СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЕСЧАНОГО ГЛИНОЗЕМА ПРИ ПЕРЕРАБОТКЕ ГЛИНОЗЕМСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ СПОСОБОМ СПЕКАНИЯ Российский патент 2010 года по МПК C01F7/14 

Изобретение относится к области получения металлургического глинозема при переработке низкокачественного глиноземсодержащего сырья.

Известен способ получения глинозема из низкокачественного глиноземсодержащего сырья (спекательных бокситов и нефелиновых руд), заключающийся в спекании его с известняком и содой с получением спека и алюминатного раствора после его выщелачивания, разложении полученного раствора с последовательным использованием приемов карбонизации и декомпозиции для выделения кристаллического гидроксида алюминия и последующей его кальцинацией [Лайнер А.И. и др. Производство глинозема. Москва, Издательство Металлургия, 1978, с.184-192].

Недостатком этого способа является получение глинозема мучнистого типа неоднородного гранулометрического состава, с большим количеством мелких фракций - 45 мкм.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения глинозема при переработке нефелиновых руд, включающий подготовку трехкомпонентной шихты (нефелин + известняк + сода) и ее спекание [Лайнер А.И. и др. Производство глинозема. Москва, Издательство Металлургия, 1978, с.188]. Из спека после проведения операций выщелачивания и обескремнивания получают алюминатный раствор, из которого в присутствии затравочной гидроокиси, применяя последовательно карбонизацию и декомпозицию, выделяют гидроксид алюминия и кальцинируют для получения глинозема.

Недостатком этого способа является получение глинозема промежуточного или мучнистого типа неоднородного гранулометрического состава с большим количеством до 35% как мелких менее 45 мкм (-45 мкм), так и крупных более 125 мкм (+125 мкм) частиц.

При проведении процесса электролиза такого глинозема отмечают ухудшение показателей электролиза по сравнению с импортным песчаным, содержащим не более 10% классов -45 мкм и не более 10% +125 мкм:

- увеличение потерь глинозема при транспортировке и загрузке в ванны из-за большого количества мелких фракций;

- снижение скорости растворения глинозема в электролите из-за большого количества крупных фракций;

- увеличение частоты анодных эффектов и снижение выхода алюминия по току;

- снижение скорости истечения глинозема в системе АПГ при точечном питании электролизеров.

Цель изобретения - получение глинозема однородного состава, так называемого «песчаного типа» или «Sandi» с содержанием классов -45 и +125 мкм не более 10% по каждому, улучшение потребительских свойств глинозема и улучшение показателей процесса электролиза.

Поставленная цель достигается тем, что на стадии карбонизации используется мелкая затравочная гидроокись в количестве 80-100%, полученная выделением классов менее 45 мкм из продукционного или затравочного гидроксида алюминия, при затравочном отношении (З.О. = отношению количества глинозема, содержащегося в затравке, к глинозему, находящемуся в растворе) 0,02-0,25 ед. с применением модификаторов роста кристаллов (МРК) для интенсификации агломерации мелких частиц.

Заявленный способ в отличие от известных способов и от способа, принятого за прототип, обладает наличием новых отличительных признаков.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является классификация гидроокиси алюминия, полученной на 1 стадии карбонизации либо на стадии декомпозиции, с выделением из нее фракций менее 45 мкм и возврат их в голову процесса для укрупнения (агломерации).

В отличие от существующего способа карбонизации для ускорения агломерации частиц в алюминатный раствор, поступающий на карбонизацию, вводится синтетический реагент - модификатор роста кристаллов (МРК), позволяющий ускорить агломерацию частиц. В качестве МРК используется смесь органических компонентов, в состав которых входят алифатические компоненты и ПАВ, например минеральные масла, остатки дистилляции жирных спиртов и их производных. ПАВ компоненты сильно влияют на поверхностную адсорбцию и могут уменьшать поверхностное натяжение растворителя и изменять поверхностный состав и структуру системы при внесении их в малых дозах. Механизм действия ПАВ зависит от их адсорбции на поверхности и образовании мицелий в растворе.

