СПОСОБ ОЧИСТКИ РЕГЕНЕРАЦИОННОГО КРИОЛИТА ОТ СУЛЬФАТА НАТРИЯ Российский патент 2003 года по МПК C01F7/54 

Предлагаемое изобретение относится к области металлургии алюминия и может быть использовано при получении регенерационного криолита из газов, отходящих из электролизеров.

Одной из примесей в криолите, вредно влияющей на процесс электролиза, является сульфат натрия, который в основном адсорбируется на поверхности кристаллов свежеосажденного криолита.

Присутствие сульфата натрия в регенерационном криолите увеличивает щелочность криолита, вызывает повышенный расход фтористого алюминия или свежего криолита для корректировки модуля электролита, приводит к потерям алюминия за счет восстановления сульфат-иона и, как следствие, к снижению выхода по току.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ (1), согласно которому регенерационный криолит загружают в реактор с горячей водой, перемешивают и обезвоживают полученный продукт. Причем наилучшие результаты получают в том случае, когда криолит подвергают 2-3-х кратной промывке при Ж:Т = 3:6-1, Т=85-90^oС и интенсивном перемешивании.

Наибольшую сложность с точки зрения промышленного освоения известного процесса вызывает необходимость осуществления 2-3 промывок, реализация которых на практике маловероятна из-за необходимости использования большого количества оборудования (мешалки, сгустители, вакуум-фильтр и т.д.).

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технико-экономических показателей получения регенерационного криолита.

Техническим результатом является снижение трудоемкости процесса очистки регенерационного криолита от сульфата натрия.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки регенерационного криолита от сульфатов, включающем заполнение реактора горячей водой, загрузку его регенерационным криолитом, перемешивание и обезвоживание продукта, процесс ведут в одну стадию, при этом вначале весовое соотношение Ж: Т устанавливают 10-16:1, а после, по крайней мере, двух последовательных загрузок криолита его снижают до 3-6:1.

Техническая сущность предлагаемого изобретения заключается в следующем.

В настоящее время в отделениях и цехах регенерации алюминиевых заводов соотношение количества выпускаемого криолита и объема баковой аппаратуры таково, что реально достижимое соотношение Ж:Т находится в пределах 3-6:1.

Наибольшую сложность с точки зрения промышленной реализации процесса вызывает необходимость осуществления 2-3 промывок криолита. Данное обстоятельство обусловлено необходимостью использования большого количества объемного оборудования (мешалки, сгустители, вакуум-фильтры).

На практике реализация даже двустадийной промывки криолита маловероятна.

В случае, если криолит в промывную воду загружать не сразу, а периодически, порциями, в несколько приемов, то в результате отмывки в одну стадию удается повысить эффективность очистки криолита на 5-10%, по сравнению с одностадийной промывкой криолита, загруженного в один прием.

При этом начальное весовое отношение Ж:Т составляет 10-16:1, а по мере загрузки в промывную воду новых порций криолита, соотношение Ж:Т снижают до 3-6:1.

Более глубокая очистка от сульфатов натрия происходит в начальный период при загрузке первых порций криолита, что объясняется концентрационными особенностями процесса, которые сводятся к большому градиенту концентраций сульфата натрия в криолите и в промывном растворе при высоком соотношении Ж:Т.

Экспериментально установлено, что при снижении соотношения Ж:Т в процессе отмывки за счет загрузки последующих порций криолита, обратного процесса, т. е. перехода сульфата натрия из промывного раствора в отмываемый криолит, не наблюдается.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от известного тем, что:
- процесс ведут в одну стадию;
- в начале процесса весовое соотношение Ж:Т устанавливают равным 10-16: 1;
- весовое соотношение Ж:Т снижают с помощью, по крайней мере, двух последовательных загрузок криолита.

Поэтому заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной и смежных областях показал, что признак весового соотношения Ж:Т, равного 3-6:1, известен при отмывке регенерационного криолита в 2-3 стадии, причем криолит в известном способе загружают сразу и полностью.

В предлагаемом способе криолит отмывают в одну стадию, но загружают не сразу, а последовательно с первоначальным весовым отношением Ж:Т, равным 10-16:1, а окончательным - 3-6:1.

Однако выявленный признак, сходный с отличительным заявляемого изобретения, на получение технического результата не влияет.

В предлагаемом решении новая совокупность признаков как известных, так и неизвестных ранее, позволяет снизить трудоемкость процесса и объемы технологического оборудования, т.е. получить указанный технический результат.

Таким образом, заявляемое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Возможность осуществления способа подтверждается следующими примерами.

Пример
Мешалку, емкостью ~20 м³, заполняют горячей водой при температуре 80-90^oС и массой ~11 т. В корыто барабанного фильтра, расположенного над мешалкой, закачивают сгущенную пульпу регенерационного криолита. Кек криолита с фильтра поступает в мешалку на промывку. За одну загрузку на отмывку подается ~ 1000 кг криолита с влажностью ~25 мас.%. Количество загрузок криолита на промывку - 4.

При необходимости осуществляют подогрев пульпы в мешалке острым паром.

Соотношение Ж:Т в пульпе контролируют весовым методом.

Результаты других примеров, проведенных по аналогичной методике, представлены в таблице.

Как следует из таблицы, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ обеспечивает снижение массовой доли сульфата натрия при одностадийной отмывке криолита, а показатели двустадийной отмывки по прототипу практически соответствуют результату, полученному по предлагаемому способу.

Изменение верхнего предела начального весового соотношения Ж:Т = (10-16: 1) выше заявляемого предела практически не дает улучшения показателей отмывки криолита, однако, приводит к увеличению объема промывного раствора и, следовательно, технологического оборудования.

Уменьшение нижнего предела начального весового соотношения Ж:Т = (10-16: 1) снижает показатели очистки криолита от сульфата натрия.

Изменение верхнего предела конечного весового соотношения Ж:Т = (3-6:1) выше заявляемого предела, несмотря на улучшение показателей очистки криолита, экономически нецелесообразно, поскольку ведет к увеличению объема промывного раствора.

Уменьшение нижнего предела конечного весового соотношения Ж:Т = (3-6:1) снижает показатели очистки криолита от сульфатов.

Источники информации
1. С.Ю.Гузь, Р.Г.Барановская. Производство криолита, фтористого алюминия и фтористого натрия. М., "Металлургия", 1964 г., с. 208.

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано при получении регенерационного криолита из газов, отходящих от электролизеров. Очистку регенерационного криолита от сульфата натрия осуществляют горячей водой в одну стадию, но криолит загружают в раствор не сразу весь, а периодически с первоначальным весовым соотношением Ж:Т, равным 10-16:1, а после, по крайней мере, двух периодических загрузок криолита его снижают до 3-6:1. Изобретение позволяет повысить технологические показатели регенерационного криолита. 1 табл.

Способ очистки регенерационного криолита от сульфата натрия, включающий заполнение реактора горячей водой, загрузку в него регенерационного криолита, перемешивание и обезвоживание продукта, отличающийся тем, что процесс ведут в одну стадию, при этом вначале процесса весовое соотношение Ж:Т устанавливают 10-16:1, а после по крайней мере двух последовательных загрузок криолита его снижают до 3-6:1.