Способ выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролизного производства алюминия

 

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к очистке содощелочных растворов газоочистки электролизного производства алюминия от сульфата натрия. Способ выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролизного производства алюминия включает очистку газов от сернистых окислов в скрубберах путем их орошения циркулирующим в системе газоочистки содосульфатным раствором. Часть циркулирующего в системе газоочистки содосульфатного раствора с концентрацией Na₂SO₄ 70-75 г/л и Na₂CO₃- 10-15 г/л после выделения из него фтористых солей подвергают упарке в выпарной батарее до достижения концентрации Na₂SO₄ в упаренном растворе 350-400 г/л, затем в упаренный раствор дозируют соду, расходуемую в технологическом цикле для газоочистки, с доведением концентрации Na₂CO₃ в растворе до 310-350 г/л и с выделением в осадок из раствора безводного сульфата калия в виде беркеита (Na₂CO₃· 2Na₂SO₄) при охлаждении раствора до 40-60° С. Изобретение позволяет снизить теплоэнергозатраты и создать производство безводной беркеитовой соли. 1 ил.

Способ относится к цветной металлургии, конкретно к очистке содощелочных растворов газоочистки электролизного производства алюминия от сульфата натрия.

На практике, в частности на Братском и Красноярском алюминиевых заводах, отходящие газы от электролизеров очищают от примесей окислов серы путем их орошения в скрубберах оборотным раствором соды. При этом в растворе газоочистки накапливается сульфат натрия за счет взаимодействия окислов серы с содой. По мере накопления в растворе газоочистки сульфата натрия до 65-75 г/л и снижения содержания соды до 10-15 г/л часть раствора выбрасывают на шламохранилище. Оставшийся раствор газоочистки восполняют свежим раствором соды. Действующая практика создает серьезные экологические проблемы и приводит к потере соды и сульфата натрия.

Известен способ выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролитического производства алюминия по а.с. СССР № 648518, 05.10.1973, включающий выдержку содосульфатного раствора при глубоком охлаждении с последующим отделением образовавшегося в осадке Na₂SO₄· 10Н₂O и обезвоживание ее, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и чистоты его, раствор предварительно насыщают до содержания в нем сульфата натрия в количестве 40-120 г/л, карбоната натрия в количестве 30-55 г/л и выдержку осуществляют при температуре (+5)-(-3)° С в течение не менее 2 часов.

Способ является сложным в эксплуатации и связан с большими теплоэнергетическими затратами на переделах глубокого охлаждения раствора с выделением в осадок десятиводной глауберовой соли (Nа₂SО₄· 10Н₂О) с последующей ее сушкой. По указанной причине способ не используется на алюминиевых заводах.

Известен также способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевого производства по а.с. СССР № 789302, включающий обработку газов раствором соды и твердых отходов щелочным раствором, осаждение криолита из смешанных растворов, отделение осадка с последующим разделением маточного раствора на две части, одну из которых направляют на обработку отходящих газов, а другую каустифицируют известью с последующей обработкой полученным раствором твердых отходов, после каустификации из раствора кристаллизуют глауберовую соль и выделяют ее с охлаждением раствора до температуры (-5)-(-12)° C.

Способ также не используется на алюминиевых заводах из-за его сложности в эксплуатации и потребности больших теплоэнергетических затрат на процессы глубокого охлаждения растворов с выделением десятиводной глауберовой соли (Na₂SO₄· 10H₂O) и обезвоживания глауберовой соли.

Задачей изобретения является упрощение технологического процесса и коренное снижение теплоэнергетических затрат на очистку соды сульфатного раствора от сульфата натрия.

Техническое решение задачи достигается тем, что в способе выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролизного производства алюминия, включающем очистку газов электролизных корпусов от сернистых окислов методом орошения отходящих газов циркулирующим в системе газоочистки содосульфатным раствором. Часть циркулирующего в системе газоочистки содосульфатного раствора с концентрацией Na₂SO₄ 70-75 г/л и Na₂CO₃ 10-15 г/л после выделения из него фтористых солей подвергают упариванию в выпарной батарее до достижения концентрации Na₂SO₄ 350-400 г/л, а затем в упаренный раствор дозируют соду, расходуемую в технологическом цикле для газоочистки, с доведение концентрации Nа₂СО₃ в растворе до 310-350 г/л с выделением в осадок из раствора безводного сульфата натрия в виде беркеита при охлаждении раствора до 40-60° С.

Пример практического осуществления предлагаемого нового способа очистки содосульфатного раствора от газоочистки электролизных корпусов применительно к Братскому алюминиевому заводу с указанием ожидаемого материального баланса в технологическом цикле приведен в прилагаемой балансовой схеме (см. чертеж).

При снижении концентрации сульфата натрия в упаренном растворе ниже 350 г/л снижается величина выделения сульфата натрия из упаренного раствора при его смешении с содой. При повышении концентрации сульфата натрия выше 400 г/л ухудшается работа выпарной батареи из-за кристаллизации сульфата натрия в выпарном аппарате. При повышении концентрации соды в упаренном растворе выше 350 г/л Na₂O после дозировки соды увеличивается потеря соды с беркеитом. При снижении концентрации соды в упаренном растворе ниже 310 г/л снижается очистка раствора от сульфата натрия. При повышении температуры упаренного раствора на стадии дозировки соды выше 60° С снижается очистка раствора от сульфата натрия. При снижении температуры упаренного раствора ниже 40° С в осадок выделяется глауберовая соль.

Практическая реализация предлагаемого изобретения только на одном алюминиевом заводе мощностью 600 тыс. т алюминия в год позволит ликвидировать экологические выбросы на шламохранилище 18 тыс. т сульфата натрия, освободить завод от штрафных санкций за нанесенный природе экологический ущерб. Взамен с использованием предлагаемого изобретения будет создано на переделе газоочистки безотходное высокорентабельное производство 22000 тыс. т безводной беркеитовой соли, реализуемой на рынке по цене не менее 500 руб. за 1 т.

Формула изобретения

Способ выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролизного производства алюминия, включающий очистку газов электролизных корпусов от сернистых окислов методом орошения отходящих газов циркулирующим в системе газоочистки содосульфатным раствором, отличающийся тем, что часть циркулирующего в системе газоочистки содосульфатного раствора с концентрацией Na₂SO₄ 70-75 г/л и Na₂CO₃ 10-15 г/л после выделения из него фтористых солей подвергают упариванию в выпарной батарее до достижения концентрации Na₂SO₄ 350-400 г/л, а затем в упаренный раствор дозируют соду, расходуемую в технологическом цикле для газоочистки, с доведением концентрации Na₂CO₃ в растворе до 310-350 г/л, с выделением в осадок из раствора безводного сульфата натрия в виде беркеита при охлаждении до 40-60°С.

РИСУНКИРисунок 1