Способ гидрохимической переработки алунита
Использование: при переработке глиноземсодержащего сырья, в частности - алунита. Сущность: сырой или восстановленный алунит обрабатывают оборотным щелочным раствором, отделяют и промывают элунитовый шлам, обескремнивают алюминатный раствор и подвергают его контрольной фильтрации. Раствор упаривают с выделением сульфатных солей и отделяют их от упаренного раствора, последний разбавляют промводой отвального алунитового шлама. Алюминатный раствор подвергают декомпозиции с получением гидроксида алюминия, промводы гидроксида алюминия и маточного раствора, используемого в качестве оборотного щелочного раствора при обработке алунита. Полученный гидроксид алюминия кальцинируют. Промводу гидроксида алюминия с концентрацией 5-35 г/л Ыа20к обрабатывают известью в количестве 4,2 - 17,7 г/л по СаО с получением фосфорсодержащего осадка и подачей его на промывку алунитового шлама путем смешения его с пульпой, имеющей концентрацию жидкой фазы ТО - 30 г/л по Na20K. 7 табл. СО с
СОН)З СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (51)5 С 01 F 7/06
ГОСУДАРСТВЕ ННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ (21) 5003487/26 (22) 25.09.91 (46) 30.08,93, Бюл. М 32 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (72) И.В,Равдоникас, Г.Ç.Насыров, В.M.Ðîâшанов и Е.Г.Кривцова (73) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности (56) Патент Ф РГ М 2345292. кл. С 01 F 7/06, опублик. 1977. (54) СПОСОБ ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ АЛУНИТА (57) Использование: при переработке глиноземсодержащего сырья, в частности— алунита. Сущность: сырой или восстановленный алунит обрабатывают оборотным щелочным раствором, отделяют и промываИзобретение относится к гидрохимическим способам переработки глиноземсодержащего сырья, в частности — алунита, Практическая переработка на глинозем пересыщенных по фосфату натрия алюминатных растворов сопряжена с кристаллизацией фосфата натрия также на стенках технологической аппаратуры и трубопроводов, что вызывает повышенные трудозатраты на чистку аппаратуры с удалением наростов фосфорных солей на шламовое поле.
С использованием метода геохимической корреляции установлено, что фосфор в алунитах содержится в виде минерала фосфосидерита FePO4 2Hz0. В процессе выщелачивания алунита фосфор частично переходит в раствор по реакции:, Ы„, 1838238 А3 ют алунитовый шлам, обескремнивают алюминатный раствор и подвергают его контрольной фильтрации. Раствор упаривают с выделением сульфатных солей и отделяют их от упаренного раствора, последний разбавляют п ром в одой отвального алунитового шлама. Алюминатный раствор подвергают декомпозиции с получением гидроксида алюминия, промводы гидроксида алюминия и маточного раствора, используемого в качестве оборотного щелочного раствора при обработке алунита. Полученный гидроксид алюминия кальцинируют. Промводу гидроксида алюминия с концентрацией 5 — 35 г/л
Иа20к обрабатывают известью в количестве
4,2 — 17,7 г/л по СаО с получением фосфорсодержащего осадка и подачей его на промывку алунитового шлама путем смешения его с пульпой, имеющей концентрацию жидкой фазы 10 — 30 г/л по Иа20к. 7 табл.
FePO42Н2О+3Na0H =
= МазРО4+ Ее{ОН)э+ 2HzO (1)
При степени извлечения фосфора в алюминатный раствор 40,3 от содержания в алуните, содержащем 0,169 мас.g Р205 и удельном расходе сырого алунита на 1 т
А120зпрод. на уровне 7483,7 кг потери едких щелочей за счет выщелачивания фосфора составляют 6,71 кг по йагОк на 1 т продукционного глинозема или около 1,9 тыс.тонн в год по МаОН при годовой мощности по глинозему 220 тыс.т, что является значительной величиной, Данное количество едких щелочей теряется безвозвратно, Цель изобретения — снижение затрат едких щелочей и уменьшение содержания примеси оксида фосфора в продукционном глиноземе.
1838238
Указанная цель достигается тем, что в способе гидрохимической переработки алунита, включающем обработку сырого или восстановленного алунита оборотным щелочным раствором, отделение и промывку 5 алунитового шлама с получением алюминатного раствора и промводы отвального алунитового шлама, обескремнивание алюминатного раствора и контрольную фильтрацию с последующей упаркой и выделением сульфатных солей, отделение их от упаренного раствора, разбавление последнего промводой отвального алунитового шлама и декомпозицию с получением гидроксида алюминия, промводы гидро- 15 ксида алюминия и маточного раствора, направляемого на обработку элунита, кальцинацию гидроксида алюминия с получением продукционного глинозема, согласно изобретению, промводу гидроксида алюми- 20 ния, полученную после декомпозиции алюминатного раствора, с концентрацией 5—
35 г/л по МагО» обрабатывают известью, вводимой в количестве 4,2 — 17,7 г/л по Са0, а полученный фосфорсодержащий осадок направляют в систему промывки алунитового шлама на смешение с пульпой, имеющей концентрацию жидкой фазы 10 — 30 г/л по
МагО .
