СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГИДРОКСОХЛОРИДА АЛЮМИНИЯ ИЗ БЕМИТ-КАОЛИНИТОВЫХ БОКСИТОВ И СОЛЯНОЙ КИСЛОТЫ Российский патент 2016 года по МПК C01F7/56 C02F1/52 

Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии, а именно к процессам переработки алюминийсодержащего сырья, и может быть использовано в технологии получения смешанного коагулянта на основе гидрооксихлорида алюминия и железа, применяемого в процессах водоподготовки, очистки сточных вод и растворов, а также в других отраслях промышленности.

В Институте общей и неорганической химии (ИОНХ) АН УССР в лабораторных условиях разработан способ получения гидроксохлорида алюминия из отвальных солевых шлаков - отходов выплавки вторичного алюминия. Нерастворимый остаток солевых шлаков, содержащий 55-70% Аl₂O₃, 11-24% SiO₂ и до 2,0% Fе₂О₃, не находит применения и отправляется в отвал. При обработке оксидной части соляной кислотой при температуре кипения в течение 2 часов в раствор извлекается 95% алюминия в виде смеси гидроксохлоридов Al₂(ОН)₃Cl₃ и Al(ОН)Cl₂ (Запольский А.К, Баран А.А. "Коагулянты и флокулянты в процессе очистки воды". Л.: Химия, 1987 г., с. 89-96).

Недостатком этого способа является растворение цветных металлов (Cu, Pb, Zn), при обработке шлаков соляной кислотой. Это приводит к загрязнению коагулянта и снижению его коагулирующих свойств.

Наиболее близким к предлагаемому является способ использования минерального сырья (нефелинов, бокситов) при температуре реакции 110-160°C, давлении до 1 МПа (пат. 2174118 Франция). Расход соляной кислоты 1-5 моль на 1 моль Al(ОН)₃. Процесс осуществляется в обогреваемых трубчатых реакторах, через которые циркулирует рабочая суспензия.

Основными недостатками данного способа являются низкие коагулирующие свойства продукта, сложность аппаратурного оформления.

Задачей данного изобретения является создание высокоэффективного смешанного коагулянта на основе гидроксихлоридов алюминия и железа и для очистки питьевых и сточных вод, отвечающих нормативным требованиям, предъявляемым потребителями продукции, удешевление процесса и улучшение потребительских свойств продукта.

Техническим результатом изобретения является получение гидроксохлорида алюминия и увеличение степени извлечения в раствор оксида алюминия.

Технический результат достигается тем, что в способе получения гидроксохлорида алюминия из бемит-каолинитовых бокситов и соляной кислоты, согласно изобретению, боксит растворяют в автоклавах соляной кислотой с концентрацией 200-300 г/л при соотношении Т:Ж = 1:3-5 при температурах 150-225°C в течение 1-2 часов.

В качестве вскрывающего реагента для переработки боксита использовали раствор соляной кислоты. В ходе лабораторных исследований варьировали продолжительностью, температурой процесса автоклавного вскрытия, концентрацией реагентов, тониной помола.

Пример

Боксит и выщелачивающий раствор (соляная кислота) загружали в автоклавную бомбочку, помещали в термостат, где выдерживали при заданных условиях опытов температуру и продолжительность выщелачивания. Перемешивание пульпы обеспечивает вращение автоклавной бомбочки «через голову». По завершении опыта автоклавную бомбочку открывали после ее охлаждения в течение 3-5 мин в проточной холодной воде и фильтрацией отделяли жидкую фазу от нерастворившегося остатка. Нерастворившийся остаток и фильтрат анализировали на содержание оксида алюминия и оксида железа.

Как следует из данных таблицы 1, где представлены результаты переработки бемит-каолинтиовых бокситов (в числителе - содержание, %; в знаменателе - извлечение в раствор, %), увеличение температуры выщелачивания с 150 до 225°C повышает степень извлечения в раствор с 66,8 до 95,7%. С повышением концентрации соляной кислоты с 200 до 300 г/л, а соответственно соотношения Т:Ж с 1:3-5 степень извлечения оксида алюминия в раствор увеличивается с 66,8 до 95,7%. Увеличение продолжительности выщелачивания с 0,5 часа до 2,0 часов при температуре 175°C и концентрации соляной кислоты 250 г/л приводит к увеличению извлечения с 68,3 до 74,4%. Уменьшение крупности с -0,1 до -0,074 мм практически не оказывает влияния на показатели извлечения.

Таким образом, условиями, обеспечивающими высокую степень извлечения в раствор оксида алюминия при солянокислотном выщелачивании, являются:

- концентрация HCl - 200-300 г/л;

- соотношение Т:Ж = 1:3-5;

- продолжительность процесса автоклавного выщелачивания - 1-2 часа;

- температура - 150-225°C.

Проведенные испытания в ОАО "НИИ ВОДГЕО" свидетельствуют, что коагулянт гидрооксихлорид алюминия, полученный из бемит-каолинитовых бокситов, соответствует основным требованиям, предъявляемым при очистке воды: по цветности, мутности, остаточному содержанию железа и алюминия.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности, цветной металлургии и в области очистки сточных вод. Способ получения гидроксохлорида алюминия из бемит-каолинитовых бокситов и соляной кислоты включает растворение боксита в автоклавах соляной кислотой с концентрацией 200-300 г/л при соотношении Т:Ж=1:3-5 при температуре 150-225°C в течение 1-2 часов. Изобретение позволяет снизить энергозатраты, упростить процесс и увеличить степень извлечения в раствор оксида алюминия до 95,7%. 1 табл., 1пр.

Способ получения гидроксохлорида алюминия из бемит-каолинитовых бокситов и соляной кислоты, отличающийся тем, что боксит растворяют в автоклавах соляной кислотой с концентрацией 200-300 г/л при соотношении Т:Ж=1:3-5 при температуре 150-225°C в течение 1-2 часов.