Необходимость улучшения гранулометрического состава гидроксида алюминия обусловлена тем, что от его крупности и однородности зависит гранулометрический состав товарного глинозема.

При применении неклассифицированной затравки в способе, принятом за прототип, в продукционном гидроксиде получают до 22% класса -45 мкм и до 35% класса +125 мкм (табл.1, п.1). При кальцинации кристаллы несколько измельчаются и в товарном глиноземе содержится до 25% класса -45 мкм, до 30% +125 мкм. Количество фракций 45÷125 мкм наиболее благоприятных для проведения электролиза не превышает 50%, против 75-80% в импортном глиноземе.

Таблица 1 Гранулометрический состав продуктов   -45 мкм, % +125 мкм, % ⌀ средний, мкм Содержание класса 45-125 мкм, % 1. Прототип гидроксид 22 35 103 43 глинозем 25 30 99 45 2. Предлагаемый способ гидроксид 7,1 5,2 72,1 87,7 глинозем 9,5 3,2 69,8 87,3

Таблица 2 Гранулометрический состав вводимой затравки   -45 мкм, % +125 мкм, % ⌀ средний, мкм 1. Прототип 22 35 103 2. Предлагаемый способ 98 0 24

Лабораторными исследованиями установлено, что применение неклассифицированной затравки (табл.2, п.1) при карбонизации приводит к получению неоднородного по грансоставу гидроксида алюминия, более равномерный гидроксид получается при карбонизации без затравки, но при этом в глиноземе повышается до 0,47% содержания щелочи (табл.3, п.1), что выше допустимого по ГОСТ.

Ввод на стадию карбонизации мелкой затравки (табл.2, п.2) позволяет получить более равномерный по грансоставу гидроксид алюминия с малым содержанием крупных фракций (см. фиг.1) и низким содержанием щелочи, не более 0,35%, но количество мелких фракций останется на уровне 22,6% (табл.3, п.2).

С целью снижения содержания мелких фракций в алюминатный раствор перед карбонизацией вводят синтетическую добавку - модификатор роста (МРК), который усиливает агломерацию мелких частиц и позволяет получить гидроксид с содержанием мелочи не более 10%. Содержание классов 45÷125 мкм составляет 87% (табл.3, п.3).

Кристаллооптический анализ показал, что осадок состоит из однородных частиц.

Предлагаемый способ опробован в полупромышленном масштабе при получении глинозема из Кия-Шалтырского нефелина в ОАО «АГК». Основные переделы при переработке нефелина способом спекания: приготовление шихты, получение спека и его выщелачивание, обескремнивание алюминатных растворов, фильтрация и промывка гидроксида алюминия и последующая его кальцинация работали без изменения схемы. В процессе последовательной карбонизации и декомпозиции обескремненных алюминатных растворов дополнительно проводилось выделение фракций гидроксида алюминия менее 45 мкм и их агломерация.

Для этого в существующую схему получения гидроксида алюминия при последовательной карбонизации и декомпозиции алюминатных растворов дополнительно были введены (см. фиг.2):

- узел классификации продукционной пульпы после хвостовых декомпозеров содощелочной ветви с выделением мелких фракций -45 мкм в отдельный продукт и крупных фракций +45 мкм в виде продукционной пульпы гидроксида алюминия с содержанием фракций -45мкм не более 10%;

- узел сгущения выделенной «мелочи» на одноярусных сгустителях диаметром 15 м с добавкой флокулянта для увеличения скорости осаждения фракций -45 мкм с получением чистого слива;

- узел фильтрации, состоящий из двух барабанных фильтров БОУ-40 и мешалок под ними для репульпации полученного кека глубоко обескремненным алюминатным раствором (10% от общего потока);

- узел дозировки пульпы мелких фракций на агломерацию в головные карбонизаторы содовой ветви;

- узел приготовления и дозировки модификатора роста кристаллов для повышения эффективности агломерации.