Выполненными лабораторными исс- 30 ледованиями, результаты которых подтверждены промышленными данными, установлена зависимость содержания оксида фосфора (\/) в прокаленном глиноземе от концентрации фосфора в растворе, поступа- 35 ющем на декомпозицию при переработке алунитового сырья (табл,1), Концентрация основных компонентов в исходном растворе, поступающем на декомпозицию, составила: 100 — 125 г/л МагО», 30 — 50 г!л ЯОз, 40 а» = 2,0 — 2,1; g, мол, К от суммы К+ Na =
=18 — 35.
Резкое увеличение содержания фосфора в глиноземе при концентрации исходного раствора 4,0 — 4,5 г/л РгОв связано с 45 началом кристаллизации ортофосфатэ натрия совместно с гидроксидом алюминия.
При концентрации оксида фосфора в алюминатном растворе сферы декомпозиции менее 4,3 — 4,1 г/л образуется высококаче- 50 ственный глинозем, содержащий менее
0,002 мас. Д РгОь, .
Установлено, что промвода гидроксидэ алюминия, получаемая после декомпозиции алюминатного раствора на стадии промыв- 55 ки водой продукционного гидроксида алюминия, наиболее обогащена фосфатом натрия, по отношению к концентрации
МагО» по сравнению со щелочными алюминатными растворами любой стадии гидрохимической переработки алунита.
Промвода гидроксида алюминия — это слабый щелочной алюминатный раствор с концентрацией 5-50 г/л по МагО» и каустическим модулем 3,9 — 4,1, образующийся при переработке алунитового сырья в количестве около 1 — 2 м на 1 т А!гОзпрод. Конз центрация P20s в промводе 1,5 — 5 г/л.
Массовое соотношение концентраций оксида фосфора и МагО» в промводе гидроксида алюминия в 3 — 4 раза выше, чем в маточном растворе после декомпозиции, что обусловлено растворением выделившегося совместно с гидроксидом алюминия фосфата натрия и десорбцией сорбированного в процессе декомпозиции ортофосфатиона.
Экспериментально установлено, что посредством обработки промводы гидроксида алюминия с концентрацией 5 - 35 г/л по
МагО» известью, вводимой в количестве
4,2 — 17,7 г/л по СаО, фосфор может быть выделен в твердую фазу с одновременной каустификэцией фосфата натрия по реакции:
2Маз Р04 + 3Ca(0 Н)г =
= Саз(РОД)г+ 6МаОН
{2) Одновременно идет реакция образования гидроалюмината кальция:
2МэА!(ОН)4+ ЗСа(ОН)г =
= 3CaO А!гОз 6НгО+ 2МаОН (3) Температура обработки 70 — 90 С, продол>кительность 2 — 4 ч. При более низкой температуре и продолжительности процесс осаждения фосфора протекает неполностью, а при более высокой температуре степень осаждения фосфора не возрастает, но увеличиваются удельные капиталовложения за счет усложнения и увеличения количества аппаратуры.
С помощью кристаллооптического метода исследований и метода электронной микроскопии обнаружено, что осадки, полученные после обработки известью промводы гидроксидэ алюминия, представлены частицами, имеющими плотные внешние оболочки, состоящие в основном иэ гидроалюмината кальция, экранирующие реакционноспособный гидроксид кальция, находящийся в центре частиц, от окружающего раствора. Фосфат кальция располагается, главным образом, во внутренней сфере частиц. Благодаря этому при глубоком осаждении фосфора до концентрации
0,05 — 0,2 г/л РгОц в конце процесса не идет диффузия фосфат-иона к центру частицы из1838238
20 за низкой концентрации фосфат-иона и изза наличия защитного слоя гидроалюмината кальция, В результате не происходит полного эффективного использования реагента, а полученный фосфорсодержэщий осадок содержит значительное количество глинозема (4 — 7 мас. ).
Исследованиями установлено, что при обработке фосфорсодержащего осадка, полученного посредством обработки известью промводы гидроксида алюминия, слабым алюминатным раствором с концен. трацией 10 — 30 г/л по йагО», содержащим фосфат натрия, идет обменное взаимодействие гидроалюмината кальция, содержащегося в осадке, с фосфатом натрия, присутствующим в растворе, в результате которого алюминий из осадка переходит в раствор, а фосфор из раствора идет в осадок с одновременной каустификацией фосфата натрия по реакции;
ЗСаО А!гОэ БН О + 2йагР04 =
= Саз(Р04)г + 2NaAI(OH)4+ 4NaÎH (4) Этот процесс сопровождается разрушением плотных оболочек гидроалюминатэ кальция на частицах фосфэтного осадка, в результате чего начинается эффективная диффузия фосфат-иона из раствора к центру частиц, представленному реакционноспособным гидроксидом кальция, с образованием фосфата кальция по реакции (2). При этом существенно возрастает степень полезного использования извести, снижаются до минимальной величины потери алюминия с фосфорсодержащим осадком, увеличивается количество фосфора в осадке и
:образуется дополнительное количество едких щелочей.
Определяющее значение для эффективного протекания реакций осаждения фосфора (2), (4) имеет количество вводимой извести и концентрация едких щелочей в сфере реакций.
Температура обработки фосфорсодержащего осадка слабым алюминатным раствором 50 — 90 С, продолжительность 4—
12 ч.
