Авторы: Давыдов Иоан Владимирович,Федорова Лидия Леонидовна
Изобретение относится к области химии и гидрометаллургии и может быть использовано в производстве глинозема из нефелинов и низкосортных бокситов методом спекания. Проводят карбонизацию алюминатных растворов газами, содержащими CO2 2, в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделяют гидроксид алюминия, образовавшийся в процессе карбонизации, от жидкой фазы и перерабатывают его на глинозем. Обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO2, начинают до подачи затравки при достижении каустического модуля в растворе 1,15-1,55 единиц. Изобретение позволяет повысить качество гидроксида алюминия за счет снижения в нем содержания мелких фракций (-45 мкм). 2 табл.
Изобретение относится к технологии гидрометаллургических производств, в частности к производству глинозема из нефелинов и низкосортных бокситов методом спекания.
Известен способ разложения алюминатных растворов карбонизацией путем обработки газами, содержащими CO2 , в присутствии затравки гидроксида алюминия, разделения жидкой фазы и частиц образовавшегося в процессе разложения растворов осадка гидроксида алюминия с последующей фильтрацией и промывкой твердой фазы и переработки ее на глинозем (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство глинозема, М., Металлургия, 1970 г., с.163). К недостаткам этого способа следует в первую очередь отнести получение гидроксида алюминия и, следовательно, глинозема с большим (до 40-45%) содержанием мелких частиц размером менее 45 мкм.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ карбонизации алюминатных растворов путем обработки их газами, содержащими CO2 , в присутствии затравки гидроксида алюминия. Использование в процессе карбонизации алюминатных растворов затравки позволяет в первую очередь снизить содержание щелочи в гидроксиде алюминия, кристаллизующемся при разложении алюминатного раствора, что необходимо для получения качественного (по содержанию химических примесей) глинозема. Однако введение в процессе карбонизации затравки ухудшает дисперсный состав получаемого гидроксида алюминия и содержание частиц размером менее 45 мкм остается достаточно высоким, и чем выше затравочное отношение (отношение Аl2О3 в затравке к содержанию Аl2О3 в перерабатываемом растворе), тем больше мелких (-45 мкм) фракций в конечном продукте. Это приводит к повышенному пылению, ухудшению экологической обстановки и потерям глинозема при электролизе (А.А.Ханомирова, «Глинозем и пути уменьшения содержания в нем примесей», АН Армянской ССР, Ереван, 1983 г., с.115-119).
Данный способ по основному признаку, связанному с карбонизацией алюминатных растворов газами, содержащими CO2, в присутствии затравки гидроксида алюминия, принят нами за прототип.
Задачей изобретения является улучшение качества алюминия и глинозема по дисперсному составу, т.е. снижение содержания в нем мелких фракций (-45 мкм) за счет того, что затравка гидроксида алюминия вводится в процесс после обработки алюминатного раствора газом, содержащим CO2 , и снижения каустического модуля раствора на определенную величину.
Технический результат достигается тем, что карбонизацию алюминатных растворов газами, содержащими CO2 , в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделение гидроксида алюминия, образовавшегося в процессе карбонизации, от жидкой фазы и последующую переработку его на глинозем, обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO2, начинают до подачи затравки, при этом затравку вводят при достижении каустического модуля в растворе 1,15-1,55 единиц.
Снижение каустического модуля алюминатного раствора (α ку) до значений α ку=1,15-1,55 ед. путем предварительной карбонизации перед введением в процесс затравки позволяет получить в результате разложения раствора осадок гидроксида алюминия с низким содержанием частиц размером -45 мкм. Уменьшение каустического модуля менее 1,15 ед. не целесообразно, поскольку в этом случае высока вероятность самопроизвольного разложения алюминатных растворов с выделением мелкодисперсного гидроксида алюминия. Повышение каустического модуля растворов более 1,55 ед. приводит к существенному снижению показателей по укрупнению частиц гидроксида алюминия.
Сущность способа и выбор параметров процесса показаны на конкретных примерах.
