или угольные золы теплоэлектростанций или других подобных объектов. В качестве водных хлоридов магния могут быть использованы природные соли бишофит, и/или карналлит, и/или рассолы на их основе природного происхождения. В качестве водных хлоридов магния могут быть использованы шлаки, и/или плавы, и/или отходы магниевого, и/или отходы галургического производства.

В основе изобретения лежат следующие теоретические и экспериментальные предпосылки.

Водные хлориды магния обладают способностью образовывать в широком интервале температур (120 - 550^oC) последовательный ряд кристаллогидратов, например: MgCl₂•6Н₂O; MgCl₂•4H₂O; MgCl₂•2H₂O и MgCl₂•H₂O, а также ряд соединений как, например, KMgCl₃•6H₂O. Это позволяет обеспечить регулирование температуры процесса на определенном уровне за счет поглощения выделяющейся энергии экзотермических реакций окисления компонентов сырья эндотермическими процессами в реакциях дегидратации хлоридов.

На окончательной стадии переработки при очистке трихлорида алюминия можно использовать известный метод очистки AlCl₃ от примесей, в частности от MgCl₂, путем добавления газообразного HCl с каскадным осаждением AlCl₃•6H₂O (патент US 4297327, Gjelsvik et al, C 07 F 7/22, 423/126, 27.11.81). При нагреве спека до температуры 900^oC (патент US 3939247, Fougner, C 07 F 7/60, 423/135, 17.02.76) возможно осуществить возгонку трихлорида алюминия с получением чистого оксида магния по реакции: Al₂O₃ + 3MgCl₂ ---> 3MgO + 2AlCl₃. Могут быть реализованы и другие способы переработки полученных после выщелачивания продуктов.

Проведены серии опытов по обоснованию режимов патентуемого способа. Использовался каолинит Владимирского месторождения (Украина) с содержанием Al₂O₃ 36,73 % (мас.). Пробы массой 1 г смешивали с бишофитом (Б) или карналлитом (К) в соотношении 1:(0,1 - 2,0), затем проводили термообработку при 350 - 550^oC. Полученный спек после взвешивания обрабатывали разбавленными кислотами - соляной или серной при температуре 80^oC, а фильтрат отделяли декантированием или фильтрацией. В фильтрате содержание Al₂O₃ определяли методом атомно-абсорбционной спектроскопии. Результаты, приведенные в таблице, свидетельствуют об относительно высоком извлечении Al₂O₃ в раствор, которое составляло более 80%, достигнутом, однако, при более низких температурах термообработки (450 - 500^oC) и меньших концентрациях (5 - 7%) кислоты,

Изобретение может быть использовано в химико-металлургической промышленности, процессах переработки алюминийсодержащего сырья и в технологии получения оксида, хлорида и других соединений алюминия. Способ вскрытия высококремнистого алюминийсодержащего сырья включает термообработку сырья, выщелачивание спека с последующим извлечением соединений алюминия из продуктивного раствора. Термообработку сырья ведут в присутствии реагента - водных хлоридов магния (бишофит, карналлит и др.), при этом реагент вводят в количестве 0,1 - 0,7 мас.ч. на 1 мас.ч. сырья в пересчете на водный хлорид магния, а термообработку проводят при 400 - 550^oC в течение 0,5 - 2,0 ч. Изобретение обеспечивает вскрытие высококремнистого алюминийсодержащего сырья при пониженных температурах с одновременной хлоринацией. 3 з.п. ф-лы., 1 табл.

1. Способ вскрытия высококремнистого алюминийсодержащего сырья, включающий термообработку сырья, выщелачивание спека с последующим извлечением соединений алюминия из продуктивного раствора, отличающийся тем, что термообработку сырья ведут в присутствии реагента - водных хлоридов магния, при этом реагент вводят в количестве 0,1 - 0,7 мас.ч. на 1 мас.ч. сырья в пересчете на водный хлорид магния, а термообработку проводят при 400 - 550^oС в течение 0,5 - 2,0 ч. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют каолиновые глины, и/или нефелиновые сиениты, и/или шлаки, и/или угольные золы теплоэлектростанций. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве водных хлоридов магния используют природные соли бишофит, и/или карналлит, и/или рассолы на их основе природного происхождения. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве водных хлоридов магния используют шлаки, и/или плавы, и/или отходы магниевого и/или отходы галлургического производства.