СПОСОБ КАРБОНИЗАЦИИ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ Российский патент 2011 года по МПК C01F7/14 

Изобретение относится к технологии гидрометаллургических производств, в частности к производству глинозема из нефелинов и низкосортных бокситов методом спекания.

Известен способ разложения алюминатных растворов карбонизацией путем обработки газами, содержащими CO₂, в присутствии затравки гидроксида алюминия, разделения жидкой фазы и частиц образовавшегося в процессе разложения растворов осадка гидроксида алюминия с последующей фильтрацией и промывкой твердой фазы и переработки ее на глинозем (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство глинозема, М., Металлургия, 1970 г., с.163). К недостаткам этого способа следует в первую очередь отнести получение гидроксида алюминия и, следовательно, глинозема с большим (до 40-45%) содержанием мелких частиц размером менее 45 мкм.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ карбонизации алюминатных растворов путем обработки их газами, содержащими CO₂, в присутствии затравки гидроксида алюминия. Использование в процессе карбонизации алюминатных растворов затравки позволяет в первую очередь снизить содержание щелочи в гидроксиде алюминия, кристаллизующемся при разложении алюминатного раствора, что необходимо для получения качественного (по содержанию химических примесей) глинозема. Однако введение в процессе карбонизации затравки ухудшает дисперсный состав получаемого гидроксида алюминия и содержание частиц размером менее 45 мкм остается достаточно высоким, и чем выше затравочное отношение (отношение Al₂O₃ в затравке к содержанию Al₂O₃ в перерабатываемом растворе), тем больше мелких (-45 мкм) фракций в конечном продукте. Это приводит к повышенному пылению, ухудшению экологической обстановки и потерям глинозема при электролизе (А.А.Ханомирова, «Глинозем и пути уменьшения содержания в нем примесей», АН Армянской ССР, Ереван, 1983 г., с.115-119).

Данный способ по основному признаку, связанному с карбонизацией алюминатных растворов газами, содержащими CO₂, в присутствии затравки гидроксида алюминия, принят нами за прототип.

Задачей изобретения является улучшение качества алюминия и глинозема по дисперсному составу, т.е. снижение содержания в нем мелких фракций (-45 мкм) за счет того, что затравка гидроксида алюминия вводится в процесс после обработки алюминатного раствора газом, содержащим CO₂, и снижения каустического модуля раствора на определенную величину.

Технический результат достигается тем, что карбонизацию алюминатных растворов газами, содержащими CO₂, в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделение гидроксида алюминия, образовавшегося в процессе карбонизации, от жидкой фазы и последующую переработку его на глинозем, обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO₂, начинают до подачи затравки, при этом затравку вводят при достижении каустического модуля в растворе 1,15-1,55 единиц.

Снижение каустического модуля алюминатного раствора (α_ку) до значений α_ку=1,15-1,55 ед. путем предварительной карбонизации перед введением в процесс затравки позволяет получить в результате разложения раствора осадок гидроксида алюминия с низким содержанием частиц размером -45 мкм. Уменьшение каустического модуля менее 1,15 ед. не целесообразно, поскольку в этом случае высока вероятность самопроизвольного разложения алюминатных растворов с выделением мелкодисперсного гидроксида алюминия. Повышение каустического модуля растворов более 1,55 ед. приводит к существенному снижению показателей по укрупнению частиц гидроксида алюминия.

Сущность способа и выбор параметров процесса показаны на конкретных примерах.

Пример №1

Разложению подвергался алюминатный раствор следующего состава: Na₂O_общ~86,0 г/л; Na₂O_ку~74,0 г/л; Al₂O₃~73.6 г/л, начальный каустический модуль раствора - α_ку~1,65 ед., температура процесса - Т°С=75. Использовалась затравка гидроксида алюминия различного дисперсного состава, в которой содержание частиц размером -45 мкм составляло 60,2%; -63 мкм~93,9%; -80 мкм~100%, а также состава: -45 мкм~72,6%; -63 мкм~94,6%; - → карбонизации раствора и снижения каустического модуля, в другом - в раствор с α_ку~1,65 ед., т.е. без предварительной карбонизации и снижения каустического модуля. Как видно из приведенных в таблице №1 данных, введение затравки после предварительной карбонизации алюминатных растворов и снижения каустического модуля позволяет значительно улучшить в выделившемся осадке содержание частиц размером -45; -63; -80 мкм. Так, например, вследствие карбонизации раствора и снижения α_ку до 1,17 ед. содержание частиц размером -45 мкм в образовавшемся после разложения раствора осадке, по сравнению с исходной затравкой, сократилось с 60,2% до 7,3%; частиц -63 мкм с 93,9% до 25,4%; частиц -80 мкм с 100% до 52,3%. В то время как в процессе без предварительной карбонизации (α_ку~1,65 ед.) аналогичные показатели составляют: для частиц -45 мкм - 60,2% → 25,8%; для частиц -63 мкм - 93,9% → 69,4%; для частиц -80 мкм - 100% → 91,6%. Аналогичная зависимость наблюдается во всем диапазоне изменения α_ку алюминатного раствора (от 1,15 до 1,55 ед.) при введении затравки после предварительной карбонизации растворов.

