СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЖЕЛЕЗОСОДЕРЖАЩИХ ПИГМЕНТОВ Российский патент 2019 года по МПК C09C1/22 C09C1/00 

Изобретение относится к производству неорганических пигментов, а именно к способам переработки красных шламов глиноземных заводов байеровского и спекательного циклов, отвальных продуктов из шламовых полей глиноземных заводов, железистой фракции бокситов, выводимой из байеровского цикла в отвал, некондиционных разновидностей бокситового сырья, не пригодного для переработки по байеровской технологии, с получением в едином технологическом потоке пигментов разных цветовых характеристик.

Известен способ получения красного железоокисного пигмента взаимодействием железосодержащего и карбонатного соединений с последующим прокаливанием, при этом в качестве исходных соединений используют красный шлам - отход глиноземного производства и фосфомел при массовом соотношении 5-70:30-95 (SU, авт. свидетельство №1060656, С09С 1/24, Опубл. 15.12.1983 г., Бюл. №46).

Недостатками данного способа является высокое содержание сульфидной серы в исходном продукте перед прокаливанием, низкое содержание триоксида железа в составе полученного пигмента и неоднородность его дисперсного состава, что обусловливает низкую укрывистость, а также грязно-коричневый оттенок цвета полученного пигмента.

Кроме того, данный способ ограничен получаемым в процессе переработки красного шлама - отхода глиноземного производства пигментом красного цвета.

Известен способ получения железоокисные пигментов из красного шлама - отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, при этом красный шлам перед прокаливанием подвергают разделению по классам крупности в гидроциклоне с отбором фракции частиц не крупнее 0,02 мм и прокаливанию эту фракцию подвергают при 290-850°C (RU, патент №2047631, С09С 1/24, Опубл. 10.11.1995 г.). Данный способ позволяет повысить содержание триоксида железа в составе полученного пигмента с 39,0 до 53,0 мас., исключить содержание сульфидной серы в исходном продукте перед прокаливанием (остаточная сера в количестве 0,4 мас. является сульфатной, присутствует в виде сульфата кальция), что обеспечивает получение после прокаливания при 290-850°C пигмента чистого красного цвета, однородного по дисперсному составу с укрывистостью 7 г/м².

Однако недостатком данного способа является то, что, во-первых, для устойчивой работы гидроциклонов необходимо разбавление красного шлама водой до 6 м³ воды на 1 т шлама, т.е. нарушается баланс по воде, во-вторых, требуются дополнительные затраты на содержание и эксплуатацию гидроциклонов, в частности, на освобождение гидроциклонов от корок, периодически забивающих сливной патрубок. Это обуславливает усложнение способа и снижает его эффективность.

Кроме того, следует отметить, что данный способ ограничен получаемым в процессе переработки красного шлама - отхода глиноземного производства пигментом красного цвета.

Известен способ получения черного железоокисного пигмента из красного шлама - отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, при этом красный шлам перед прокаливанием разделяют по классам крупности с отбором фракции до 0,02 мм и дополнительно от 0,02 до 0,045 мм, причем прокаливание этих фракций осуществляют в контролируемой атмосфере с недостатком кислорода при температуре 500-1000°C (RU, патент №2346018, С09С 1/24, Опубл. 10.02.2009 г., Бюл. №4).

Недостатками данного способа является разделение шлама по крупности, необходимость автономного прокаливания фракций и затраты на создание газовой среды с недостатком кислорода, обогащенной вредной примесью оксида углерода СО.

Кроме того, данный способ ограничен получаемым в процессе переработки красного шлама - отхода глиноземного производства черным железоокисным пигментом.

Известен способ получения коричневого железоокисного пигмента из красного шлама - отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, при этом красный шлам перед прокаливанием разделяют по классам крупности с отбором фракции до 0,01 мм, причем прокаливание этой фракции осуществляют в воздухе при температуре 220-280°C (RU, патент №2547487, С09С 1/24, Опубл. 20.02.2015 г., Бюл. №5).

Недостатками данного способа является необходимость дорогостоящего выделения тонкой фракции из общего потока красного шлама механическим способом и низкая температура обработки продукта, гарантирующая только удаление адсорбционной воды, но недостаточная для прокаливания.

Кроме того, данный способ ограничен получаемым в процессе переработки красного шлама - отхода глиноземного производства коричневым железоокисным пигментом.