Целесообразно осуществлять обработку фосфорсодержащего осадка, полученного после обработки известью промводы гидроксида алюминия, слабым алюминатным раствором, содержащим фосфат натрия, посредством направления осадка или пульпы в систему промывки алунитового шлама. В технологии производства глинозема обычно осуществляют шестикратную противоточную промывку алунитового шлама с подачей воды нэ промывку в послед25
55 нюю стадию и сгущен ного алунитового шлама — в первую. Жидкая фаза шламовой пульпы имеет на разных стадиях промывки, соответственно, различную концентрацию
ИагО» от 60 до 1,5 — 2 г/л и концентрацию
P20s, соответственно массовому соотношению концентраций P205. Na20» =0,03 — 0,04, каустический модуль 2 — 2,2. Целесообразно направлять фосфорсодержащий осадок (или пульпу) s третью — четвертую стадии промывки алунитового шлама, имеющие концентрацию жидкой фазы 10 — 30 г/л по
Мэ20», Таким образом осуществляется вывод всего количества фосфора, поступающего в алюминатный раствор при выщелачивании алунита, из гидрохимического цикла получения глинозема. Причем около 55 общего количества осажденного фосфора выводится на стадии обработки известью промводы гидроксида алюминия, а около 45 — на стадии взаимодействия фосфорсодержащего осадка с жидкой фазой пульпы в системе промывки алунитового шлама, Осуществление вывода фосфора иэ щелочных алюминатных растворов гидрохимического цикла получения глинозема из алунита приводит к установлению новых, более низких, чем в известном способе, концентраций оксида фосфора в растворах на всех стадиях технологического процесса. При этом на декомпозицию алюминатного раствора поступает раствор с концентрацией Pz05 менее 4 г/л, что ниже предела его насыщения фосфатом натрия. Исключение насыщения растворов фосфатом натрия обеспечивает гарантированное получение высококачественного глинозема с содержанием оксида фосфора (\/)менее 0,002 мас, .
В результате каустификации фосфата натрия по реакциям (2), (4) образуется 3 моля На О» на 1 моль оксида фосфора. содержащегося в конечном фосфорсодержащем осадке, направляемом совместно с отвальным алунитовым шламом на шламовое поле.
При степени извлечения фосфора в раствор иэ алунита 41,2 может быть регенерировано, согласно изобретению. 6,2 кг
Иа20» на 1 т А1203прод или около 1800 т NaOH в год при минимальных потерях алюминия, составляющих около 0,07 кг А120з на тонну продукционного глинозема, и затрате около
1800 т СаО в год при годовой мощности по глинозему 220 тыс.т. При оптовых ценах на известь и едкий натр, соответственно 34,5 и 345 руб. эа 1 т годовой экономический эффект от снижения потерь едких щелочей составит 559 тыс.руб. Дополнительный экономический эффект будет получен за счет
1838238 снятия штрафов за повышенное содержание фосфора в глиноземе, составивших только за
4 месяца 1991 г. около 210 тыс,руб., по отсчетным данным Гянджинского глиноземного комбината, или около 600 тыс,руб, в год, Общий годовой экономический эффект составит около 1,1 млн.руб.
Выбор заявляемых параметров процесса обработки известью промводы гидроксида алюминия, полученной после декомпозиции алюминатного раствора, а именно — концентрация NazO» 5 — 35 г/л и количество вводимой извести 4,2 — 17,7 г/л
СаО, обусловлен тем, что при концентрации более 35 г/л по NazO» резко снижается степень осаждения фосфора, соответственно уменьшается количество регенерированных едких щелочей и возрастают потери алюминия с фосфорсодержащим осадком, при этом получают продукционный глинозем с повышенным содержанием оксида фосфора; нижний предел концентрации
Na2O» — 5 г/л обусловлен нижним пределом концентрации промводы гидроксида алюминия, образующегося в производственном цикле гидрохимической переработки алунита. При дозировке извести более 17,7 r/л резко возрастают потери алюминия с фосфорсодержащим осадком, в то время как степень осаждения фосфора возрастает незначительно, при дозировке извести менее 4,2 г/л по СаО снижается степень осаждения фосфора. так же как и количество фосфора, выведенного из растворов гидрохимического цикла получения глинозема, и уменьшается количество регенерированных едких щелочей, а получаемый глинозем загрязнен оксидом фосфора сверх допустимых норм.
Выбор заявляемых параметров процесса смешения фосфорсодержащего осадка в системе промывки алунитового шлама с пульпой, имеющей концентрацию жидкой фазы 10 — 30 г/л по МагО», обусловлен тем, что при концентрации менее 10 г/л по NazO» фосфор не осаждается из раствора, а количество алюминия, присутствующее в осадке, не снижается, в связи с чем возрастают потери глинозема, уменьшается количество регенерированных едких щелочей и образуется глинозем, загрязненный оксидом фосфора; при концентрации более 30 г/л NazO» практически не идет взаимодействие гидроалюмината кальция, присутствующего в фосфорсодержащем осадке, с фосфатом натрия, но происходит образование дополнительного количества гидроалюмината кальция, в результате чего резко возрастают потери алюминия с фосфорсодержащим осадком, уменьшается количество регенерированных едких щелочей и образуется глинозем, загрязненный оксидом фосфора выше допустимых норм его содержания.
