Способ очистки алюминатных растворов с высоким начальным содержанием органических примесей Советский патент 1983 года по МПК C01F7/46 

сл

4; to

оо Изобретение относится к очистке от органических примесей алюминатных растворов производства глинозема. Известен способ очистки алюмигнатных растворов от органических примесей, по которому очистку осуществляют путем обработки раствора кизеритом (MgSO количестве .1 кг на кубический метр раствора Способ является адсорбционным и дает возможность осадить до 4% окрашенных органических веществ. При npo ведении процесса при повьгше-нной температуре (бО-УО С) и перемешиваНИИ степень очистки раствора доводят до 75%. Указанный способ требует дополнительных операций по фильтрации осажденных веществ, промывке осадка и регенерации MgSO в жестких услови ях и сопрово5кдается потерей глинозема в виде ЗМдО-АСзОз Известен также способ разложения органических соединений, содержащихся в маточном растворе алюмината натрия. Окисление органических соединений проводят кислородом под. давлением 2-5 атм и при 200°С. После охлаждения до комнатной температуры из раствора выпадает осадок окса лата натрия, который отфильтровывают Данный способ характеризуется сложностью аппаратурного оформления и жесткими параметрами процесса. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ очи стки алюминатных растворов с высоким начальным содержанием органических примесей, включающий окисление орган ческих примесей озоном с постоянной скоростью подачи озоновоздушной . ., способ осуществляют э реакторе для озонирования сильнопенящихся щелочно-алюминатных растворов. В ка честве окислителя применяют озон и. составе озоновоздушной смеси. Процесс осуществляется при концентрациях озона 9,6,20 и 24 мг/л, -каждая из которых сохраняется .до конца опы та. Удельный расход озона составляе при этом 2,5-5,0 г на грамм окислен ной органики в зависимости от качес ва перерабатываемых бокситов. Сред.няя глубина очистки составляет 50%, т.е. концентрация органических соединений снижается от 2,3-2,4 г О2/л до 1,2-1,5 г Од/л. Недостатками известного способа являются низкая производительность и высокая стоимость. Удельный озона очень велик (2,5-5,0 г/г) и даже при двухступенчатом озонироваНИИ стоимость очистки 1 кг органики составляет 4,2 руб. Время очистки алкииинатных растворов от. органики н 50% чрезвычайно велико и составляет 2-7 ч, причем наблюдае.тся значительный проскок озона, что увеличивает , удельный рас код его от 5,0 до 13, О г/г после снижения содержания органики примерно на 35%. Такое увеличение . расхода озона связано с повышением содержания более стойких к окислению органических соединений в составе растворов. Средняя производительность установки составляет в расчете на.окисляемую органику 5,4 мг/мин. Цел.ь изобретения - повышение производительности и удешевление процесса. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу очистки алюминатных растворов с высоким начальнь1м содержанием органических примесей, включающему окисление органических примесей озоном с постоянной скоростью подачи озоновоздушной смеси, окисление ведут при непрерывном увеличении концентрации озона в озоновоздушной смеси со скоростью 0,52,0 . В растворе протекают две конкурирующие реакции: RH+o-: RO +Н, (а) и20 - о (б) . В начале процесса, когда достаточно высока концентрация органических соединений, озон преимущественно расходуется на их окисление (а). По мере снижения концентрации органических соединений и увеличения доли трудноокисляемых компонентов в растворе скорость реакции (а) настолько снижается, что фактически весь озон либо уходит из зоны реакции, не прореагировав (проскок), либо расходуется на образование кислорода (б). Так происходит, если концентрация озона остается постоянной. При непрерывном увеличении, концентрации озона в газе по мере снижения содержания органики скорость реакции (а) поддерживается на достаточно высоком уровне и прсштически весь озон рас|ходуется в целевом направлении. Пример 1. Алюминатный раствор с содержанием.NajO 220 г/л и ис- ходным содержанием органических соединений ХПК (химическое потребление кислорода) 2,4 г 02/л озонируют в течение 18 мин. В табл.1 пр.