Наиболее близким к заявленному является способ получения железоокисного пигмента с антикоррозионными свойствами из красного шлама - отхода глиноземного производства, включающий его прокаливание, при этом красный шлам перед прокаливанием разделяют по классам крупности с отбором фракции до 0,02 мм и дополнительно от 0,02 до 0,045 мм, фракции обрабатывают ортофосфорной кислотой при нагревании до рН=6, суспензию фильтруют, высушивают, прокаливают на воздухе, охлаждают и измельчают, причем при прокаливании при температуре 200-250°C получают пигмент коричневого цвета, а при прокаливании при температуре 600-650°C - пигмент красного цвета (RU, патент №2607584, С09С 1/24, C09D 5/08, Опубл. 10.09.2016 г., Бюл. №25).

Недостатками данного способа является ограниченность цветовых характеристик пигментов, получаемых данным способом в одном технологическом потоке (только пигмент коричневого цвета и пигмент красного цвета).

В основу изобретения положена техническая проблема, заключающаяся в расширении арсенала способов получения железосодержащих пигментов путем создания способа переработки красных шламов глиноземных заводов байеровского и спекательного циклов, отвальных продуктов из шламовых полей глиноземных заводов, железистой фракции бокситов, выводимой из байеровского цикла в отвал, некондиционных разновидностей бокситового сырья, не пригодного для переработки по байеровской технологии, с получением в едином технологическом потоке замкнутого щелочного цикла пигментов разных цветовых характеристик. При этом техническим результатом является реализация этого назначения.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе получения железосодержащих пигментов, включающем термообработку исходного сырья, исходное сырье готовят смешением красного шлама глиноземного производства, боксита, негашеной извести и карбонатной соды Na₂CO₃ при их весовом соотношении, равном 1:(0,5-0,6):(0,23-0,25):(0,19-0,20) соответственно, термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи при температуре 900-950°C, в результате чего получают натрий-ферритный клинкер, полученный натрий-ферритный клинкер измельчают до крупности частиц 10-15 мм и разделяют на две части, из которых одну часть натрий-ферритного клинкера направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание ведут в течение 4-5 часов в потоке щелочного раствора с концентрацией Na₂О_ку, равной 300-350 г/дм³, при температуре 100-108°C и при атмосферном давлении, в результате чего получают суспензию желтого пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат и получают товарный желтый пигмент, вторую часть натрий-ферритного клинкера смешивают с бокситом при их весовом соотношении, равном 1:(0,38-0,40), полученную смесь размалывают в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na₂О_ку, равной 320-370 г/дм³, и концентрацией Al₂O₃, равной 15-17 г/дм³, полученную сырую измельченную суспензию направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание суспензии ведут при температуре 270-280°C, в течение 10-15 минутной выдержки, в результате чего получают суспензию красного пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации влажный кек красного пигмента промывают водой, затем кек разделяют на две части, одну из которых направляют на репульпацию водой, затем фильтруют и сушат с получением товарного красного пигмента, а другую часть влажного кека красного пигмента подвергают выщелачиванию в щелочном растворе с концентрацией Na₂О_ку, равной 350-370 г/дм³, при температуре 235-245°C, в течение 15-20 минут, в результате чего получают суспензию черного пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации влажный кек черного пигмента промывают горячей водой, затем кек сушат с получением товарного черного пигмента.

Маточные растворы, полученные после фильтрации суспензии желтого пигмента, суспензии красного пигмента и суспензии черного пигмента, могут быть направлены на регенерацию с получением оборотных выщелачивающих растворов и дополнительной товарной продукции.

