Способ обескремнивания алюминатных растворов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

09) (И) 3(59 С 01 F 7/46

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф

О °

1а (21) 3358265/22-02 (22) 26.11.81 (46) 15.06.84, Бюл. )) . 22 (72) Н.С.Мальц, В.В.Медведев, В.П.Мельникова и H.Ñ.Õàçîâà (7 1) Всесоюзный ордена Октябрьской

Революции научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и злектродной промышленности (53) 669. 712. 054(088. 8) (56) 1. Певзнер И.З., Макаров Н.А.

Обескремниевание алюминатных растворов, М., "Металлургия", 1974, с. 28.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 151312, кл. С 01 F 7/46, 1961, 3. Авторское свидетельство СССР

))) 168887, кл. С 01 F 7/04, 1963.

4. Лейтейзен M.Ã., Белецкий М.С.

Цветные металлы, 1963, У 9, с. 49-53; (54). (57) СПОСОБ ОБЕСКРЕМНИВАНИЯ AJII0МИНАТНЫХ РАСТВОРОВ, включающий термообработку в автоклавах при 150-240 С о с введением извести или известь-содержащих соединений, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения степени обескремнивания и снижения эксплуатационных затрат, известь или известьсодержащие соединения дозируют из расчета молярного отношения окиси кальция к кремнезему в исходном растворе 3-6, термообработку ведут при содержании карбонатной щелочи в растворе 15-30 г/л с последующей выдержкой полученной после термообработки сусйензии в течение 1-3 ч при 90,105 С.

1097561

Изобретение относится к получению глинозема из высококремнистого глиноземсодержащего сырья, в частности к переделу очистки алюминатных растворов от кремнезема. 5

Известен способ двухстадийного обескремнивания, при котором вьделеиие основной массы 5< О осуществляетl ся в виде гидроалюмосиликата натрия в автоклавных батареях на первой стадии и оставшейся части ее в виде кальциевых соединений с добавками извести на второй. Оптимальная температура обескремнивания алюминатных растворов на первой стадии составляет

150-170 С„ при этом кремниевый модуль

О раствора не превышает значение 300400 ед. j1) .

Однако данный модуль не обеспечивает глубины очистки растворов от 10 достаточной для получения глино2 зема высоких марок при производстве способом спекания, где для разложения алюминатных растворов используется 25 карбонизация. Поэтому для дальнейшего повышения степени обескремнивания используется вторая стадия обработки растворов известью с цепью связывания кремнезема в менее растворимый, чем гидроалюмосиликат натрия (1д О А1 0

1,7 5 02 ° Н20), кальциевый алюмосйлйкат-гидрогранат — ЗСаО А10,,t16 0

2г ) Н О, .при этом дпя получения раст воров с кремниевым модулем 1000-1200

35 дозировку извести ведут из расчета малярного соотношения СаО:5 0=30-25.

Недостатком указанного способа является увеличение потерь глинозема и щелочи при применении извести в качестве добавок.

Известен способ обескремнивания алюминатных растворов в котором повышение кремневого модуля обескремненных растворов достигается тем, что обескремнивание алюминатпых растворов проводят в присутствии большого количества белого шлама (около

100 г/л) при непрерывном интенсивном перемешивании. При проведении процес50 са в автоклавах при 170 С кремневый модуль повышается до 600(от 30)за 1ч обескремнивания, до 800 за 2 ч и до

1000 за 3 ч. В открытых мешалках при

105 модуль возрастает до 500 эа 2 ч, до 630 за 4 и до 700 за 6 ч обескрем- нивания (2) .

Известен способ в котором алюминатный раствор после выщелачивания спека подвергают двухстадийному обескремниванию. Первую стадию обескремнивания осуществляют в присутствии большого количества белого шлама (около

100 г/л), за 2 ч при температуре около !00 С, атмосферном давлении и

О постоянном перемешивании или в автоклавах с активирующими добавками или без них. В результате первой стадии обескремнивания вьделяется 907. кремнезема, а кремневый модуль повышается да 400. Белый шлам отделяют от алюминатного раствора отстаиванием, большую часть которого (927) направляют на обескремнивание. нового раствора, а остальную — на дозировку шихты (3) .

Ллюминатный раствор от первой стадии обескремнивания смешивают с из вестью или с известковым молоком примерно в количестве 8-l0 г/л и подвергают повторному обескремниванию в течение 1-2 ч при 95 С, атмосферном давлении и постоянном перемешивании.

При этом кремниевый модуль повышается до 2000, и выделяется известковый шлам, содержащий около 277 A1203L4)

Известковый шлам выщелачивают содовым раствором концентрации 110 г/л

На<СО> при 100 С в течение 30 мин.

Из полученного раствора извлекают окись алюминия, а раствор после извлечения используют для приготовления оборотного раствора. Из обескремненного алюминатного раствора вьделяют гидроокись алюминия карбониэацией в одну стадию.

