СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМИНАТ-КАЛЬЦИЕВЫХ ШЛАКОВ (И ИЗВЕСТКОВО-НАТРИЕВЫХ СПЕКОВ) Советский патент 1936 года по МПК C01F7/46 

Большинство существующих способов производства глинозема из низкосортных бокситов предусматривает выщелачивание шлаков или спеков содовыми растворами, а также введение специальной операции обескремнивания алюминатных растворов.

Обычно операция обескремнивания растворов алюмината натрия осуществляется обработкой раствора известью при высокой температуре с применением или без применения давления. На некоторых заводах выщелачивание и обескремнивание совмещено, причем обескремнивания растворов первоначально предполагалось достигать, выщелачивая бариевые шлаки недостаточным (по сравнению с эквивалентным) количеством содового раствора.

Позже автором настоящего изобретения был разработан способ обескремнивания алюминатных растворов известью без применения добавления, а также при участии профессора А.Н. Кузнецова были разработаны способы обескремнивания растворов фтористыми солями и получение бескремнистых растворов алюмината натрия путем установления специального режима выщелачивания шлаков (журнал "Легкие Металлы" №1 за 1935 г. Статья Гл. Инженера Главалюминия т. Френкеля).

Последний способ получения чистых растворов путем совмещения операций выщелачивания и обескремнивания при установлении специального физико-химического, режима был осуществлен в химических цехах одного из заводов. Этот способ переработки кальциевых шлаков имеет существенным недостатком большие и колеблющиеся потери глинозема, идущего на образование нерастворимых алюмосиликатов при обескремнивании, что зависит от значительного и часто разного количества силикатного кремнезема в шлаках.

Как известно из работ Государственного института прикладной химии, двухкальциевый силикат легко разрушается при выщелачивании растворами соды, причем окись кремния переходит в раствор в виде силиката натрия. В процессе обескремнивания по Гипх'у образуются нерастворимые алюмосиликаты натрия, причем новые порции не выщелоченного кремнезема переходят в раствор и снова выпадают в осадок в виде алюмосиликатов.

Такой процесс "перекачивания" кремнезема из кека в раствор и затем снова в кек в виде алюмосиликатов и обусловливает большие потери глинозема при совместном ведении процессов выщелачивания и обескремнивания.

Выводы Гипх'а относительно разрушения двухкальциевого силиката содовыми растворами подтвердились, однако, указание на возможность получения бескремнистых стандартных гидратов глинозема путем обескремнивания чистых алюминатных щелоков (с помощью выдерживания при высокой температуре) оказалось непригодным для растворов, полученных из алюминаткальциевых шлаков (растворы небольших концентраций).

Согласно настоящему изобретению предлагается производить операции выщелачивания алюминаткальциевых шлаков (спеков) и обескремнивания растворов раздельно, осуществив такое разделение путем ведения процесса выщелачивания при пониженной температуре 65-75° (вместо применяющейся температуры 95-100°) с последующим отделением раствора от основной массы кека и обескремниванием мутного алюминатного раствора (содержащего некоторое количество пульпы).

После обескремнивания мутного раствора, как это выше указано, алюминат должен осветвляться на уплотнителях Дорра или фильтр-прессах и передаваться на карбонизацию, а осадок, состоящий главным образом из нерастворимых алюмосиликатов, должен возвращаться в цех агломерации и таким образом устранять и те потери, которые неизбежны при раздельном ведении процесса химической переработки шлаков.

Наглядная необходимость применения на производстве обладающего особыми преимуществами предлагаемого способа видна из следующих соображений. Удовлетворительный с точки зрения химической переработки шлак алюмината кальция имеет по своему минералогическому составу определенное соотношение основных компонентов: алюминатов и силиката (5СаО·3Al₂O₃; СаО·Al₂O₃; 2СаО·SiO₂ и др.).

К каждому процентному содержанию SiO₂ (силикатного) в шлаке (для успешной его мокрой переработки) должно соответствовать определенное щелочное СаО отношение .

Наиболее пригодными для производна как с точки зрения их выплавки, так и мокрой переработки являются шлаки, содержащие значительные количества силикатного кремнезема (от 6% окиси кремния, при твердых и до 10% при саморассыпающихся шлаках).

Такое значительное содержание силикатного кремнезема в перерабатываемых шлаках, а также одновременное возрастание растворимости кремнезема и глинозема при выщелачивании делают потери глинозема, идущего на обескремнивание растворов, особенно большими.

Теория обескремнивания по Гипх'у, считающая, что обескремнивание идет исключительно за счет образования нерастворимых натриевых алюмосиликатов, правильна только в той части, что образование подобных соединений может иметь место при обескремнивании алюминатных щелоков.

Получить практически чистый от кремнезема раствор, выдерживая его при высокой температуре, без применения кальция, невозможно, так как при концентрации окиси кремния в алюминатных растворах не выше 0,4 образование нерастворимых натриевых алюмосиликатов не протекает.

Таким образом применение кальция (в виде извести, шлака, кека и т.д.) является необходимым для обескремнивания растворов.

Для достаточного с точки зрения стандартности глинозема обескремнивания растворов даже с малой концентрацией Al₂O₃ (до 30 г/л) достаточно применение кека (в виде пульпы, получаемой в процессе выщелачивания) при соотношении твердой фазы к жидкой, как 1:50.

Такое обескремнивание мутного раствора имеет те преимущества, по сравнению с обескремниванием в процессе выщелачивания, что устраняет потери глинозема, идущего на "вываривание" окиси кремния из всей массы кека.

Предлагаемое раздельное ведение операции выщелачивания и обескремнивания при выщелачиваний при пониженной температуре с последующим обескремниванием мутного раствора увеличивает извлечение окиси алюминия, при мокрой переработке шлаков, от 3-10% в зависимости, от состава перерабатываемых шлаков.

Предлагаемый способ обескремнивания по сравнению с обескремниванием известью имеет те преимущества, что не вводя в раствор никаких дополнительных (чужеродных данной системы) материалов, устраняет имеющие место при обескремнивании известью гидролиз, дополнительные процессы адсорбции и другие потери глинозема, обеспечивая неизменную устойчивость растворов.

Предлагаемый способ обескремнивания мутных растворов также чрезвычайно удобен тем, что не требует никаких дополнительных операций, имеющих место при применении для этой цели извести.

Способ переработки алюминат-кальциевых шлаков (и известково-натриевых спеков), отличающийся тем, что их сперва подвергают выщелачиванию при температуре 65-75°, а затем мутные растворы обескремнивают за счет содержащейся в растворе или добавляемой пульпы.