Приготовление исходного сырья смешением красного шлама глиноземного производства, боксита, негашеной извести и карбонатной соды Na₂CO₃ при их весовом соотношении, равном 1:(0,5-0,6):(0,23-0,25):(0,19-0,20) соответственно, термообработка исходного сырья во вращающейся трубчатой печи при температуре 900-950°C, получение в результате термообработки натрий-ферритного клинкера, измельчение полученного натрий-ферритного клинкера до крупности частиц 10-15 мм и его разделение на две части, направление одной части натрий-ферритного клинкера на выщелачивание в течение 4-5 часов в потоке щелочного раствора с концентрацией Na₂О_ку, равной 300-350 г/дм³, при температуре 100-108°C и при атмосферном давлении, получение в результате этого суспензии желтого пигмента в маточном растворе, фильтрация этой суспензии, промывка водой кека, полученного после фильтрации суспензии, его сушка с получением товарного желтого пигмента, смешение второй части натрий-ферритного клинкера с бокситом при их весовом соотношении, равном 1:(0,38-0,40), размалывание полученной смеси в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na₂О_ку, равной 320-370 г/дм³, и концентрацией Al₂O₃, равной 15-17 г/дм³, направление полученной сырой измельченной суспензии на выщелачивание при температуре 270-280°C, в течение 10-15 минутной выдержки, получение в результате этого суспензии красного пигмента в маточном растворе, фильтрация полученной суспензии, промывка водой влажного кека красного пигмента, полученного после фильтрации, разделение кека на две части, направление одной части кека на репульпацию водой, фильтрация и сушка с получением товарного красного пигмента, направление другой части влажного кека красного пигмента на выщелачивание в щелочном растворе с концентрацией Na₂О_ку, равной 350-370 г/дм³, при температуре 235-245°C, в течение 15-20 минут, получение в результате этого суспензии черного пигмента в маточном растворе, фильтрация полученной суспензии, промывка горячей водой влажного кека черного пигмента, полученного после фильтрации, затем его сушка с получением товарного черного пигмента обеспечивает возможность переработки красных шламов глиноземных заводов байеровского и спекательного циклов, отвальных продуктов из шламовых полей глиноземных заводов, железистой фракции бокситов, выводимой из байеровского цикла в отвал, некондиционных разновидностей бокситового сырья, не пригодного для переработки по байеровской технологии, с получением в едином технологическом потоке замкнутого щелочного цикла пигментов разных цветовых характеристик (желтого, красного и черного пигментов).

При приготовлении исходного сырья смешением красного шлама глиноземного производства, боксита, негашеной извести и карбонатной соды Na₂CO₃ их весовое соотношение, равное 1:(0,5-0,6):(0,23-0,25):(0,19-0,20) соответственно, определяется балансом массы Fe₂O₃, SiO₂, Na₂O и СаО в составе сырья, который обеспечивает достижение максимального результата при образовании феррита натрия, двукальциевого силиката и титаната кальция в составе получаемого натрий-ферритного клинкера.

Термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи при температуре 900-950°C. При этом указанная температура термообработки выбрана исходя из условий достижения завершенности химических процессов образования феррита натрия, кальциевого титаната (перовскит) и декарбонизации углекислого натрия - по указанному нижнему уровню температуры, и с целью торможения процесса образования алюмината натрия и сокращения расхода топлива - по указанному верхнему уровню температуры.

При использовании вращающейся трубчатой печи обеспечивается создание оптимального интенсивного перемешивания реагирующих твердых компонентов сырья при непрерывном перемещении реакционной массы вдоль оси теплового агрегата во времени и по мере повышения температуры.

При термообработке исходного сырья происходит перевод сырьевой железосодержащей фазы в активированное состояние в составе феррита натрия NaFeO₂, связывается сырьевой оксид кремния в форму ортосиликата кальция 2CaO⋅SiO₂, нейтрализуется оксид титана посредством образования перовскита СаО⋅TiO₂ и оксид алюминия переводится в активированное состояние, в виде смеси NaAlO₂+Al₂O₃.

Таким образом, в результате термообработке исходного сырья получают натрий-ферритный клинкер, содержащий преимущественно феррит натрия и ортосиликат кальция.

Измельчение полученного натрий-ферритного клинкера до крупности частиц 10-15 мм обеспечивает повышение эффективности контакта твердых частиц клинкера с выщелачивающей жидкостью при его дальнейшей гидрохимической обработке.

Разделение измельченного натрий-ферритного клинкера на две части обеспечивает возможность его последующей гидрохимической обработки по двум ветвям единого технологического потока с получением пигментов разных цветовых характеристик.

Выщелачивание одной из частей измельченного натрий-ферритного клинкера в течение 4-5 часов в потоке щелочного раствора с концентрацией Na₂О_ку, равной 300-350 г/дм³, при температуре 100-108°C и при атмосферном давлении обеспечивает получение суспензии желтого пигмента в маточном растворе.