5 При концентрации промводы гидроксида алюминия 5 — 35 г/л по NazO», количество вводимой извести на обработку промводы
4,2 — 17,7 г/л по СаО, а также при направлении полученного фосфорсодержащего осад10 ка в систему промывки алунитового шлама на смешение с пульпой, имеющей концентрацию жидкой фазы 10 — 30 г/л по ИагО„из гидрохимического цикла получения глинозема выводится практически весь фосфор, 15 поступающий в алюмосиликатный раствор в процессе выщелачивания алунита. При этом устанавливается более низкий уровень концентрации оксида фосфора в и роизводственных растворах, далекий от
20 уровня насыщения фосфатом натрия, а получаемый глинозем содержит менее
0,002 мас. РрОк одновременно производится каустификация фосфата натрия с получением едкой щелочи в количестве около
25 5,2 — 6,2 кг по Na20» на 1 т продукционного глинозема.
Экономический эффект от снижения потерь едких щелочей и уменьшения содержания оксида фосфора в глиноземе около
30 1,1 млн. руб. в год при годовой мощности по глинозему 220 тыс.т, Дополнительный экономический эффект- от снижения затрат на чистку технологической аппаратуры.
Заявляемое техническое решение отли35 чается от прототипа тем, что осуществляют вывод всего количества фосфора, поступающего в алюминатный раствор при выщелачивании алунита, из гидрохимического цикла переработки алунита в два этапа: сна40 чала — посредством обработки промводы гидроксида алюминия известью при определенной концентрации промводы и дозировке извести, причем одновременно с фосфором на данном этапе в осадок пере45 ходит некоторое количество алюминия в виде гидроалюмината кальция, а затем— посредством обработки фосфорсодержащего осадка, полученного на первом этапе, промводой отвального алунитового
50 шлама в системе его промывки при определенной концентрации жидкой фазы пульпы, в процессе та ой обработки алюминий из осадка переходит в раствор, а фосфор иэ раствора — в шлам. Посредст55 вом осаждения фосфора гидроксидом и гидроалюминатом кальция осуществляется каустификация фосфата натрия, в результате которой регенерируется около 90 едких щелочей, затрачиваемых на выщелачивание фосфора из алунита, 1838238
Путем выведения фосфора из гидрохимического цикла переработки алунита понижают концентрацию фосфора во всех растворах ниже уровня растворимости фосфата натрия. При этом получают глинозем, не загрязненный оксидом фосфора, и исключают зарастание технологической аппаратуры фосфатом натрия, В способе по прототипу безвозвратно теряются едкие щелочи, затрачиваемые на выщелачивание фосфора из алунита. Концентрация фосфора в технологических алюминатных растворах находится на предельном уровне растворимости фосфата натрия в условиях процессов декомпозиции и выпарки, а получаемый глинозем загрязнен фосфатом натрия (оксидом фосфора) из-за кристаллизации фосфата натрия совместно с гидроксидом алюминия в процессе декомпозиции алюминатного раствора.
Пример ы. В установившемся равновесном процессе для получения 1000 xr продукционного глинозема переработали
7483,7 кг сырого алунита с содержанием
18,2 А120з:1,4 Ма20; 3.5 К20;.19% $0з;
44% $102: 6,5 Н20сввэ, 0,4 Н2Овнешн, 0,169 Р205; 6,83% проч, Сырой алунит подвергли сухому размолу, обжигу при температуре 500 — 520 С для дегидратации алунитовой руды с последующим восстановлением при температуре
550 — 560 С элементарной серой, получив
6159,8 кг восстановленного алунита с содержанием 22,1 А120з; 10 $0з; 53,57; SlOz;
1,7 МагО; 4,2 К20; 0,206 Р205; 8,29 проч, Далее обработали алунит при температуре 50- 55 С в течение 2 ч 23,7 м оборотного щелочного раствора с концентрацией
124,5 г/л по Ма20», 3,52 г/л Р205; каустический модуль — 3,99. Оборотный оаствор приготовлен смешением 21,33 м маточного раствора после декомпозиции с концентрацией 3,83 r/ë P20g и 2,37 м раствора после конверсии сульфатных солей едким кали с концентрацией 0,71 г/л P20s, полученными в предыдущем цикле переработки алунита.
В процессе выщелачивания фосфор, содержащийся в восстановленном алуните в вг де фосфосидерита (FeP04), взаимодействует с едкими щелочами по реакции (1), Степень извлечения фосфора в алюминатный раствор составила 41,2 . а потери едких щелочей на извлечение фосфора — 6,9 кг по Ма20» кгна 1 т продукционного глинозема, Пульпу после выщелачивания разделили с помощью гидросепаратора на илистую и песковую фракции. Песковую фракцию от5
45 фильтровали на наливном фильтре и подвергли промывке водой на фильтре. Илистую фракцию направили на сгущение.