Однако необходимость организации процесса в две стадии делает схему сложной, многопередельной, существенно повьш ает эксплуатационных и теплоэнергетические затраты из-за несовершенства схем и невозможности утилизации низкокалорийного тепла, как при автоклавном обескремнивании в первой стадии с использованием низких температур процесса((l70 С), так и при безавтоклавном, где необходимость длительной экспозиции растворов в пло. хо поддающихся герметизации мешалках приводит к расходу теплоэнергии, превышающем высокотемпературное обескремнивание в автоклавках с рациональI

4 ной органиэацией использования тепла.

Кроме того, при проведении процесса глубокого обескремнивания раствора известью при 95-95 С, как это приняо то в известных способах двухстадийно561 з 10И

ro обескремнивания, образуются осадки состава ЗСаО A120 ) 402(6-2п) Н20, где ll =0,1-0,2 моль. Таким образом,,на каждый моль 5 02, выделенного из раствора в осадках, связывается в оса-5 док 5-10 молей А1 0 . Эти осадки увеличивают оборот материала через спекание, и соответствующие этому потери глинозема и эксплуатационные затраты.

А также получение кремневого модуля 10 раствора возможно лишь при уровне

1000-1200, что недостаточно для производства глинозема высших сортов

Г-О и Г-ОО.

Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности и достигаемому результату является способ обескремнивания алюминатных растворов, включающий термообработку в автоклавах при 150-240 С с введением иэвесо ти или известьсодержащих соединений.

Обескремнивание проводят в одну стадию при выдержке .1-3 ч. Остаточное содержание кремнезема в растворе на уровне (0,05 г/л 5j 02 получают при .молярном соотношении СаО и 510о в исходном растворе не менее- 10, а устойчивые результаты получают при молярном соотношении СаО к 5< 02 20-30.

Недостатками да ного способа являются низкая степень обескремнивания

30 алюминатных растворов и высокие эксплуатационные затраты.

Цель изобретения — повышение степени обескремнивания и снижение экс- 35 плуатационных затрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обескремнивания алюминатных растворов, включающему термообработку в автоклаве при 150- 40 240 С с введением извести или известь

О содержащих соединений, последним дозируют из расчета молярного отношения окиси кальция к кремнезему в исходном растворе 3-6, термообработку 45 ведут при содержании карбонатной щелочи в растворе 15-30 г/л с последующей выдержкой полученной после термообработки суспензии в течение 1-3 ч при 90-105 С . 50

Вьдержка полученной суспенэии при

90-105 С в течение 1-3 ч имеет опрео деляющее значение для получения необходимой глубины обескремнивания с добавкой СаО и при последующем йеремешивании суспензии равновесная концентрацияИа2О Б в алюминатном растворе увеличивается, кроме того, значительно увеличивается область устойчивости гидрограната кальция. Та часть извести, которая при высоких температурах образовала СаСО, при выдержке в условиях атмосферного давления (90105 С) в результате взаимодействия о с раствором образует гидрогранаты

ЗСаО А1 0> rHiO (6-2п . Н20, у которых насыщение по кремнезему и =1-1,1 моля

5<02. Таким образом, более полно и эффективно используются ограниченные ресурсы извести. Снижается расход извести на процесс обескремнивания.

При повышении температуры процесса и увеличении времени выдержки растворы переходят в область более низкой устойчицости, вследствие чего идет разложение гидрограната, приводящее к повышению использования извести.

Указанные условия обеспечивают возможность получения в растворах гид рогранатов состава ЗСаО А12О п5<0 (62 3 2 ,2n) Н20, у которых насыщение по крем незему И =1 — 1,1 моля 5 О, т.е. в

5 — 10 раз выше чем при обработке известью растворов в известных способах обескремнивания.

Оптимальной дозировкой извести явl ляется молярное отношение СаО:5 02=

3-6. Снижение дозировки окиси кальция ниже 3 приводит к снижению кремневого модуля раствора. Увеличение дозировки более 6 нецелесообразно, так как повышение кремневого модуля при этом несущественно.

Увеличение содержания карбонатной щелочи в растворе 30-40 г/л нецелесообразно, так как не приводит к ощутимым результатам. Снижение концентрации карбонатной щелочи менее 15 г/л приводит к снижению степени очистки алюминатного раствора от кремнезема.

При длительности вьдержки суспенэии после термообработки менее 1 ч требуемая степень очистки алюминатных растворов не достигается. Увеличение выдержки более 3 ч нецелесообразно, I так как повышение кремневого модулу раствора при этом не достигается.

Максимальная температура выдержки суспензии 105 С обусловлена температу0 рой автоклавной суспензии, прошедшей сепараторы и буферный бак для снижения давления до атмосферного.

Понижение температуры выдержки о суспензии до 90 С приводит к снижению степени обескремнивания алюминатных растворов. Как видно из таблицы со109756 t

Состав обескремненного раствора

ТемпеДобавка Са0

Время изоВремя обесПримечание ратура обестермической кремнива— ния, ч кремнивания, г/п молекуA120 8102 !.