иведены данные по снижению ХПК при увеличении содержания озона в озоновоздушной смеси (концентрация) со скоростью 1,1 мг . Удельный расход озона составляет 0,84 г/г,, производительность по окисляемой органике 5,5 мг/мин. П р и м е р 2. Алюминатный раствор с содержанием органики 2,0 г озонируют в течение 18 мин. В табл,2 приведены данные по снижению ХПК пои ув еличении кониентоации.озона в озоновоздушной смеси со скоростью 0,5 мг«л-мин . Удельный расход озона составляет 0,85 г/г, производительность 5,5 мг/мин,. Примерз. Алюминатный раствор с содержанием органики 2,9 г Од/л озонируют в течение 14 мин. В табл.3 приведены данные по сни жению ХПК при увеличении концентрации озона в озоновозяушной смеси со скоростью 2,0 мг - мин . Удельный расход озона составляет 0,80 г/г, производительность 10,0 мг./мин. Объемная скорость подачи озоново душной смеси во всех примерах посто янна и равна .180 ч. . Требуемая степень очистки алюминатных растворов составляет 0,91,0 г . Предлагаемый способ очистки может обеспечить и более вы сокую степень. Так при озонировании в течение 45 мин алюминатного раствора с содержанием Na2O 220 г/л и исходным содержанием органики (ХПК) 2,8 г О2/Л достигается .снижение ХПК до 0,5 г О2/Л при увеличении содержания О в озоновоздушной смеси от 5,0 до 44,0 мг/л. При скоростях увеличения, концент рации О3 меньших О,5 мг/мин наблюда ется зна;чительный расход Оз на конкурирующие реакции. Например, при скорости увеличения концентрации О 0,4 мг/мин за 75 мин озонирования в раствор вводят такое же количество Оа, как и в примере 2. При этом ХПК снижается лишь до 1,4 г 02/л. При скоростях увеличения концентрации О, больших 2,0 мг/мин наблюдается проскок О. В указанном интервале скоростей степень использо вания Oj в целевом направлении сос-г тавляет 92-94%. При увеличении скорости до 2,2 мг/мин степень использования О-) снижается до 68%. Как следует из примеров, для окисления органических-примесей алюмиМатного раствора с исходным ХПК 2,4 ГО2/Л на 50-% требуется 18 мин при скорости подъема концентрации озона 1,1 мг«л -мин- и максимальной концентрации озона 24,0 мг/л. Такая же очистка по способу-прототипу при постоянной концентрации озона в озоновоздушной смеси, подаваемой на окисление раствора, равной 24 мг/л, требует 280 мин, т.е. длительность процесса в 15 раз больше. Следовательно, использование предлагаемого способа очистки -щелочно-алюминатных растворов позволяет добиться 50%-ного снижения содержания органических компонентов в зависимости от скорости подъема концентрации озона и исходного ХПК за время в 15-20 раз меньшее, чем при способе-прототипе. Одновременно производительность установки возрастает в 1,1-2,0 раза. Удельный расход озона снижается с 2,5-5,0 до 0,80-0,85 г/г, т.е. в 3-6 раз, что снижает стоимость окисления 1 кг органики от 4,2 до 0,7-1,4 руб. Кроме того, использование предлагаемого способа очистки щелочноалюминатных растворов обеспечивает возможность создания безотходного способа очистки алюминатных растворов , улучшение технологических параметров на всех пределах глино.земного производства, например увеличение степени разложения алюминатных растворов на 7-15%, ускорение процесса крист.аллизации соды из оборотного раствора, увеличения выхода соединений редких элементов, присутствующих в алюминатных растворах. Предлагаемый способ расширяет сырье- вую базу глиноземного производства за счет использования бокситов с повышенным содержанием органических примесей при сохранении показателей, технологического процесса. Таблица 1

СПОСОБ ОЧИСТКИ АЛЮМИНАТ1ШХ РАСТВОРОВ. С ВЫСОКИМ НАЧАЛЬНЫМ СОДЕР- ЖАНИБМ ОРГАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ,вКЛЮчги( окисление органических примесей озоном с постоянной скоростью подачи озоновоздушной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и удешевления процесса, окисление ведут при непрерьшном увеличении концентрации озона в озоновоздушной смеси со скоростью 0,5-2,0

ХПК, г О-/л

2,40 2,00 1,60 1,50 1,25 1,20

4,0 8,5 12,8 15,0 19,5 24,0