Способ переработки бокситов

 

Использование: изобретение относится к глиноземному производству. Сущность:боксит выщелачивают с получением алюминатного раствора, который направляют на электродиализ в анодную камеру двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной. Анолит выкручивают с получением гидроксида алюминия и маточного раствора, который направляют D катодную камеру электролизера. Католит упаривают и подают на выщелачивание. Элекгродиализ ведут при плотности тока 500-1000 А/м до каустического модуля в католите 3,8-^4,2. 1 табл. 1 ил.Изобретение относится 'к цветной металлургии и может быть использовано при получении глинозема по методу Байера.Известен способ обработки щелочных технологических растворов, в частности содержащих алюминий, в анодной камере двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной с регенерацией щелочи в катодной камере.Недостатком способа является то, что регенерируемая в катодной камере щелочь не может быть использована без дополнительного концентрирования во избежание нарушения водного баланса, в технологической схеме получения глинозема по методу Байера, где в оборотный раствор для восполнения убыли щелочи добавляется раствор гидроксида натрия с концентрацией 450 г/л Na20.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ электрохимической обработки алюминатных растворов в анодной камередвухкамерного электролизера с катионообменной мембраной на основе сорбента КУ- 2 при плотностях тока 280-560 А/м^. В анодной камере каустический модуль (ак) алюминатного раствора снижали до 1,24, затем алюминатный раствор направляли на выкручивание, которое осуществлялось обычным способом при температуре 30°С и затравочном отношении 1,0. Степень разложения алюминатного раствора за 8 часов выкручивания достигала 70%. В катодной камере концентрировали щелочь до 18&- 320 г/л в зависимости от плотности тока.Недостатком этого способа является то. что щелочь, выводимая из алюминатного раствора перед выкручиванием с целью увеличения его степени разложения, может быть возвращена в процесс только после дополнительного концентрирования (упаривания), так как использование слабого раствора щелочи в качестве первоначального электролита в катодной камере приводит к нарушению водного баланса схемы. КромеслсVIVJСЛСОо4^ >&

СОК)З СОВГТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)с С 01 F 7/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Г10 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4812079/02 (22) 14.02.90 (46) 15,11.92. Бюл. М 42 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт химической технологии и Николаевский глиноземный завод (72) Т.И.Курносова, В. А.Кочетков, Л.И.Водолазов, В.В,Мешин, А.И.Фролов и И.B.Ãàâрилова (56) Труды ВАМИ, Л.: 1973, N 85, с. 66-70.

Химия и технология глинозема, Новосибирск; Наука, 1971, с. 348 — 352. (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТОВ (57) Использование: изобретение относится к глиноземному производству. Сущность:

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при получении глинозема по методу Байера.

Известен способ обработки щелочных технологических растворов, в частности содержащих алюминий, в анодной камере двухкамерного электролиэера с катионообменной мембраной с регенерацией щелочи в катодной камере.

Недостатком способа является то, что регенерируемая в катодной камере щелочь не может быть использована без дополнительного концентрирования во избежание нарушения водного баланса, в технологической схеме получения глинозема по методу

Байера, где в оборотный раствор для восполнения убыли щелочи добавляется раствор гидроксида натрия с концентрацией

450 г/n NazO.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ электрохимической обработки алюминатных растворов в анодной камере., SU „1775364 А1 боксит выщелачивают с получением алюминатного раствора, который направляют на электродиализ в анодную камеру двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной. Анолит выкручивают с получением гидроксида алюминия и маточного раствора, который направляют в катодную камеру электролизера. Католит упаривэют и подают на выщелачивание. Злектродиализ ведут при плотности тока 500 — 1000 А/м до

2 каустического модуля в католите 3,8-4,2. 1 табл. 1 ил. двухкамерного электролизера с кэтионообменной мембраной на основе сорбента КУ—

2 при плотностях тока 280-560 А/м . В анодной камере каустический модуль (ак) алюминатного раствора снижали до 1,24, затем алюминатный раствор направляли на выкручивание, которое осуществлялось обычным способом при температуре 30 С и затравочном отношении 1.0, Степень разложения алюминатного раствора за 8 часов выкручивания достигала 70%. B катодной камере концентрировали щелочь до 186320 г/л в зависимости от плотности тока.

Недостатком этого способа является то, что щелочь, выводимая из алюминатного раствора перед выкручиванием с целью увеличения его степени разложения, может быть возвращена в процесс только после дополнительного концентрирования (упаривания), так как использование слабого раствора щелочи в качестве первоначального электролита в катодной камере приводит к нарушению водного баланса схемы. Кроме

1775364 того, что это технологически нецелесообразно, эта еще и дополнительные энергетические затраты на упаривэние введенной воды, объем которой составит 20-30% от объема обрабаты ваемо ro электродиализам алюминатного раствора, Затраты на удаление тонны введенной воды составят

0,08 Гкал. Способ электрохимической обработки ал оминатного раствора с одновреме IHLIM концентрированием щелочи в катодной камере двухкамерного аппарата осуществлялся с низким выходом по току (55-65%) и высокими энергетическими затратами (1800-3800кВт ч на тонну глинозема), так как концентрирование щелочи в катал ите достигалось за счет многократного повторения процесса обработки алюминатнаго раствора до ак 1,24, вследствие чего происходило суммирование значительных затрат электроэнергии на конечных этапах его обработки, Целью изобретения является снижение энергетических затрат.

