Способ получения глинозема

Способ относится к области цветной металлургии, конкретно к переработке бокситов, состоящих в основном из тригидрата оксида алюминия с низким содержанием оксида кремния. Способ включает смешение боксита с частью оборотного щелочно-алюминатного раствора и его выщелачивание в две стадии. На первой стадии выщелачивание полученной суспензии ведут при температуре 95-110°С и концентрации каустической щелочи 200-260 г/л с дозировкой боксита на 20-70% выше против требуемой для получения равновесного каустического модуля в указанных условиях выщелачивания, шлам отделяют от алюминатного раствора, смешивают шлам с бокситом и оставшейся частью оборотного раствора и выщелачивают полученную суспензию при температуре 150-250°С и концентрации каустической щелочи 160-220 г/л на второй стадии с дозировкой оборотного раствора, обеспечивающей получение каустического модуля в конечном алюминатном растворе на 0,03-0,1 единиц выше его равновесного уровня в указанных условиях выщелачивания. Отделяют шлам от алюминатного раствора, шлам промывают, алюминатный раствор подвергают разложению с получением гидроксида алюминия и маточного раствора. Маточный раствор упаривают и получают оборотный щелочно-алюминатный раствор. Изобретение позволяет повысить эффективность процесса Байера.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема по способу Байера.

Известен способ обработки боксита, состоящего из тригидрата глинозема с низким содержанием реакционноспособного диоксида кремния по патенту Франции WO 9630305 от 03.10.1996, включающий обработку боксита после измельчения путем выщелачивания при атмосферном давлении (по Байеру), отличающийся тем, что предварительно, перед выщелачиванием, сырье подвергают обескремниванию или предварительному обескремниванию в течение не менее 30 минут при температуре не выше 108°С в присутствии части отработанного раствора с отношением оксида алюминия и оксида натрия в пределах 0,5-0,7, содержащим щелочь 180-220 г/л, и подвергают вторичному или последующему обескремниванию не менее 2-х часов при температуре не выше 108°С с использованием всего количества суспензии, образующейся при выщелачивании боксита с отношением оксида алюминия к оксиду натрия 1,05-1,17. Перед этим содержание едкого натра в суспензии доводят до 140-180 г/л путем ее разбавления.

Основным недостатком указанного способа является неполное извлечение оксида алюминия из боксита при его выщелачивании, гидролитические потери оксида алюминия из алюминатного раствора на стадии сгущения и промывки красного шлама и низкая степень выделения оксида алюминия из алюминатного раствора на переделе декомпозиции, с чем связан большой удельный поток растворов в технологическом цикле и, соответственно, большие энергозатраты производства.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ выщелачивания боксита по заявке № WO 94/03396 от 29.07.92, включающий предварительную обработку боксита частью оборотного раствора для растворения тригидроксида алюминия, отделение алюминатного раствора от нерастворимого остатка и его выщелачивание в условиях, обеспечивающих растворение моногидрата (Температура 150°С и выше).

Основным недостатком указанного способа является низкая эффективность обескремнивания алюминатных растворов на первой стадии выщелачивания и низкая эффективность выщелачивания на второй стадии, что приводит к ухудшению качества глинозема.

В основу изобретения положена задача создания способа, позволяющего повысить товарное извлечение глинозема и улучшить качества глинозема за счет повышения эффективности обескремнивания алюминатных растворов при использовании бокситов с низким содержанием оксида кремния.