Полученный алюминатный раствор подвергли обескремниванию при температуре
100 — 105"С в течение 6 ч в присутствии затравки белого шлама. Получили 20,2 м обескремненного алюминвтного раствора, содержащего 100 г/л Na20», 83,5 г/л А120з, 69,1 г/л $0з; 3,46 г/л P20s, Сгущенный алунитовый шлам поступил с систему шестикратной противоточной промывки в промывателях, где на первую стадию поступает сгущенный шлам, а на шестую — вода для промывки, На каждой стадии шестикратной противоточной промывки пульпа содержит около 9,8 м жидкой фазы с концентрацией около 55 г/и по МагО» на первой стадии и около 1,6 г/л Na20»вЂ” на последней с промежуточной концентрацией Naz0» от 55 до 1,6 г/л на остальных стадиях промывки шлама. Жидкие фазы пульп системы промывки алунитового шлама содержат, как и алюминатный раствор, фосфат натрия, т.к. они являются разбавленным до различной степени алюминатным раствором, изначально присутствовавшим в жидкой фазе сгущенного алунитового шлама, На третью стадиЮ промывки с концентрацией жидкой фазы 15 г/л по NazO;
12,3 г/л AI20a; 0,51 г/л Р205 (объем 9.8 м ) подали пульпу фосфорсодержащего осадка, полученную обработкой известью промводы гидроксида алюминия в предыдущем цикле. Количество жидкой фазы добавленной пульпы — 1 м, ее концентрация: 27,4 г/л з
Ма20» . 9.5 г/л А!20з; 0,14 г/л Р20ь. Количество твердой фазы добавленной пульпы
14,02 кг. содержание массовых долей:
53,7 СаО: l7,6 P20s 5% А120з; 14,4 п.п,п. (1000 С); 5,7 проч. Совместно с алунитовым шламом фосфорсодержащий осадок обрабатывали слабым алюминатным раствором, содержащим фосфат, в течение
6 ч на данной стадии промывки при температуре 55 С. Концентрация жидкой фазы пульпы алунитового шлама после взаимодействия с фосфорсордержащим осадком
16,3 г/л Ма20» 12,1 г/л А!20з; 0,26 г/л P20g (объем — 10,8 м ъ Далее фосфорсодермащий осадок совместно с алунитовым шламом поступил на остальные стадии промывки (четвертую-шестую). В результате получили
4450,3 кг твердой фазы отвального шлама, в том числе — 4435,8 кг отвального алунитового шлама с содержанием 7,8 AtzOg; 1,87;
Ма20; 0,87ь К20; 0,29 $0з; 74,47 Si02;
3,1 Н20свяэ 0,168 Р205; 11,64 проч, а также — 14,5 кг конечного фосфорсодержа1838238
12 щего осадка с содержанием 55,4 СаО;
33,8 PzOs; 0,5 AlzOa; 5,77 п,п,п.; 5,6,(, проч. (к прочим относятся диоксид кремния, окислы щелочных металлов и др.), Потери глинозема с фосфорсодержащим осадком 5 составили 0,08 кг на 1 т Alz03npog. Шлам направили на шламовое поле в виде пульпы, содержащей 5,52 м жидкой фазы с концентрацией 1,6 г/л МагО», 0,04 г/л PzOs. После промывки получили 10,8 м промводы от- 10 вального алунитового шлама с концентрацией 58 г/л МагО», 1,52 г/л Р205.
В системе промывки алунитового шлама имеет место взаимодействие гидро.: алюмината кальция, содержащегося в 15 оборотном фосфорсодержащем осадке, с фосфатом натрия, присутствующим в жидкой фазе пульпы, по реакции (4) с образованиеМ фосфата натрия и регенерацией
20 алюминия, присутствовавшего в осадке, а также — с образованием едких щелочей. Кроме того в результате разрушения плотных пленок гидроалюмината кальция идет взаимодействие избыточного гидроксида кальция, находящегося в центре частиц. 25 фосфорсодержащего осадка, с фосфатом натрия по реакции (2), Количество едких щелочей, образовавшихся в системе промывки алунитового шлама по реакциям (2), (4), составило 3 кг по Ма20». Количество выделенного из раствора фосфора -45,3 от общего количества фосфора, содержащегося в конечном фосфорсодержащем осадке, направляемом на шламовое поле совместно с
40 алунитовым шламом.
Алюминатный раствор упарили до концентрации 150 г/л по Ма20», получив
13,07 м упаренного раствора с концентрацией 5,2 г/л PzOs и 1340 кг, по сухому, сульфатных солей калия, натрия с влажностью около 20 мас. (сульфатные соли отделили от упаренного раствора сгущением с последующей фильтрацией на барабанном вакуум-фильтре). Фосфат натрия не кристаллизуется с сульфатами в процессе упарки и отделения сульфатных солей, т.к. концентрация фосфата натрия ниже уровня его растворимости в упаренном растворе при температуре отделения сульфатных сопературе 5О С. Получили 1275,1 r продукционного сульфата калия с содержанием
0,01 PzOs и 2,37 м раствора после конверсии с концентрацией 147,5 г/л Nez0», 0,71 г/л PzOs, который использовали на стадии выщелачивания алунита. лей (75ОС). Содержание Р205 в сульфатных 50 солях — 0,14 мас. .
Сульфатные соли калия, натрия направили на двухстадийную противоточную конверсйю раствором едкого кали при темУпаренный раствор разбавили промводой отвального алунитового шлама, получив
23,9 м раствора с концентрацией 108,2 г/л
МагО», 3,53 г/л Р 05, который направили на декомпозицию. Декомпозицию провели в течение 70 ч при постепенном охлаждении раствора до температуры 40 — 45 С. В процессе декомпозиции не происходит кристаллизация фосфата натрия совместно с гидроксидом алюминия, т.е, концентрация фосфата натрия в растворе ниже уровня растворимости при температуре процесса декомпозиции. Выделившийся гидроксид
Ъ алюминия отделили сгущением с фильтрацией сгущенной пульпы на барабанном фильтре. Осадок промыли на фильтре 1 м воды. Получили 1525,7 кг продукционного гидроксида алюминия, после кальцинации которого образовалось 1000 кг продукцион- . ного глинозема с содержанием AlzOa — 997;
Р205 — 0,0015 мас, . Продукционный глинозем не загрязнен оксидом фосфора выше допустимых норм.