Полупромышленные испытания агломерации на одной третьей части общего потока алюминатного раствора потока показали снижение содержания классов менее 45 мкм в глиноземе на 3%, при использовании способа на всем потоке снижение составит не менее 10%.

Предлагаемый способ позволит снизить, по сравнению с прототипом, содержание мелких и крупных фракций и получить однородный по структуре глинозем. При фильтрации и промывке гидроксида алюминия снизится влажность гидроксида алюминия на 1-1,5% за счет более равномерного распределения материала в отфильтрованном слое при снижении количества мелочи с 20 до 7% и уменьшится расход мазута на кальцинации, экономия составит 44,4 тыс. долл., см. табл.4. При электролизе за счет снижения содержания классов -45 мкм с 24,5% до 10% согласно «Технико-экономической оценке эффективности использования глинозема с различным содержанием фракции 45 мкм в производстве алюминия» суммарное увеличение прибыли составит 5,76 долл./т алюминия. Суммарный экономический эффект при удельном расходе 1,924 т глинозема на 1 т алюминия и выпуске 1110 тыс. т глинозема в год составит 3,53 млн. долл.

Таблица 3 Гранулометрический состав продуктов   -45 мкм, % +125 мкм, % ⌀ средний, мкм Содержание класса 45-125 мкм, % Содержание R₂O общ, % Прототип 1. Без затравки   гидроксид 20,3 8,6 71,7 73,1 0,47 глинозем 24,5 6,6 69,1 69,1 0,47 Предлагаемый способ   2. С мелкой затравкой   гидроксид 22,6 0,2 56,6 77,2 0,35 глинозем 24,8 0,1 55,1 75,1 0,35 Предлагаемый способ 3. С мелкой затравкой и модификатором гидроксид 7,1 5,2 72,1 87,7 0,35 глинозем 9,5 3,2 69,8 87,3 0,35

Таблица 4 Ожидаемый экономический эффект от получения песчаного глинозема Статья экономии На 1т глинозема Цена за ед., долл. На выпуск 1110 тыс. т глинозема в год, долл. Экономия мазута при снижении влажности гидроксида на 1,5% 0,0018 т 100 200 000 Увеличение прибыли от улучшения показателей электролиза 3$ 3 3 330 000 Суммарный эффект     3 530 000

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении песчаного глинозема из низкокачественного глиноземсодержащего сырья способом спекания. При переработке низкокачественного глиноземсодержащего сырья способом спекания гидроксид алюминия выделяют из алюминатного раствора в присутствии затравочного гидроксида алюминия последовательно карбонизацией и декомпозицией. На стадии карбонизации вводят затравочный гидроксид алюминия с содержанием класса -45 мкм в количестве 80-100%, и затравочное отношение поддерживают в пределах 0,02-0,25 ед. При карбонизации алюминатного раствора возможно введение модификатора роста кристаллов. Полученный гидроксид алюминия подвергают фильтрации, промывке и кальцинации. Изобретение позволяет получить однородный по грансоставу гидроксид алюминия с минимальным содержанием мелких и крупных фракций. Ожидаемый экономический эффект от получения песчаного глинозема составляет 3,53 млн. долларов в год. 1 з.п. ф-лы, 4 табл., 2 ил.

1. Способ получения глинозема песчаного типа при переработке низкокачественного глиноземсодержащего сырья способом спекания, включающий выделение гидроксида алюминия из алюминатного раствора в присутствии затравочного гидроксида алюминия последовательно карбонизацией и декомпозицией, фильтрацию, промывку гидроксида алюминия и его последующую кальцинацию, отличающийся тем, что на стадию карбонизации вводят затравочный гидроксид алюминия с содержанием класса -45 мкм в количестве 80-100%, и затравочное отношение поддерживают в пределах 0,02-0,25 ед.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при карбонизации вводят модификатор роста кристаллов.