При этом время выщелачивания длительностью менее 4-х часов не обеспечивает полноту перехода Al₂O₃ и Na₂O из состава клинкера в маточный раствор. Время выдержки более 5-ти часов приводит к увеличению капитальных и эксплуатационных затрат на производство желтого пигмента.

Концентрация Na₂О_ку щелочного раствора выбрана исходя из того, что концентрация Na₂О_ку ниже 300 г/дм³ тормозит процесс растворения компонентов клинкера при выщелачивании, а концентрация Na₂О_ку щелочного раствора выше 350 г/дм³ приводит к увеличению расхода тепловой энергии при получении желтого пигмента.

Температура выщелачивания суспензии в мешалке, равная 100°C, является минимально допустимой для синтеза желтого пигмента, а температура 108°C является максимально возможной, вследствие температурной депрессии жидкой фазы суспензии при атмосферном давлении.

Последующая фильтрация суспензии желтого пигмента в маточном растворе обеспечивает полное разделение потоков маточного раствора и твердой фазы пигмента.

Промывка водой полученного после фильтрации суспензии кека обеспечивает полное удаление следов технологического раствора из массы влажного кека.

Сушка промытого водой кека обеспечивает удаление технической воды из массы товарного пигмента до уровня минимальной влажности, гарантирующей отсутствие пыления товарного продукта при получении желтого пигмента.

Смешение второй части натрий-ферритного клинкера с бокситом при их весовом соотношении, равном 1:(0,38-0,40), размалывание полученной смеси в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора с концентрацией Na₂О_ку, равной 320-370 г/дм³, и концентрацией Al₂O₃, равной 15-17 г/дм³, обеспечивает получение красного пигмента оптимального качества по химическому и минералогическому составу.

При концентрации Na₂О_ку в щелоче-алюминатном высокомодульном растворе ниже 320 г/дм³ ухудшается качество пигмента по содержанию железистого гидрограната, а концентрация Na₂О_ку выше 370 г/дм³ приводит к увеличению расхода тепловой энергии на получение красного пигмента.

Содержание Al₂O₃ в выщелачивающем растворе менее 15 г/дм³ приводит к увеличению алюминийсодержащей компоненты в пигменте, что ухудшает качество красного пигмента, а при концентрации Al₂O₃ выше 17 г/дм³ увеличиваются эксплуатационные расходы в установке обработки маточных растворов.

Последующее выщелачивание полученной сырой измельченной суспензии при температуре 270-280°C в течение 10-15 минутной выдержки обеспечивает получение суспензии красного пигмента в маточном растворе.

При этом проведение выщелачивания полученной суспензии при температуре ниже 270°C и в течение менее 10 минут приводит к уменьшению количества железистого гидрограната и к увеличению доли гидроалюмосиликата натрия в составе пигмента, что ухудшает качество получаемого красного пигмента, а превышение температуры выщелачивания более 280°C и увеличение выдержки более 15 минут приводит к увеличению расхода тепловой энергии и к удорожанию стоимости выщелачивающего оборудования, в связи с необходимостью поддержания высокого рабочего давления в реакционной зоне, до 10 МПа.

Последующая фильтрация суспензии красного пигмента в маточном растворе обеспечивает полное отделение потока маточного раствора и промывных вод от кека красного пигмента.

Разделение полученного влажного кека красного пигмента на две части обеспечивает возможность, как последующей его обработки для получения товарного красного пигмента, так и его последующей гидрохимической обработки для получения товарного пигмента черного цвета.

Последующая репульпация водой одной из частей влажного кека красного пигмента, фильтрация и сушка обеспечивает получение товарного красного пигмента.

Выщелачивание другой части влажного кека красного пигмента в щелочном растворе с концентрацией Na₂О_ку, равной 350-370 г/дм³, при температуре 235-245°C в течение 15-20 минут обеспечивает получение суспензии черного пигмента в маточном растворе.

При этом концентрация Na₂О_ку в жидкой фазе суспензии ниже 350 г/дм³ тормозит процесс перехода гидратированной окиси железа (лепидокрокит) из состава красного пигмента в безводную железистую фазу Fe₂O₃/Fe₃O₄ (мартит) черно-коричневого цвета, а концентрация Na₂О_ку выше 370 г/дм³ приводит к увеличению расхода тепловой энергии при производстве черного пигмента.