Достижение технического результата обеспечивается тем, что в способе получения глинозема из боксита, включающем смешение боксита с частью оборотного щелочно-алюминатного раствора, двухстадийное выщелачивание полученной суспензии, на первой стадии при температуре 95-110°С и концентрации каустической щелочи 200-260 г/л, отделение шлама от алюминатного раствора, смешение шлама с бокситом и оставшейся частью оборотного раствора, на второй стадии выщелачивание полученной суспензии при температуре 150-250°С и концентрации каустической щелочи 160-220 г/л, отделение шлама от алюминатного раствора и его промывку, разложение алюминатного раствора с получением гидроксида алюминия и маточного раствора, упаривание маточного раствора с получением оборотного щелочно-алюминатного раствора, первую стадию выщелачивания ведут с дозировкой боксита на 20-70% выше против требуемой для получения равновесного каустического модуля в указанных условиях выщелачивания, а вторую стадию выщелачивания ведут с дозировкой оборотного раствора, обеспечивающей получение каустического модуля в конечном алюминатном растворе на 0,03-0,1 единиц выше его равновесного уровня в указанных условиях выщелачивания.

При снижении температуры на первой стадии выщелачивания ниже 95°С эффективность извлечения глинозема из боксита снижается за счет повышения равновесной концентрации.

Повышение температуры на первой стадии выщелачивания выше 110°С нецелесообразно и, как правило, определяется температурной депрессией растворов.

При понижении концентрации Nа₂O_k на первой стадии выщелачивания ниже 200 г/л снижается эффективность извлечения глинозема из боксита.

Повышение концентрации Na₂O_k на первой стадии выщелачивания ниже 260 г/л нецелесообразно, так как практически не влияет на эффективность выщелачивания.

При снижении температуры на второй стадии выщелачивания ниже 150°С эффективность извлечения глинозема из боксита снижается за счет неполного извлечения труднорастворимых форм оксида алюминия (бемит, алюмогетит).

Повышение температуры на второй стадии выщелачивания выше 250°С нецелесообразно, так как практически не влияет на эффективность выщелачивания.

При понижении концентрации Na₂O_k на второй стадии выщелачивания ниже 160 г/л снижается эффективность извлечения глинозема из боксита.

Повышение концентрации Na₂O_k на второй стадии выщелачивания выше 220 г/л нецелесообразно, так как практически не влияет на эффективность выщелачивания.

Превышение дозировки боксита на первой стадии выщелачивания против требуемого для получения равновесного каустического модуля в указанных условиях выщелачивания ниже 20% нецелесообразно, так как практически не влияет на эффективность обескремнивания.

Повышение дозировки боксита на первой стадии выщелачивания против требуемого для получения равновесного каустического модуля в указанных условиях выщелачивания выше 70% нецелесообразно, так как ухудшаются условия разделения алюминатного раствора и осадка.

Пример конкретного осуществления.

Исследования проводили в опытно-промышленных условиях. (Количество материала приведено на 1 т Al₂O₃).

Определяли производительность процесса по наработанному глинозему и расход тепла на 1 т глинозема. Также контролировали содержание оксида кремния в алюминатном растворе.

Показатели контролировали в течение 1 месяца.

В контрольном опыте боксит в количестве 3,5 т со средним содержанием Аl₂O₃ 48,5% смешали с 7,1 м³ оборотного раствора (30% от общего количества) с концентрацией Nа₂O кст - 220 г/л и Аl₂O₃ - 124 г/л. Расчетное превышение дозировки боксита (теоретическое извлечение 95%) составило 40,8% (равновесный каустический модуль (а_к) - 1,45 при температуре 108°С и Nа₂Oкст - 220 г/л), пульпу после размола в шаровых мельницах подвергли тепловой обработке в мешалках в течение 6 часов (первая стадия), извлечение глинозема в жидкую фазу составило 58,8%. Жидкая фаза вареной пульпы содержала Nа₂Окст - 210 г/л и Al₂O₃ - 235 г/л, каустический модуль - 1,47. Пульпу после тепловой обработки разбавили до 150 г/л Na₂O_k, выдержали при температуре 103°С в течение 6 часов, алюминатный раствор отделили от твердой фазы. Кремневый модуль алюминатного раствора после первой стадии выщелачивания (μ_si=Аl₂О₃/SiO₂) составил 180 единиц. Сгущенный осадок в количестве 2,5 т (по твердому) с влажностью 52% смешали с исходным бокситом в количестве 5,5 т и оборотным раствором в количестве 16,6 м³ (70% от общего количества) и обработали в автоклаве при температуре 230°С в течение 2-х часов. Расчетный каустический модуль раствора (а_к) составил 1,40, что на 0,06 единиц выше его равновесного значения при температуре 230°С и Nа₂Окст - 200 г/л). Жидкая фаза вареной пульпы после тепловой обработки содержала 200 г/л Na₂O_k, 231 г/л Al₂O₃, а_к - 1,42. Пульпу после тепловой обработки разбавили до 150 г/л Na₂O_k, отделили алюминатный раствор от шлама, шлам промыли водой и направили в отвал, а алюминатный раствор второй стадии объединили с алюминатным раствором первой стадии. Кремневый модуль объединенного алюминатного раствора после первой и второй стадий выщелачивания (μ_si=Аl₂О₃/SiO₂) составил 220 единиц. Алюминатный раствор подвергли декомпозиции в батарее декомпозеров непрерывного действия с получением гидроксида алюминия и маточного раствора, маточный раствор упарили до концентрации Na₂O_k 210 г/л и направили на первую стадию выщелачивания.