NQ2 Ox(„ кремневый 1а,О

2 с выдержки, ч одуль лярное отношение

СаО/5102

2 0,5

6 1,6

6 1,6

129,1 27,5 136,9 0,428 320

128,1 27,7 132,2 0,426 310

80,1 19,1 80,1 0,191 418

130,4 26,1 129,4 0,300 431

81,6 18,6 81 1 0,134 605

130,2 28,2 133,7 0,355 377

77,2 15,8 7 9, 1 О, 128 618

170 4

170 4

В исходный раствор кремнезем

170 4

170 4

200 4

200 4

240 1 вводят из расчета со20 5,4 держания

Si024 г/л

6 1,6

6 1,6

6 1,6 четание высокотемпературной обработки известью алюминатных растворов с последующей изотермической выдержкой в течение 1 ч при 100 обеспечивает получение кремневого модуля обескремненного раствора на уровне 2300-2800, При таком кремневом модуле алюминатного раствора может быть получен глинозем самых высоких сортов Г-0 и

Г-ОО. 10

Снижение эксплуатационных затрат достигается за счет значительного снижения потока материала, направляе- мого в ветвь спекания с передела обес-. кремниваиия.

Пример. В осветленный алюми- натный раствор после гидрохимической .переработки нефелинов с концентрацией

Ма О 70-85 г/л и at 1,4-1,5 подают часть полученной после упарки раствора соды из расчета содержания ее в растворе для обескремнивания 20 г/л ,М О и дозируют обожженную известь кь в количестве 10 г/л из расчета,оляр- ного отношения Са0 к содержанию 5102 в исходном растворе на уровне 4. Полученная суспензия направляется на автоклавное обескремнивание при

24Об, которое осуществляется в ав- ЗО токлавных батареях, оснащенных автоклавами с греющими элементами и размешивающими устройствами, а также самоиспарителями.

Пар самоиспарения обескремненного раствора используется для предварительного нагрева раствора в греющих элементах автоклавах и частично для упарки растворов в выпарных батареях.

Догрев исходного раствора для

/обескремнивания до 240 С осуществляет о ся свежим паром через греющую поверхность нагревательных элементов автоклавов, Обескремненный раствор после самоиспарения подвергают изотермической выдержке 3 ч при 100 С в мешалках и направляют на отделение полученного кремнеземсодержащего осадка, который может частично подвергаться содовой обработке для извлечения глинозема, а частично полученный карбонат1ный шлам возвращается в качестве из1 .вести в исходный раствор для обескрем,нивания. Другая часть осадка возвращается в шихту для спекания.

В результате использования способа кремневый модуль раствора после обескремнивания составляет 23002500 ед, что позволяет при разложении раствора карбонизацией получить гидроокись алюминия высокой чистоты, из которой может быть получен глино|зем самых высоких сортов Г-О и Г-ОО.

1097561

Продолжение таблицы

Добавка СаО

ТеипеВремя обесВремя изо"

Примечание ратура о.бестермической кремнивакреинива, ния, ния,ч г/и

;1 О SiO< кремниевый модуль

На О„ а О, Цу молекулярное отношение

СаО/5ip выдержки, ч

240 . 1

240 1

240 1

240

240

240

260 1

260 1

280 1

280 1

240 2

1 112 36

Оптимальные условия глу бокого

o6erro обес240 2

1 14,9 4,0

1 186 50

240 кремнивания

240 2

240 2

1 224 60

1 12 3 2

82,6

131,0

18,2 . 76,4 0,027

2,3 134,7 0,448

300

240 2

240 2

240 2

220 2

11232

1 12 32

1 14,9

1 14,9

11

Оптималь2550

2867 ные условия

220 2

11 11

220 2

BHMHIR Заказ 4130/18 Тираж 464 Портисиое, Филиал ППП Патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

6 1,6

10 2,7

20 5,4

11,2 3,0

18,6 5,0

22,4 6,0

6 1,6

6 1,6

6 78,0

6 1,6

Состав обескремненного раствора

129,7 23,8 132,1 0,304

136,4 26,3 133,8 р 3рр

127,0 26,4 131,2 0,226

84,6 14,7 80,9 р, 118 686

85,7 13,5 77,8 0,096

86 8 14 7 78 2 О 089 879

82,1 14,0 80,0 0,141 567

131,9 24,7 134,6 р,330 4р8

78,0 14,3 77, 5 О, 166 467

127,5 23,4 130,6 0,368

83,2 18,3 79,9 0,033 2420

80,3 20,5 79,1 0,034 2320

83,7 17, 1 77 э8 Оэ031 2510

126,7 32,9 132,9 0,316 418

127,15 41,8 130,18 0,300 434

130,1 34,2 128,5 0,270 476

80,7 18,5 76,5 0,030

103,3 25,4 97,3 0,034

94,3 22,0 87,2 0,034 2565