Последующая фильтрация суспензии черного пигмента в маточном растворе обеспечивает полное отделение потока маточного раствора от твердой массы пигментного кека.

Сушка влажного кека обеспечивает получение товарного черного пигмента с минимальной влажностью, исключающей пыление товарного продукта.

Направление маточных растворов, полученных после фильтрации суспензии желтого пигмента, суспензии красного пигмента и суспензии черного пигмента, на регенерацию обеспечивает возможность конверсии состава маточных растворов без потерь щелочи в составы оборотных потоков высокомодульного щелоче-алюминатного и щелочного растворов, а также вывод массы окиси алюминия и окиси натрия, регенерируемых из состава красного шлама и боксита в щелочной циркуляционный контур, в форме товарной продукции вида гидроокись алюминия марки МГА и каустическая щелочь в виде раствора NaOH.

Таким образом, в едином технологическом потоке замкнутого щелочного цикла обеспечивается получение пигментов разных цветовых характеристик (желтого, красного и черного пигментов).

Способ получения железосодержащих пигментов осуществляется следующим образом.

Приготовление исходного сырья для синтеза натрий-ферритного клинкера осуществляют смешением красного шлама глиноземного производства, боксита, негашеной извести и карбонатной соды Na₂CO₃, при их весовом соотношении, равном 1:(0,5-0,6):(0,23-0,25):(0,19-0,20) соответственно. Такое соотношение определяется балансом массы Fe₂O₃, SiO₂, TiO₂, Al₂O₃, Na₂O и СаО в составе шихты для термообработки, который обеспечивает достижение максимального результата при образовании феррита натрия, двукальциевого силиката и титаната кальция в составе получаемого натрий-ферритного клинкера.

В качестве боксита используют некондиционные разновидности бокситового сырья (отвалы бокситовых рудников).

Так, например, для приготовления исходной шихты смешивают 1000,0 кг красного шлама, 532 кг боксита, 240 кг негашеной извести и 192 кг карбонатной соды Na₂CO₃. Общая масса твердой фазы шихты составляет 1964 кг.

Термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи при температуре 900-950°C. При этом указанная температура термообработки выбрана исходя из условий достижения завершенности химических процессов образования феррита натрия, кальциевого титаната (перовскит) и декарбонизации углекислого натрия.

Во вращающейся трубчатой печи проходят тепловые процессы удаления воды и углекислого газа и химические процессы взаимодействия свободных окислов Fe₂O₃, Al₂O₃, SiO₂, СаО, TiO₂ и Na₂O.

Использование вращающейся трубчатой печи обеспечивается создание оптимального интенсивного перемешивания реагирующих твердых компонентов сырья при непрерывном перемещении реакционной массы вдоль оси теплового агрегата во времени и по мере повышения температуры.

В результате химического взаимодействия компонентов исходного сырья в температурном интервале 900-950°C образуется натрий-ферритный клинкер весом 1416 кг.

Полученный натрий-ферритный клинкер охлаждают в барабанном холодильнике, подвергают измельчению в дробилке до крупности частиц, например, 12 мм. Затем полученный натрий-ферритный клинкер разделяют на две части для последующей гидрохимической обработки. При этом на производство желтого пигмента направляют, например, 142,0 кг, а на производство красного пигмента направляют, например 1274 кг.

Часть измельченного натрий-ферритного клинкера, в количестве 142,0 кг, направляют на выщелачивание. При этом выщелачивание ведут, например, в течение 4 часов при непрерывном перемешивании в потоке щелочного раствора объемом 361 литр с концентрацией Na₂О_ку, равной 330 г/дм³, с плотностью 1213 кг/м³, при температуре 105-108°C и при атмосферном давлении.

В результате чего получают суспензию желтого пигмента в маточном растворе. Полученную суспензию фильтруют, полученный кек промывают водой в количестве 266 литров.

Полученный кек подвергают сушке и выводят из цикла в товарном виде, в количестве 137 кг желтого пигмента.

Маточный раствор, с включением промывной воды, направляют в количестве 618 литров на регенерацию в узел конверсии состава оборотного высокомодульного щелоче-алюминатного раствора.

