Способ декомпозиции алюминатных растворов

 

Изобретение относится к области производства глинозема, а именно к процессу декомпозиции алюминатных растворов. Способ декомпозиции алюминатных растворов включает перемешивание алюминатного раствора при температуре 45-70°С в присутствии затравки гидроксида алюминия и модифицирующей добавки, отделение маточного раствора от гидроксида алюминия. В качестве модифицирующей добавки используют карбонат лития, вводимый в количестве от 0,10 до 0,30% на массу получаемого осадка гидроксида алюминия. Изобретение позволяет получить гидроксид алюминия повышенной крупности. 1 табл.

Изобретение относится к области производства глинозема, а именно к процессу декомпозиции алюминатных растворов.

Известны способы декомпозиции алюминатных растворов при перемешивании с затравочным гидроксидом алюминия в политермическом режиме при температурах 45-70°С (Лайнер А.И. Производство глинозема. - М.: Металлургиздат, 1961, с.255-259). Получаемый гидроксид алюминия содержит фракций -45 мкм до 20-35% и более, что не отвечает современным требованиям электролизного производства. В соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 30558-98 при получении металлургического глинозема с содержанием фракции -45 мкм не более 25% к его модулю добавляют букву "К" - крупнозернистый глинозем.

В качестве прототипа выбран способ декомпозиции алюминатных растворов, включающий введение в пульпу модификатора роста кристаллов - тонкоизмельченного карбоната кальция по патенту США №3906084 от 21.09.71. Этот способ позволяет повысить содержание фракций +45 мкм за счет укрупнения мелких фракций. Однако добавка СаО увеличивает содержание его в виде примеси в металлургическом глиноземе, а накопление соединений кальция в процессе электролиза глинозема негативно отражается на качестве алюминия.

Технической задачей изобретения является получение качественного гидроксида алюминия повышенной крупности.

Решение технической задачи заключается в том, что в способе декомпозиции алюминатных растворов, включающем перемешивание алюминатного раствора при температуре 45-70°С в присутствии затравки гидроксида алюминия и модифицирующей добавки, отделение маточного раствора от гидроксида алюминия, в качестве модифицирующей добавки используют карбонат лития, вводимый в количестве от 0,10 до 0,30% на массу получаемого осадка гидроксида алюминия.

При снижении температуры декомпозиции ниже 45°С добавка карбоната лития практически не влияет на крупность гидроксида алюминия.

При повышении температуры декомпозиции выше 70°С укрупняющее действие карбоната лития практически не проявляется.

При снижении дозировки карбоната лития меньше 0,10% на массу получаемого осадка укрупнение кристаллов более слабое и рост среднего диаметра тонких частиц незначителен.

При увеличении дозировки более 0,30% на массу получаемого осадка существенного роста укрупнения тонких частиц гидроксида алюминия не наблюдается, а лишь возрастает расход дорогостоящего реагента.

Пример конкретного осуществления

Процесс декомпозиции проводили в лабораторных кристаллизаторах на синтетических алюминатных растворах с использованием в качестве затравки промышленного мелкодисперсного гидроксида алюминия.

Гранулометрический анализ кристаллического осадка осуществляли на лазерном гранулометре модели 715.

Пример 1. Алюминатный раствор, содержащий 128,0 г/дм³ Nа₂О, 123,8 г/дм³ Аl₂O₃ смешивали с затравкой - 9,3 г/дм³ мелкодисперсного гидроксида алюминия (затравочное отношение 0,05). После выдержки в течение 4-х часов при температуре 70°С и постоянном перемешивании осадок отделяли от жидкой фазы, промывали водой и определяли гранулометрический состав.

Пример 2 (по прототипу). Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили с добавкой карбоната кальция в количестве 0,048% по СаО к массе полученного после опыта осадка.

Пример 3. Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили в присутствии добавки 0,10% Li₂CO₃ к массе полученного после опыта осадка.

Пример 4. Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили в присутствии добавки 0,160% Li₂CO₃ к массе полученного после опыта осадка.

Пример 5. Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили в присутствии добавки 0,30% Li₂CO₃ к массе полученного после опыта осадка.

Пример 6. Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили в присутствии добавки 0,30% Li₂СО₃ к массе полученного после опыта осадка и при температуре 45°С.

Результаты анализа гранулометрического состава осадков, полученных при декомпозиции алюминатного раствора в примерах 1-6, приведены в таблице.

Из приведенных данных видно, что влияние добавки CaO (пример 2) незначительно повышает крупность гидроксида алюминия по сравнению с примером 1, в котором декомпозицию проводили без добавки минерализатора. Рост среднего диаметра частиц незначителен - с 2,5 до 2,8 мкм.

При декомпозиции алюминатного раствора с добавкой Li₂СО₃ (примеры 4 и 5) укрупнение тонких кристаллов по среднему диаметру составляло 6-7 мкм, что более чем в 2 раза выше, чем в присутствии CaO.

Добавка модификатора роста кристаллов Li₂CO₃ осуществлялась в пределах от 0,10 до 0,30% к массе получаемого осадка гидроксида алюминия.

В предлагаемом способе Li₂СО₃ вводят на стадии декомпозиции, что позволяет улучшить физико-химические свойства гидроксида алюминия и оксида алюминия: уменьшить содержание тонких фракций и после кальцинации получать литийсодержащий глинозем.

Известно применение при электролизе глинозема солей лития в качестве легирующей добавки к электролиту, что улучшает технико-экономические показатели процесса электролиза: повышается производительность электролизеров, снижается удельный расход электроэнергии, анодной массы и фтористых солей.

Преимущество нового технического решения с использованием в качестве модификатора роста кристаллов Li₂СО₃ на стадии декомпозиции алюминатного раствора обеспечивает получение гидроксида алюминия и глинозема с улучшенным гранулометрическим составом по крупности и с легирующей литийсодержащей добавкой, расход которой меньше по сравнению с количеством вводимого литийсодержащего реагента в процессе электролитического получения алюминия.

Формула изобретения

Способ декомпозиции алюминатных растворов, включающий перемешивание алюминатного раствора при температуре 45-70°С в присутствии затравки гидроксида алюминия и модифицирующей добавки, отделение маточного раствора от гидроксида алюминия, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используют карбонат лития, вводимый в количестве от 0,10 до 0,30% на массу получаемого осадка гидроксида алюминия.