Таблица №1   Каустический модуль алюминатного раствора (α_ку)   Содержание частиц данного класса в затравке, % Содержание частиц данного класса после смешения раствора с затравкой и выдержкой, % № п/п Исход
ный После карбонизации, на смешение с затравкой Без карбонизации, на смешение с затравкой 3/0 -45 мкм -63 мкм -80 мкм При введении затравки после обработки раствора газом и понижении α_ку При введении затравки без предварительной обработки раствора газом и исходном значении α_ку -45 мкм -63 мкм -80 мкм -45 мкм -63 мкм -80 мкм 1. 1,65 1,17 1,65 0,05 60,2 93,9 100 7,3 24,4 52,3 25,8 69,4 91,6 2. 1,65 1,18 1,65 0,1 60,2 93,9 100 8,9 36,0 67,2 20 59,3 85 3. 1,65 1,2 1,65 0,2 60,2 93,9 100 10,4 41,1 72 30,6 72,1 92,5 4. 1,65 1,29 1,65 0,3 72,6 94,6 100 12,9 47,5 77 52,9 87,8 98,5 5. 1,65 1,4 1,65 0,1 72,6 94,6 100 14,3 47,5 75,9 32 70,7 91,0 6. 1,65 1,55 1,65 0,2 72,6 94,6 100 23,1 61,2 85,8 45,8 82,8 96,7 7. 1,65 1,15 1,65 0,05 72,6 94,6 100 5,9 21,2 47,4 28,8 68,6 90,1

Пример №2

Разложению подвергались алюминатные растворы, состав которых был идентичен приведенному в примере №1: Na₂O_общ~86,7 г/л; Na₂O_ку~76,3 г/л; Al₂О₃~1,65 ед. В качестве затравки использовался гидроксид алюминия, содержащий ~72,6% частиц размером -45 мкм; 94,6% частиц размером -63 мкм; 100% частиц размером -80 мкм. Затравочное отношение изменялось в пределах 0,1-0,3 ед. Полученные данные приведены в таблице №2. Как видно, в первом случае исходный алюминатный раствор перед введением затравки карбонизировался, что позволило снизить каустический модуль с α_ку~1,65 до α_ку~1,28-1,29 ед. Далее в раствор вводилась затравка, полученная пульпа перемешивалась и вновь обрабатывалась газом, содержащим СО₂.

Во втором случае затравка вводилась в раствор, каустический модуль которого α_ку~1,65 ед. Далее полученная пульпа перемешивалась и, как и в первом случае, обрабатывалась газом, содержащем CO₂. Очевидно (см. табл. №2), что осадок гидроксида алюминия, полученный в случае введения в процесс затравки после предварительной карбонизации и снижения каустического модуля (α_ку) с 1,65 ед. до 1,28-1,29 ед., значительно крупнее используемой затравки и осадка, полученного при разложении растворов с α_ку=1,65 ед. Так, например, в осадке, полученном в случае введения в процесс затравки после предварительной карбонизации раствора и снижения α_ку от 1,65 ед. до 1,28-1,29 ед., содержание частиц размером -45 мкм уменьшилось с 72,6% (в затравке) до 3,9% в конечном продукте. Уменьшение количества частиц -63 мкм и -80 мкм составило соответственно: 96,4% → 13,1%; 100% → 40,6%.

При введении затравки в процесс, в котором алюминатный раствор не подвергался предварительной карбонизации и α_ку=1,65 ед., аналогичные показатели по изменению содержания в конечном продукте частиц различного класса выглядят следующим образом: -45 мкм - 72,6% → 4,5%; -63 мкм - 94,6% → 20,7%; -80 мкм - 100% → 51,8%.

Указанная закономерность сохраняется во всем диапазоне изменения затравочного отношения от 0,1 до 0,3 ед.

Таблица №2   Каустический модуль алюминатного раствора (α_ку)   Содержание частиц данного класса в затравке, % Содержание частиц данного класса в продукте после разложения раствора, % № п/п Исход
ный После карбонизации без затравки На карбонизации с одновременным введением затравки 3/0 -45 мкм -63 мкм -80 мкм При обработке р-ра газом до введения затравки и понижении каустического модуля При карбонизации с одновременным введением затравки -45 мкм -63 мкм -80 мкм -45 мкм -63 мкм -80 мкм 1. 1,65 1,28 1,65 0,1 72,6 96,4 100 3,9 13,1 40,6 4,5 20,7 51,8 2. 1,65 1,28 1,65 0,2 72,6 96,4 100 6,5 33,7 66,0 9,3 40,5 83,6 3. 1,65 1,29 1,65 0,3 72,6 96,4 100 12,9 47,5 77,0 18,0 55,2 82,5

Изобретение относится к области химии и гидрометаллургии и может быть использовано в производстве глинозема из нефелинов и низкосортных бокситов методом спекания. Проводят карбонизацию алюминатных растворов газами, содержащими CO₂, в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделяют гидроксид алюминия, образовавшийся в процессе карбонизации, от жидкой фазы и перерабатывают его на глинозем. Обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO₂, начинают до подачи затравки при достижении каустического модуля в растворе 1,15-1,55 единиц. Изобретение позволяет повысить качество гидроксида алюминия за счет снижения в нем содержания мелких фракций (-45 мкм). 2 табл.

Способ карбонизации алюминатных растворов, включающий обработку их газами, содержащими CO₂, в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделение гидроксида алюминия, образовавшегося в процессе карбонизации, от жидкой фазы и последующую переработку его на глинозем, отличающийся тем, что обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO₂, начинают до подачи затравки, при этом затравку подают при достижении каустического модуля раствора 1,15-1,5 ед.