Вторую часть измельченного натрий-ферритного клинкера смешивают с бокситом при их весовом соотношении, равном 1:(0,38-0,40). Например, смешивают измельченный натрий-ферритный клинкер весом 1274 кг и боксит весом 489 кг. Общий вес смеси 1763 кг.

Полученную смесь размалывают в потоке высокомодульного щелоче-алюминатного раствора объемом 11,65 м³ и весом 15133 кг, с концентрацией Na₂О_ку, например, равной 347 г/дм3, и концентрацией Al₂O₃, например, равной 16,31 г/дм³, с плотностью 1299 кг/м³, при этом каустический модуль равен 35 ед.

Полученную сырую измельченную суспензию направляют на выщелачивание. При этом выщелачивание суспензии ведут при температуре, например, 280°C, в течение 15 минут реакционной выдержки с использованием трубчатого выщелачивателя типа «труба в трубе».

В результате чего получают суспензию красного пигмента в маточном растворе в составе 1278 кг красного пигмента и 11,95 м³ среднемодульного маточного раствора.

Полученную суспензию красного пигмента фильтруют, полученный после фильтрации влажный кек красного пигмента промывают водой в количестве 2656 литров.

Полученный кек красного пигмента разделяют на две части, а маточный раствор, с включением промывной воды, в количестве 14507 литров направляют на регенерацию в узел конверсии состава оборотной жидкой фазы всего технологического цикла.

Одну часть кека красного пигмента в количестве 825 кг, в пересчете на сухой вес, направляют на репульпацию водой, затем фильтруют и сушат с получением товарного красного пигмента.

Другую часть кека красного пигмента, в количестве 453 кг, в пересчете на сухой вес, направляют на производство черного пигмента.

При этом кек красного пигмента подвергают выщелачиванию в щелочном растворе объемом 934 литра с концентрацией Na₂О_ку, равной 360 г/дм³, с плотностью 1213 кг/м³, при температуре 240°C, в течение 20 минут выдержки суспензии в реакторном отсеке трубчатого выщелачивателя типа «труба в трубе». В результате этого получают суспензию черного пигмента в маточном растворе.

Полученную суспензию черного пигмента в количестве 1586 кг фильтруют, полученный после фильтрации влажный кек промывают горячей водой в количестве 824 литра.

Маточный раствор, разбавленный промывной водой, направляют на регенерацию в узел конверсии состава оборотного высокомодульного раствора.

Полученный кек черного пигмента весом 419 кг, в пересчете на сухой вес, направляют на сушку с получением товарного черного пигмента.

Маточный раствор, полученный после фильтрации и промывки суспензии черного пигмента, направляют на регенерацию с получением оборотных выщелачивающих растворов.

Направление маточных растворов, полученных после фильтрации суспензии желтого пигмента, суспензии красного пигмента и суспензии черного пигмента, на регенерацию обеспечивает возможность конверсии состава оборотных потоков высоко-модульного щелоче-алюминатного и щелочного растворов без потерь щелочи, а также позволяет вывести в дополнительную товарную продукцию все количество окиси алюминия и окиси, которые выщелачиваются в процессе переработки исходного сырья.

Регенерация маточных растворов, полученных после фильтрации суспензии желтого пигмента, суспензии красного пигмента и суспензии черного пигмента включает последовательно следующие технологические операции:

- карбонизация общего потока среднемодульных щелоче-алюминатных растворов;

- упаривание маточного раствора после вывода гидроокиси алюминия марки МГА;

- кристаллизация и вывод из цикла гидрата карбонатной соды;

- очистка щелочного раствора от микропримесей сульфата натрия и карбоната натрия;

- объединение очищенных от примесей частных растворных компонентов в единый поток оборотного высокомодульного щелоче-алюминатного раствора для синтеза красного пигмента и в поток щелочного раствора для синтеза черного и желтого пигментов.

В узле конверсии обрабатывают поток маточных растворов объемом 18 м³ с концентрацией Na₂О_ку, равной, например, 283 г/дм³, и концентрацией Al₂O₃, равной, например, 31 г/дм³, с плотностью 1200 кг/м³, при этом каустический модуль равен 15 ед.