Поставленная цель достигае гся тем, что в известном способе, вкпюча1ощем электродиэлиз алюминатного раствора в анодной камере двухкамерного эпектролизера с катионообменной мембраной с последующим выкручиванием анолита с получением гидроксида алюминия lfl маточного раствора, подачу в катодную камеру щелочьсодержащего раствора и упаривание католита, в качестве щепочьсодержащего раствора используют маточный раствор и электродиализ ведут при плотности тока 500 — 1000

Аlм до достижения в катопите каустического модуля 3,8 — 4,2, Благодаря совместной эпектродиализной обработке алюглинатнога и маточного растворов происходит одновременный вывод щелочи из алюминатного раствора перед операцией выкручивания и возврат ее в следующий по схеме раствор, что исключает, в отличие от прототипа, ввод воды с католитом в технологическую схему, Вследствие этого отпадает необходимость в дополнительном упаривании оборотного раствора и связанных с этим энергозатрат.

Это обуславливает также более высокий выход по току и меньший расход электроэнергии в процессе электродиализа, В процессе совместной электродиапизной обработки алюминатного и маточного растворов в последнем достигается каустический модуль

3,8-4,2 при снижении ега в алюминатном растворе до 1,3--1,35. Дальнейшее уменьшение каустического модуля алюминатнсго раствора нецелесообразно из-за резко возрастающего расхода электроэнергии и воз5

10 можных потерь глинозема в процессе его транспортировки за счет самопроизвольного разложения. Степень разложения алюминатного раствора с а,; 1.3-1,35 на 10--15 выше, чем необработанных электрадиализом растворов с ак 1,5-1,55, Получение маточных растворов с каустическим модулем 3,8-4,2 способствует повышени о эффективности оборота щелочи, что в свою очередь позволит увеличить производительность передела выщелачивания íà - 100, Выбор данного интервала плотностей тока при переработке алюминатного рас15 твора обусловлен тем, что при плотности тока ниже 500 Лlм из-за снижения произ2 водитепьности значительно возрастают капитальные затраты на осуществление процесса. а при плотностях тока выше

20 1000 А/м выход по току падает ниже 60 /, а расход электроэнергии возрастает более, чем в 2 раза.

Кроме того, предлагаемое техническое решение позволяет значительно снизить

25 концентрацию органических примесей в оборотных растворах, тэк как за счет электродных процессов происходит их окисление в анопите и восстановление в католите.

На чертеже показана принципиальная

30 схема способа переработки боксита.

Способ осуществлялся следующим образом, Получающийся при выщелачивании бокситов алюминатный раствор с а, 1,535 1,55 подвергался электродиализу в аиадной камере двухкамерного электролизера, оснащенного катионообменнай мембраной

MKK — 1 на основе сорбента КУ вЂ” 2, Полезная площадь мембраны составляла 60 см, расстояние между мембраной и электродами—

5 мм. Катод — титан, анод — платинированный титан. Объемы анолита и катопита составляли по 1200 мл каждый.

Исследования проводились при плотностях тока 400-1000 А/м . В процессе элек2 тродиализа каустический модуль алюминатного раствора снижался до 1,31,35, после чего раствор направлялся на выкручlflвание, Операция выKðó lèaaíèë осуществлялась в лабораторных декомпозерах при температуре 60 С и затравочном отношении 1,0. Получающийся после отделения выпавшего осадка гидроксидэ эп оминия маточный раствор направляли в

55 ка годную камеру электролизера, где его каустический модуль увеличивался до 3,8 — 4,2.

По окончании процесса электродиализа маточный раствор возвращался в голову процесса на стадию выщелачивания.

