Способ очистки алюминатных щелоков Советский патент 1937 года по МПК C01F7/46 

Окись алюминия по наиболее распространенному способу Байера получается путем так называемой выкрутки алюминатных щелоков, полученных обработкой бокситов в автоклаве раствором едкого натра. При этом кремнезем, окислы железа и органические примеси переходят в алюминатный щелок.

Кремнезем в алюминатном щелоке присутствует в виде растворимого натрового силиката, а возможно, в виде золя какого-либо другого силиката, количество его в растворе обусловлено его совместной растворимостью с другими компонентами щелока, его формой, абсолютным содержанием в боксите и режимом выщелачивания. При выкрутке кремнезем увлекается больщой массой осадка гидроокиси алюминия и загрязняет ее.

Органические соединения при выкрутке адсорбируются затравкой, затягивая .этим процесс выкрутки и, кроме того, действуя как вентиляторы, препятствуют коагуляции и кристаллизации золя гидроокиси алюминия. Поэтому желательно уменьшить количество органических веществ в алюминатном щелоке еще до

того, как они поступят на выкрутку. Если гидроокись алюминия употребляется в качестве адсорбента или в виде сырья какого-либо производства без предварительной кальцинации, то удаление органических веществ приобретает важное значение.

Железо в алюминатном щелоке находится в виде золя, окрашивая щелок в характерный цвет. При выкрутке железо адсорбируется выпа дающей гидроокисью (особенно, если она выпадает в состоянии коллоидной дисперсности) и загрязняет ее.

При пропускании электрического тока через раствор едкой щелочи, находящейся в растворе, железо восстанавливается на катоде до металлического; окись железа, находящаяся в виде зОля, передвигается также к катоду, где, теряя заряд, переходит в раствор и также восстанавливается.

Органические соединения передвигаются преимущественно к аноду, где происходят энергичные реакции окисления выделяющимся на аноде ато.мным кислородом. Некоторые органические вещества при восстановленииих водородом омыляются и дают пену, которая обладает больщой адсорбционной способностью и при движеНИИ католита вверх забирает оставшуюся органику и взвешенные углеродистые частицы, т. е. флотирует их.

При электролизе удается сконцентрировать щелок у катода и уменьшить количество его у анода до отношения удельных весов, соответственно, например, как 6:5.

Вышеуказанное служит основанием для нового способа очистки алюминатных щелоков электролизом, предложенного автором настоящего изобретения.

Алюминатный щелок подвергают электролизу с применением проницаемых электродов. При этом у катода раствор обогащается натрием и алюминием, обедняется железом, вследствие восстановления его до металлического железа на катоде, а также углекислотой и кремнекислотой, путем переноса их к аноду, освобождается от органических примесей как путем их переноса к аноду, так и путем восстановления с последующей флотацией продуктов в образующуюся на поверхности католита пену, а частично с осаждением углеродистых частиц на катоде в виде рыхлого пористого осадка.

Кроме того католит очищается от тончайшей мути красного щламма вследствие переноса последнего к аноду.

У анода происходит обеднение щелока натрием, алюминием и железом, благодаря переносу их к катоду, обогащение кремнекислотой и углекислотой вследствие переноса их от катода с окислением органических примесей и обогащение органикой и красным шламмом, которые йереносятся к аноду.

Кроме того, у электродов выделяют кислород и водород как в растворенном состоянии и в виде суспензии, так и в виде более крупных восходящих пузырьков газа.

Отличительной особенностью изобретенного способа является применение, при электролизе алюминатных щелоков, проницаемых электродов. По своей конструкции проницаемый электрод представляет собой горизонтально расположенные колосники, решетку или сетку и т. п., сквозь которые снизу вверх непрерывно движется электролит, а именно: снизу поступает свежий щелок, а сверху электрода выходят продукты реакции. Для удобства очистки предпочтительнее устройство проницаемого электрода в виде колосников или решетки. Материал электродов-никель, монель-металл, специальные стали, чугун и другие металлы, не подвергающиеся коррозии щелочью или анодной поляризации.

Горизонтальное расположение электродов дает легкую возможность уменьщения пересечения пузырьков с силовыми линиями, а при удалении газовых пузырьков наружу сквозь электрод выделение газа перестает влиять на сопротивление электролита. Этот эффект недостижим только при применении электролизера Н-образной формы.

С другой стороны проницаемый электрод является днищем своего рода флотационной ванны, образуемой верхней частью отделения электролизера. Равномерное выделение газа по всей площади электрода обеспечивает такое же равномерное поступление газа по всему объему флотационной ванны, благодаря чему флотация, играющая при очистке католита по изобретенному способу важнейщую роль, ставится в наилучшие условия. По мере движения пузырька снизу вверх он нагружается примесями; последние выносятся наверх в пене и вместе с ней отделяются от чистого щелока. Восходящее движение электролита является существенным условием успешности флотации и очистки щелоков.

Католит отделяется от пены одним из известных способов и поступает на выкрутку, как готовый очищенный алюминатный щелок.

Анолит фильтруют и он идет на выпарку в качестве оборотного щелока. Количество его относительно ничтожно.

Электролиз целесообразно вести до начала выделения гидроокиси алюминия.

На предлагаемом чертеже представлена -примерная форд1а электролизера, который состоит из двух верти