В процессе обработки общего потока среднемодульного раствора из цикла последовательно выводятся следующие продукты:

- микронизированная гидроокись алюминия Al(ОН)₃ марки МГА весом 501 кг, в пересчете на сухой вес;

- раствор каустического натрия NaOH=100%, плотность = 1213 г/дм³; в количестве 62 кг;

- оборотная масса гидрата карбонатной соды для утилизации в процессе синтеза клинкера, в количестве 656 кг, в том числе карбонатная сода (Na₂CO₃) в количестве 192 кг;

- оборотная масса щелочного раствора NaOH в количестве 1291 литр, в т.ч. 465 кг Na₂О_ку;

- оборотная масса высокомодульного щелоче-алюминатного раствора в количестве 11650 литров;

- выпаренная вода для утилизации в цикле в качестве промывной воды, в количестве 4343 кг.

Изобретение относится к производству неорганических пигментов. Способ получения железосодержащих пигментов включает термообработку исходного сырья. Исходное сырье готовят смешением красного шлама глиноземного производства, боксита, негашеной извести и карбонатной соды Na₂CO₃. Термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи с получением натрий-ферритного клинкера, который измельчают и разделяют на две части. Одну часть клинкера направляют на выщелачивание, в результате которого получают суспензию желтого пигмента в маточном растворе. Полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат и получают товарный желтый пигмент. Вторую часть клинкера смешивают с бокситом, полученную смесь размалывают в потоке высокомодульного щелочеалюминатного раствора. Полученную суспензию направляют на выщелачивание, в результате которого получают суспензию красного пигмента в маточном растворе. Полученный после фильтрации влажный кек красного пигмента промывают водой. Затем кек разделяют на две части. Одну из частей направляют на репульпацию водой, затем фильтруют и сушат с получением товарного красного пигмента. Другую часть кека подвергают выщелачиванию в щелочном растворе с получением суспензии черного пигмента в маточном растворе. Полученный после фильтрации влажный кек черного пигмента промывают горячей водой и сушат с получением товарного черного пигмента. Изобретение позволяет расширить арсенал способов получения железосодержащих пигментов с получением в едином технологическом потоке пигментов разных цветовых характеристик. 1 з.п. ф-лы.

1. Способ получения железосодержащих пигментов, включающий термообработку исходного сырья, отличающийся тем, что исходное сырье готовят смешением красного шлама глиноземного производства, боксита, негашеной извести и карбонатной соды Na₂CO₃ при их весовом соотношении, равном 1:(0,5-0,6):(0,23-0,25):(0,19-0,20) соответственно, термообработку исходного сырья проводят во вращающейся трубчатой печи при температуре 900-950°C, в результате чего получают натрий-ферритный клинкер, полученный натрий-ферритный клинкер измельчают до крупности частиц 10-15 мм и разделяют на две части, из которых одну часть натрий-ферритного клинкера направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание ведут в течение 4-5 часов в потоке щелочного раствора с концентрацией Na₂O_ку, равной 300-350 г/дм³, при температуре 100-108°C и при атмосферном давлении, в результате чего получают суспензию желтого пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации суспензии кек промывают водой, сушат и получают товарный желтый пигмент, вторую часть натрий-ферритного клинкера смешивают с бокситом при их весовом соотношении, равном 1:(0,38-0,40), полученную смесь размалывают в потоке высокомодульного щелочеалюминатного раствора с концентрацией Na₂O_ку, равной 320-370 г/дм³, и концентрацией Al₂O₃, равной 15-17 г/дм³, полученную сырую измельченную суспензию направляют на выщелачивание, при этом выщелачивание суспензии ведут при температуре 270-280°C, в течение 10-15-минутной выдержки, в результате чего получают суспензию красного пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации влажный кек красного пигмента промывают водой, затем кек разделяют на две части, одну из которых направляют на репульпацию водой, затем фильтруют и сушат с получением товарного красного пигмента, а другую часть влажного кека красного пигмента подвергают выщелачиванию в щелочном растворе с концентрацией Na₂O_ку, равной 350-370 г/дм³, при температуре 235-245°C, в течение 15-20 минут, в результате чего получают суспензию черного пигмента в маточном растворе, полученную суспензию фильтруют, полученный после фильтрации влажный кек черного пигмента промывают горячей водой, затем кек сушат с получением товарного черного пигмента.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что маточные растворы, полученные после фильтрации суспензии желтого пигмента, суспензии красного пигмента и суспензии черного пигмента направляют на регенерацию с получением оборотных выщелачивающих растворов и дополнительной товарной продукции.