Сквозное извлечение глинозема из боксита составило 87,5%. Гидролитические потери - 4,5%. Расход тепла на 1 тонну произведенного глинозема составил 2,2 Гкал/т.

В контрольном опыте боксит в количестве 9,2 т со средним содержанием Al₂O₃ 48,5% смешивали с 23,7 м³ оборотного раствора с концентрацией 220 г/л, пульпу после размола в шаровых мельницах подвергали тепловой обработке на первой стадии в мешалках при температуре 105°С в течение 6 часов, затем на второй стадии в автоклавах при температуре 230°С в течение 2-х часов. Жидкая фаза вареной пульпы содержала 200 г/л Na₂O_k, 222 г/л Аl₂O₃, каустический модуль раствора (а_к) составил 1,48 (при равновесном 1,30). Пульпу после тепловой обработки разбавляли до 150 г/л Na₂O_k, отделяли алюминатный раствор от шлама, шлам промывали водой и направляли в отвал. Кремневый модуль алюминатного раствора составил 200 единиц. Алюминатный раствор подвергали декомпозиции в батарее декомпозеров непрерывного действия с получением гидроксида алюминия и маточного раствора, маточный раствор упаривали до концентрации Na₂O_k 220 г/л и направляли на первую стадию выщелачивания. Сквозное извлечение глинозема из боксита составило 85,5%. Гидролитические потери - 6,5%. Расход тепла на 1 тонну произведенного глинозема составил 2,6 Гкал/т.

Следовательно, по сравнению с прототипом повысилось извлечение глинозема из боксита на 2,0%, уменьшился расход тепла на 15,4% и снизились гидролитические потери на 30%, а также повысился кремневый модуль, что создало предпосылки получения глинозема высших сортов.

Способ получения глинозема из боксита, включающий смешение боксита с частью оборотного щелочно-алюминатного раствора, двухстадийное выщелачивание полученной суспензии, на первой стадии при температуре 95-110°С и концентрации каустической щелочи 200-260 г/л, отделение шлама от алюминатного раствора, смешение шлама с бокситом и оставшейся частью оборотного раствора, на второй стадии выщелачивание полученной суспензии при температуре 150-250°С и концентрации каустической щелочи 160-220 г/л, отделение шлама от алюминатного раствора и его промывку, разложение алюминатного раствора с получением гидроксида алюминия и маточного раствора, упаривание маточного раствора с получением оборотного щелочно-алюминатного раствора, отличающийся тем, что первую стадию выщелачивания ведут с дозировкой боксита на 20-70% выше против требуемой для получения равновесного каустического модуля в указанных условиях выщелачивания, а вторую стадию выщелачивания ведут с дозировкой оборотного раствора, обеспечивающей получение каустического модуля в конечном алюминатном растворе на 0,03-0,1 единиц выше его равновесного уровня в указанных условиях выщелачивания.