1775364

Таблица ) Электродиапианая обработка алонинатного н маточного растворов

Напрякение, В

Способ

Плотность тока, д/ма днолит

Катопит

Эфоек тивРасход электроэнергии кВт.ч т А)20а

Выход по току,8 устиескид олул ь

Концентрация, г/л

Концентрация, г/л

КаустичесСтепень иост ь оборот т)алони гкг А)2 кг Иа

ltaO ) КатО„Л),Оа органика

Ка)Ок Аlаоа прганика кид рвало кения нодуль

4,0 218,3 219, 0

1,64 4,0 3,1

1,24 70 186,0 144,0

280

Прототип объем анолита

0,06 п объем католита

0,04 л

0,58 65

)800

560 4,5 218,3 219,0

),64 4,0

1,24 70 320,0

1,51

1,31 64

1,50

1,33 61

1,55

1,34 62

3,1

248,0

)2а )

143,3

126,2

142, 1

129, 1

140,5

3а00

0,58 55

3,45

3, 80 0,66 ВВ

3,69

4,17 0,70 85

3,57

3,92 0,66 77

3,65

4,1) 0,69 67

400 4,8

500 5,0

142,5 155,6 )9,7

124,6 156,1 )8,5

l4l,0 154,5 22,3

124,6 154,5 70,7

144,8 154,0 21,7

128,3 154,5 20,2

14 1,8 154,0 20,8

126,4 154 ° 0 19,2

61,6

61,2

56,2

56,0

59,5

59,0

58,7

58,3

)9,8

17.9

18,9

16,2

1000

ПредлагаемыД

700

1000

7,0

1500

20,5

17,4

20,1

17,7

1000 8,0

1,51

1,35 60

130, 1

145.6

1900

Полученные результаты представлены в табл. 1 и 2.

Как видно из данных, использование маточного раствора в качестве католита позволяет совместить в одном процессе вывод щелочи из алюминатного раствора и возврат ее в последующий технологический раствор. Процесс электродиализа осуществлялся с более высоким выходом по току (88 — 67о ) и с меньшими затратами электроэнергии (1000-1900 кВт ч/т глинозема) при плотностях тока 400 — 1000 А/м . Эффективг ность оборота щелочи, характеризующая степень использования находящейся в обороте щелочи, увеличивалась на 0,08 — 0,12 кг

А 203/кг йа20к по сравнению с прототипом.

В действующей схеме Николаевского глиноземного завода она составляет 0,54 кг

Al20a/кг Иа Ок. Концентрация органических примесей в алюминатном растворе снижалась на - 7, а в маточном растворе — на 15, Следовательно. в оборотном растворе концентрация органических примесей уменьшится на 20, Снижение концентрации органических примесей в технологических растворах позволит улучшить показатели на ряде переделов, в особенности на переделах выкручивания, вb)ïàðки и при отделении 3люминагного раствора от красного шлама, при мокром помоле боксита, Таким образом, предлагаемое техниче5 ское решение позволяет по отношению к прототипу снизить энергетические затраты за счет большей эффективности процесса электродиализа и исключения дополнительного упаривания католита.

Формула изобретения

Способ переработки бокситов, включающий выщелачивание с получением алюми15 натного раствора, электродиализ алюминатного раствора в анодной камере двухкамерного электролизера с катионообменной мембраной с последу)ощим выкручиванием анолита с получением гидроксида

20 алюминия и маточного раствора, подачу в катодную камеру щелочьсодержащего раствора и упаривание католита, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью снижения энергетических затрат, в качестве щелочьсодержа25 щего раствора используют маточный раствор и элект )одиализ ведут при плотности тока 500 — 1000 А/м до достижения в г католите каустического модуля 3,8-4,2.

17753á4

Таблица

Конкретные лричеры выполнения иэобретения бффек иераскол электроКат плит

0нкоц ло то«у, 2 рнолит

Нялряяение, 0

Плотность оборота

Концентрация.г/л ность тока, Д/нт

Катстический

«олуль

Концентрация,г/л

Каустический нойуль

Стелень энергии кбт.ч т А1201 щелочи

55 412О2 кг IIazO„

Ка,П„Л1У, ра эло«ения, 1,54

1,35 60

142,1 151,9

125,5 152,5

144 8 154,0

125,9 154,5

141,6 154,5

I26,8 154 5

5,0

500

0,63 85

1150

80 1600

700

7,0

0,63

8,0

I000

0,66

1700

144,2 153,2

122,6 154,0

5,0

500

0,67

1250

144,2 153,2

121,3 153,5

141,6 154,5

122,6 155.2

7,0

700

1800

0,67

8,0

1000

0,70

2000

bosom

//z5/// CUi70za/

iЫамина/77ныи аастбор

Сб 1./-1.7.2 с а,.дв-<,z

Годроктд аллюминия

МО/77ОМНЮи pacmIap аu А УФ-З/

Глинозем

Составитель Т.Курносова

Техред M.Mîðãåíòàë Корректор А.Долинич

Редактор А.Бер

Заказ 4017 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, /К-35, Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

1,55

1,34 60

1,5I

1,35 61

1,55

1,31 65

1,55

1,30 65

1,51

1,30 65

127 4 61,5 3 41

I42,4 61,5 3,80

124,1 61,0 3,35

140,6 60,8 3,80

127,8 61 4 3,42

140,9 61,0 3,80

128,2 58,6 3,59

147,9 57,9 4,20

121,7 56,4 3,55

143.5 56,2 4,20

123,9 55,9 3,64

142,0 55,6 4,20