Способ получения коагулянта на основе сульфата алюминия из геленитового шлака Советский патент 1992 года по МПК C01F7/74 

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при получении сульфата алюминия для применения его для очистки сточных вод,

Известен способ получения коагулянта на основе сульфата алюминия путем обработки бокситов 20-60%-ной серной кислотой и упаривания полученного раствора 1. Сущность способа заключается в следующем. Боксит, состава. %: А1аОз 40,8: РеаОз 27,0; SI02 8,7; ТЮ2 2,2; СаО 0,75; МдО 0,2; NaaO + КаО 0,5; п.п-п. - 0,7, выщелачивают серной кислотой концентрации 20-60%, температура проведения процесса меняется от 20 до 120°С. Извлечение и РезОз составляет 78,9 и 71,0% соответственно при продолжительности выщелачивания 60 мин и 98°С. Увеличение концентрации кислоты до 60% с одновременным увеличением продолжительности выщелачивания до 90 мин и температуры до 120°С приводит к повышению извлечения А120з и Рв20з до 94,0; 93,0% соответственно. Кислота используется в стехиометрическом количестве.

Однако известный способ имеет следующие недостатки: использование 60%-ной серной кислоты приводит к разрушению аппаратуры, требует последующего разбавления раствора во збежание преждевременной кристаллизации, что увеличивает материальный поток на переделе выпарки: высокая температура выщелачивания (120°С) приводит к интенсивному испарению серной кислоты и частичному ее разложению.

Наиболее -близким к предлагаемому техническому решению является способ получения коагулянта на основе сульфата алюминия путем обработки алюминийсо- держащих энергошлаков 24-27%-ным раствором серной кислоты с последующей кристаллизацией сульфатов 2. Сущность способа заключается в следующем. Исходный материал - стекловидный энергошлак, получаемый при сжигании углей, состава, %: 23,8; СаО 16,0; SI02 51.6; РеО 4,94 обрабатывают 24-27%-ной серной кислотой при 95-100°С в течение 1-2 ч, затем пульпа фильтруется и сернокислый раствор перерабатывается на коагулянт известными способами. Извлечение в раствор полезного компонента (оксида алюминия) составляет 73-83%.

(Л

С

Однако при достаточно продолжительной обработке (1-2 ч) и высокой температуре процесса (95-100°С) известный способ не позволяет достичь извлечения А(20з в раствор свыше 83%

Целью изобретения является повышение степени извлечения в раствор.

Поставленная цель достигается тем, что выщелачивание шлака проводят 35-45%- ной серной кислотой при 75-80°С в течение 45-60 мин с последующи отделением сиш- тофа фильтрацией

Решение обладает критериями новизна и существенные отличия так как нами установлено, что в науке и технике нет известных решений, содержащих выявленную совокупность отличительных признаков

Общими существенными признаками прототипа и предлагаемого способа являются: получение сульфата алюминия (коагулянта) из алюминийсодержащего сырья, использование для выщелачивания серной кислоты.

Отличительными существенными признаками являются использование серной кислоты концентрации 35-45%. температура обработки продолжительность процесса 45-60 мин

Способ осуществляют следующим образом.

Перед выщелачиванием шлак измельчают на молотковой дробилке до крупности 0,5 мм. Измельченный материал загружают в агитатор с механическим перемешиванием и паровым обогревом. Выщелачивание проводят 35-45%-ной серной кислотой, полученной разбавлением 94%-ной серной кислоты. Выщелачивание проводят при 75- 80°С в течение 45-60 мин. Извлечение в раствор составляет, %: А1гОз 96-98; СаО 25-26; Рв20з 62-65; SI02 0-0.1. Дальнейшая переработка растворов до получения сульфата алюминия (коагулянта) осуществляется по известной технологии

Примеры 1-4 (см. табл. 1). Гелени- товый шлак состава, %: А1аОз23,3; Si0224,0; СаО 23,4; Рв20з 3,0, измельчают и выщелачивают серной кислотой концентрации 30% при 75-80 С. В зависимости от продолжительности обработки от 30 до 100 мин извлечение оксида алюминия в раствор возрастает, достигая максимального значения 82,4% при выщелачивании в течение 60 мин (пример 3), затем снижается до 82,2% при 100-минутной обработке (пример 4).

Примеры 5-8. Обработка шлака (по примерам 1-4) проводится раствором 35%- ной серной кислоты Наилучший показатель

достигается при 60-минутном выщелачивании (пример 7) - 93,94%.

Примеры 9-12. Шлак обрабатывается 40%-ной серной кислотой. Извлечение

А120з после 60 мин выщелачивания составляет 98%.

Примеры 13-16. Шлак обрабатывается 45%-ным раствором кислоты. Извлечение А(20з максимально при

45-60-минутном выщелачивании (пример 15) и составляет 98%.

Примеры 17-20. Шлак обрабатывается 50%-ной серной кислотой. Максимальное извлечение в раствор 97,9%

достигается при 45-60-минутной обработке.

Наилучшие показатели извлечения в раствор полезного компонента наблюдаются в диапазоне 45-60-минутной обработки.

Дальнейшее увеличение продолжительности процесса не улучшает его показателей. Использование кислоты 30%-ной концентрации не позволяет достичь максимальных значений извлечения А120з. Применение

50%-ного раствора кислоты не дает существенного повышения извлечения AlaOa в раствор.

Примеры 1-4 (см. табл. 2). Гелени- товый шлак состава, %: AlaOs 23,3; S102 24,0;

СаО 23.4; РеаОз 3,0, измельчают и выщелачивают 40%-ной серной кислотой в течение 45 мин при 60, 75, 80, 90°С.

Снижение температуры ниже 75°С ухудшает показатель извлечения А120з в раствор. Извлечение составляет 53,4% (пример 1). Увеличение температуры свыше 80° С (пример 4) не дает эффекта повышения извлечения . Извлечение остается на уровне 95,1 %, как и при 80°С.

Таким образом, оптимальными режимами проведения процесса, обеспечивающими извлечение А120з в раствор свыше 90%, следует считать концентрацию кислоты 35- 45%, температуру ипродолжительность 45-60 мин. Проведение процесса при условиях ниже граничных приводит к поте- рям сульфата алюминия из-за низкого извлечения в раствор Создание условий выше указанных границ не дает дальнейшего увеличения полезного компонента в раствор.

Формула изобретения

Способ получения коагулянта на основе сульфата алюминия из гелейитового шлака, включающий выщелачивание шлака серной кислотой с последующим отделением сиш- тофа фильтрацией, отличающийся тем. что, с целью повышения степени извлечения оксида алюминия в раствор, для выщелачивания используют 35-45%-ную серную кислоту и выщелачивание ведут при 75- 80°С в течение 45-60 мин.

Таблица 1

Извлечение основных компонентов в сернокислый раствор в зависимости от условий выщелачивания при 75-80°С

Использование: при получении сульфата алюминия из геленитового шлака. Сущность: геленитовый шлак выщелачивают 35-45%-ной серной кислотой при 75-80°С в течение 45-60 мин. 2 табл.

Таблица 2 Зависимость извлечения в раствор основных компонентов от температуры выщелачивания