После отделения тидроксида алюминия получено 21,33 м маточного раствора с концентрацией около 122 г/л по Ма20», 3,83 г/л
PzOs, который направили на выщелачивание алунита.
После промывки гидзооксида алюминия образовалось около 1 м промводы гидроксида алюминия с концентрацией 24,2 г/л
NazO», 10,2 г/л AI2Oa, 2,6 г/л PgOs (каустический модуль — 3,9).
Промводу гидроксида алюминия обработали известью при температуре 80 С в течение 2 ч. Количество введенной извести составило 8,04 г, в пересчете на СаО, что соответствует дозировке 3,09 кг СаО на
1 кг PzOs в промводе. После обработки жидкая фаза пульпы имеет концентрацию
27,4 г/л Ма20», 9,5 г/л АЬОз; 0,14 г/л Р205 (каустический модуль 4,74). Содержание массовых долей в твердой фазе пульпы:
53,7 СаО; 17,6 Р205; 57ь А!20з; 14,4 п.п,п,: 5,7 проч,. количество твердой фазы — 14,02 кг. В процессе обработки известью промводы гидроксида алюминия происходит осаждение фосфора и алюминия по реакциям (2), (3). Степень осаждения фосфора — 94,6 от содержания в исходной промводе гидроксида алюминия или 54,7 от общего количества фосфора, удаленного на шламовое поле в составе отвального алунитового шлама в виде конечного фосфорсодержащего осадка. Количество осажденного алюминия 0,7 кг по
AbOa. Одновременно происходит каустификация фосфата натрия, в результате которой образовалось 3,2 кг едких щелочей по
Ма20», 13
1838238
Пульпу, полученную после обработки известью промводы гидроксида алюминия. в составе которой находится фосфорсодержащий осадок, направили в систему промывки алунитового шлама последующего цикла переработки алунита на смешение с пульпой, содержащей в жидкой фазе 15 г/л
Ма20».
Таким образом посредством обработки известью промводы гидроксида алюминия с последующим направлением полученного фосфорсодержащего осадка в систему промывки алунитового шлама, выделили в твердую фазу и удалили в составе отвального алунитового шлама более 90 фосфора от его количества, поступившего в алюминатный раствор при выщелачивании алунита.
Установившиеся концентрации оксида фосфора в технологических растворах всех стадий гидрохимической переработки алунита ниже уровня растворимости фосфата натрия. Благодаря этому фосфат натрия не кристаллизуется ни в процессе декомпозиции, ни на стадии упарки и сгущения сульфатных солей, что имеет место в способе по прототипу. Получаемый глинозем не загрязнен оксидом фосфора выше допустимых норм его содержания. Образуются едкие щелочи в количестве около 6,2 кг на 1 т
А120зпрод. по Ма20» или около 1800 т в год по
NaOH при годовой мощности по глинозему
220 тыс.т. которые теряются безвозвратно в способе по прототипу.
В табл.2 для дополнительного пояснения приведен баланс распределения фосфора в описанном выше примере переработки алунита на 1т продукционного глинозема.
Далее осуществляли переработку алунита, аналогично вышеописанному примеру. В отличие от вышеописанного примера, промвода гидроксида алюминия содержит различное количество оксида фосфора (5—
1,5 г/л Р205). Промводу обработали известью, вводимой в различных количествах от
18.5 до 3 г/л по СаО, в тех же условиях, Результаты представлены в табл.3, 4. При количестве вводимой извести более 17,7 г/л возрастают в 5 раз потери глинозема с конечным фосфорсодержащим осадком, при количестве извести менее 4,2 г/л по СаО резко снижается степень осаждения фосфос ра иэ промводы гидроксида алюминия, а получаемый глинозем загрязнен оксидом фосфора выше допустимых норм. При количестве извести 17,7 — 4,2 г/л по СаО получают глинозем с содержанием оксида фосфора менее 0,002 мас., потери глинозема с конечным фосфорсодержащим осадком, удаляемым на шламовое поле, составляют незначительную величину 0,06—
0,10 кг на 1 т AI203npog. а на стадии обработки известью промводы гидроксида алюминия регенерируется 2 — 6 кг Ма20» на 1 т
А120зпрод
5 Кроме того осуществляли переработку алунита, аналогично вышеописанному примеру, в отличие от которого промвода гидроксида алюминия при той же концентрации оксида фосфора содержит различное
10 количество Ма20» от 5 до 45 г/л (a„= 3,9), Дозировка извести на обработку промводы гидроксида алюминия также составила .8,04 г/л по СаО. Результаты, представленные в табл.5, свидетельствуют о том, что
15 при концентрации более 35 г/л МагО» равновесие реакции (1) начинает смещаться влево, при этом активизируется реакция образования гидроалюмината кальция и резко возрастают потери алюминия с ко20 нечным фосфорсодержащим осадком.
Степень осаждения фосфора резко снижается, а получаемый глинозем загрязнен оксидом фосфора. При концентрации 5—
35 г/л степень осаждения фосфора состав25 ляет 82 — 96 от содержания в промводе гидроксида алюминия, а потери алюминия с конечным фосфорсодержащим осадком составляют минимальную величину, При концентрации промводы 5 — 35 г/л
30 по ма20» получаемый глинозем не загрязнен оксидом фосфора.