Пример № 1
Разложению подвергался алюминатный раствор следующего состава: Na2Oобщ~86,0 г/л; Na2Oку~74,0 г/л; Аl2О3 ~73.6 г/л, начальный каустический модуль раствора -α ку~1,65 ед., температура процесса - Т°С=75. Использовалась затравка гидроксида алюминия различного дисперсного состава, в которой содержание частиц размером -45 мкм составляло 60,2%; -63 мкм~93,9%; -80 мкм~100%, а также состава: -45 мкм~72,6%; -63 мкм~94,6%; - карбонизации раствора и снижения каустического модуля, в другом - в раствор с α ку~1,65 ед., т.е. без предварительной карбонизации и снижения каустического модуля. Как видно из приведенных в таблице № 1 данных, введение затравки после предварительной карбонизации алюминатных растворов и снижения каустического модуля позволяет значительно улучшить в выделившемся осадке содержание частиц размером -45; -63; -80 мкм. Так, например, вследствие карбонизации раствора и снижения α ку до 1,17 ед. содержание частиц размером -45 мкм в образовавшемся после разложения раствора осадке, по сравнению с исходной затравкой, сократилось с 60,2% до 7,3%; частиц -63 мкм с 93,9% до 25,4%; частиц -80 мкм с 100% до 52,3%. В то время как в процессе без предварительной карбонизации (α ку~1,65 ед.) аналогичные показатели составляют: для частиц -45 мкм - 60,2% 25,8%; для частиц -63 мкм - 93,9% 69,4%; для частиц -80 мкм - 100% 91,6%. Аналогичная зависимость наблюдается во всем диапазоне изменения α куалюминатного раствора (от 1,15 до 1,55 ед.) при введении затравки после предварительной карбонизации растворов.
Пример № 2
Разложению подвергались алюминатные растворы, состав которых был идентичен приведенному в примере № 1: Na2Oобщ~86,7 г/л; Na2Oку~76,3 г/л; Аl2О3 ~1,65 ед. В качестве затравки использовался гидроксид алюминия, содержащий ~72,6% частиц размером -45 мкм; 94,6% частиц размером -63 мкм; 100% частиц размером -80 мкм. Затравочное отношение изменялось в пределах 0,1-0,3 ед. Полученные данные приведены в таблице № 2. Как видно, в первом случае исходный алюминатный раствор перед введением затравки карбонизировался, что позволило снизить каустический модуль стал от αку~1,65 до α ку~1,28-1,29 ед. Далее в раствор вводилась затравка, полученная пульпа перемешивалась и вновь обрабатывалась газом, содержащим CO2.
Во втором случае затравка вводилась в раствор, каустический модуль которого α ку~1,65 ед. Далее полученная пульпа перемешивалась и, как и в первом случае, обрабатывалась газом, содержащем CO2. Очевидно (см. табл. № 2), что осадок гидроксида алюминия, полученный в случае введения в процесс затравки после предварительной карбонизации и снижения каустического модуля (α ку) с 1,65 ед. до 1,28-1,29 ед., значительно крупнее используемой затравки и осадка, полученного при разложении растворов с α ку=1,65 ед. Так, например, в осадке, полученном в случае введения в процесс затравки после предварительной карбонизации раствора и снижения α ку от 1,65 ед. до 1,28-1,29 ед., содержание частиц размером -45 мкм уменьшилось с 72,6% (в затравке) до 3,9% в конечном продукте. Уменьшение количества частиц -63 мкм и -80 мкм составило соответственно: 96,4% 13,1%; 100% 40,6%.
При введении затравки в процесс, в котором алюминатный раствор не подвергался предварительной карбонизации и α ку=1,65 ед., аналогичные показатели по изменению содержания в конечном продукте частиц различного класса выглядят следующим образом: -45 мкм - 72,6% 4,5%; -63 мкм - 94,6% 20,7%; -80 мкм - 100% 51,8%.
Указанная закономерность сохраняется во всем диапазоне изменения затравочного отношения от 0,1 до 0,3 ед.
Формула изобретения
Способ карбонизации алюминатных растворов, включающий обработку их газами, содержащими CO2 , в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделение гидроксида алюминия, образовавшегося в процессе карбонизации, от жидкой фазы и последующую переработку его на глинозем, отличающийся тем, что обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO2 , начинают до подачи затравки, при этом затравку подают при достижении каустического модуля раствора 1,15-1,5 ед.