В качестве дополнительного примера промводу гидроксида алюминия с концентрацией 45 г/л Ма20», 2,6 г/л Р205 (обьем—
35 1 м ) разбавили водой до концентрации з
35 г/л по Ма20». В разбавленную промводу ввели 6,2 г/л СаО и далее осуществили технологический процесс, аналогично вышеописанному примеру переработки алунита.
40 Степень осаждения фосфора из промводы составила 82,5%, потери глинозема с конечным фосфорсодержащим осадком — 0,08 кг на 1 т А120з, массовая доля оксида фосфора в продукционном глиноземе менее 0,002, 45 количество регенерированной едкой щелочи — 6,2 кг по Ма20 на 1 т продукционного глинозема.
Аналогично вышеописанному примеру осуществили переработку алунита с обра50 боткой известью промводы гидроксида алюминия с исходной концентрацией 24,2 г/л
Ма20», 10,2 г/л А120э: 2.6 г/л Р20ь в тех же условиях, соответственно, получив пульпу, содержащую 1 м жидкой фазы с концентра55 цией 27,4 г/л Ма20», 9,5 г/л А120э; 0,14 г/л
P20g и 14,02 кг твердой фазы фосфорсодержащего осадка с содержанием 53,7 СаО;
17,6 Р20в; 5,0 А120э; 14,4 n.ï.ï.; 5,7 проч. Полученный фосфорсодержащий осадок направили в виде пульпы в систему
1838238
10
Таблица 1
Зависимость содержания оксида фосфора в глиноземе от концентрации Р20в в растворе, поступающем на декомпозицию промывки алунитового шлама на смешение с пульпой, имеющей в отличие от вышеописанного примера, различную концентрацию жидкой фазы от 5 до 35 г/л по Na20». Полученные результаты, представленные в табл.б, 7, свидетельствуют о том, что концентрация менее 10 г/л по йа20»фосфор не переходит из раствора в осадок, при этом достигаемая степень осаждения фосфора недостаточна для получения высококачественного глинозема. Получаемцй глинозем загрязнен оксидом фосфора до содержания 0,004 мас.%, а количество регенерированных едких щелочей резко снижается, При концентрации более 30 г/л по NazO» фосфор также не осаждается из раствора, но происходит дополнительное обогащение фосфорсодержащего осадка алюминием, в результате чего потери алюминия с конечным фосфорсодержащим осадком возрастают до 1,3 кг на 1 т продукционного глинозема. Получаемый глинозем загрязнен оксидом фосфора, а количество регенерированных едких щелочей также резко снижается. При концентрации 10 30 г/л по йарО» образуется продукционный глинозем с содержанием оксида фосфора менее
0,002 мас.%, потери алюминия с фосфорсодержащим осадком составляют минимальную величину, а количество регенерированных едких щелочей составляет 5,2 — 6,2 кг по
NazO» на 1 т продукционного глинозема, Таким образом, заявляемое техническое решение поз вол яет умен ь шить содержание оксида фосфора в продукционном глиноземе за счет выведения фосфора, поступающего в алюминатный раствор при выщелачивании алунита, из гидрохимического цикла получения глинозема, а также снизить затраты едких щелочей за счет регенерации едких щелочей, затрачиваемых на извлечение фосфора из алунита в алюми5 натный раствор, количество которых составляет значительную величину, что обусловлено специфическими свойствами алунитового сырья.
Формула изобретения
Способ гидрохимической переработки алунита, включающий обработку сырого или восстановленного алунита оборотным щелочным раствором, отделение и промывку
15 алунитового шлама, обескремнивание алюминатного раствора и контрольную фильтрацию с последующей упаркой и выделением сульфатных солей, отделение их от упаренного раствора, разбавление по20 следнего промводой отвального алунитового шлама и декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроксида алюмиHNA, промводы гидроксида алюминия и маточного раствора, используемого в качестве
25 оборотного щелочного раствора при обработке алунита, кальцинацию гидроксида алюминия с получением продукционного глинозема. отличающийся тем, что, с целью снижения затрат едких щелочей и
30 уменьшения содержания примеси оксида фосфора в продукционном глиноземе, промводу гидроксида алюминия с концентрацией 5 — 35 г/л NEO» обрабатывают известью в количестве 4,2 — 17,7 г/л по СаО с получени35 ем фосфорсодержащего осадка и подачей его на промывку алунитового шлама путем смешения с пульпой, имеющей концентрацию жидкой фазы 10 — 30 г/л по йагО».
1&38238
Таблица 2
Баланс распределения Р205 в процессе гидрохимической переработки алунита предлагаемым способом на 1 т А!20эпрод.
P 08
Количество. кг/м
Наименование статей
Содержание,, г/л
Распределение, Количество, кг.
Поступило
7483,7
Получено
4435,8
5,52
14,50
1000,00
1275,10
Сырой алунит, кг
100
12,72
0,169
Твердая фаза алунитового шлама, кг
Жидкая фаза алунитоваго шлама, м з
Фосфорсодержащий осадок, кг
Механические потери на выпарке
Продукционный глинозем, кг
Продукционный сульфат калия, кг
С мма:
Таблица
Влияние количества извести, вводимой на обработку прамводы гндроксида алюминия, на показатели гидрохимнческой переработки алунита
I:oëè÷åñòâî Ла 0 образовавшегося при обработке известью промводы гидроксида алюминия, кг на 1 т
Al 0
Пример
Количество вводимого
Са0, г/л
Степень осаждения P 0 из промводы гидроксида алюминия, ь от содержания в промводе
Количество Al 0
s образовавшемся
ФосФорсолержащем осадке, кг на 1 т
Al 0
Потери А1 0 с конечным ФосФорсодерыацим осадком, кг на
1тЛ10
Нассовая доля P О в продукционном гли» ноземе, ь
18,5
17,7
13,0
9,5
5,9
4,2
3>0
Менее 0,002 н
ll
II
II
II
О, 004
Т абли ца 4
Химический состав осадков и концентрация растворов к примерам 1-7 (табл.3) ФосФорсодержащий осадок после обработки известью промводы гидроксида алюминия
Нассовая концентрация промводы гидроксмда алюминия после обработки известью, г/л
""1" " :
Пример
Массовая концентрация
P 0, г/л в исходной промводе
Масса, кг Содержание массовых долей, 2
I5г,2 3,6
15,9 2,7
17, 1 3.4
17, 2 4, 5
18,1 6,1
19,0 6,9
19,7 6,5
60,4
61,2
59,7
58,0
55,7
54,2
54,2
15,5 5,3
15,0 5,2
14,4 5,4
14е3 8,8
13,9 6;0
13,6 6,0
2
4
6
5,0
5,0
4,0
3 0
2,0
1,5
1,5
93,0
91,4
93,0
94,0
95,0
97,3
72,7
30,57
28,84
21,70
16,38
10,51
7,69
5,53,10 ,78 ,74 ,74 ,64 ,53 ,36
0,50
0,10
0,09
0,0>
0,06
0,06
0,05
0,168
0,03
32,8
0,0015
0,01
6,1
6,0
4,9
3.7
2,5
1,9
1,4
30,3
30,2
29,1
27,9
26,7
26,1
25,6
7,48
0,20
4,75
0,15
0,01
0,13
12 72
8.1
9,4
9,5
9,5
9,6
9, 7 :
9,8
58,8
1,6
37,3
1,2
0,1
1,0
100
0,35
0,43
O,28
0,18
0,10
0,04
0,41
1838238
19
Таблица 5
Влияние концентрации 1чагО» в промводе гидроксида алюминия при обработке известью на показатели гидрохимической переработки алунита
Массовая концентрация исхо ной и омво ы, г)л
Степень осаждения Рг05, от содержания в промводе гидроксида алюминия
Количество
AI20g в конечном фосфорсодержащем осадке, кг на
1 т А120зпрод
Количество
А!20з в промежуточном фосфорсодержащем осадке, кгна 1т
А120з
А120з
ЙагОк менее 0,002 и
0,004 таблица 6
Влияние концентрации Иа 0 в жидкой фазе пульпы системы промывки алунитового шлама при смешении с фосфорсодержащии осадком на показателе гидрохииической переработки алунита
Пример Массовая концентрация жидкой фазы алунитового шлака до сиешения с осадкои
Количество Р О в конечном фосфорсодержацеи осадке> а от перешедшего s раствор при выцелачивании алунита
Количество регенерированных едких щелочей> кг la 0 на
1 т Al О прод.
Массовая доля
P О в продукционном глиноземе, Ф
Al 0 PО в системе общее проиывки алунитово
ro шлама
Иа 0 на стадии обработки промводы известью
0,004
Менее 0,002
3,2о о,оо
1> 95
3,оо
2,03 о,оо
l!
>!
I!
I °
>! о, о04
Т абли ца 7
Химический состав осадков и концентрации растворов к примерам 8-12 (табл.б) Массовая концентрация жидкой фазы пульпы алунитового щпаиа после взаимодействия с фосфорсодержацин осадком, г/л
Пример Конечный фосфорсодержаций осадок, полученный в системе проиывки алунитового шлама кг Содержание иассовых долей, . ."...f. ."Г" 1
55,4 32,7 0,6
55,3 27,6 2,6
53,6 16,4 8,7
Масса, А10 Р0
Иа 0 проч п.n.n
7,07
11,79
21,97
29,95
34,30
Составитель Л, Абрамова
Редактор С. Кулакова Техред М,Моргентал Корректор О. Кравцова
Заказ 2897 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного. комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород. ул.Гагарина. 101 в
11
1 г в
1О
11
5
5,0
10,0 го;0 зо,о
35,0
14, 14
14,13
l 4,51
14> 53
15,00
4,1
8,2
16 5 г4,7
28,8
2,1
6,3
10,5
14,8
19,0
0,17
0,34
0,69
l,o3
1,20
96,0
95,0
94,4
82,5
39,8
46,9
75,4
90,6
76 5.
46,9
12,9
8,2
5,7
8,7
l5 б
0,07
0,07
0,08
0,08
0,50
7,В
6,î
5,8
5,7
0,68
0,69
0,70
0,72
1,10
3,ã0
5,15
6,20
5>23
3,2о
4,60
В,37
l 5,91
23,32 г6,96
Массовая доля Р208 в продукционном глиноземе, 0,17
О,18
0,43 о,во
1,10
