Способ карбонизации алюминатных растворов
Владельцы патента RU 2424980:
Открытое акционерное общество "РУСАЛ Всероссийский Алюминиево-магниевый Институт" (RU)
Изобретение относится к области химии и гидрометаллургии и может быть использовано в производстве глинозема из нефелинов и низкосортных бокситов методом спекания. Проводят карбонизацию алюминатных растворов газами, содержащими CO2, в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделяют гидроксид алюминия, образовавшийся в процессе карбонизации, от жидкой фазы и перерабатывают его на глинозем. Обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO2, начинают до подачи затравки при достижении каустического модуля в растворе 1,15-1,55 единиц. Изобретение позволяет повысить качество гидроксида алюминия за счет снижения в нем содержания мелких фракций (-45 мкм). 2 табл.
Изобретение относится к технологии гидрометаллургических производств, в частности к производству глинозема из нефелинов и низкосортных бокситов методом спекания.
Известен способ разложения алюминатных растворов карбонизацией путем обработки газами, содержащими CO2, в присутствии затравки гидроксида алюминия, разделения жидкой фазы и частиц образовавшегося в процессе разложения растворов осадка гидроксида алюминия с последующей фильтрацией и промывкой твердой фазы и переработки ее на глинозем (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство глинозема, М., Металлургия, 1970 г., с.163). К недостаткам этого способа следует в первую очередь отнести получение гидроксида алюминия и, следовательно, глинозема с большим (до 40-45%) содержанием мелких частиц размером менее 45 мкм.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому решению является способ карбонизации алюминатных растворов путем обработки их газами, содержащими CO2, в присутствии затравки гидроксида алюминия. Использование в процессе карбонизации алюминатных растворов затравки позволяет в первую очередь снизить содержание щелочи в гидроксиде алюминия, кристаллизующемся при разложении алюминатного раствора, что необходимо для получения качественного (по содержанию химических примесей) глинозема. Однако введение в процессе карбонизации затравки ухудшает дисперсный состав получаемого гидроксида алюминия и содержание частиц размером менее 45 мкм остается достаточно высоким, и чем выше затравочное отношение (отношение Al2O3 в затравке к содержанию Al2O3 в перерабатываемом растворе), тем больше мелких (-45 мкм) фракций в конечном продукте. Это приводит к повышенному пылению, ухудшению экологической обстановки и потерям глинозема при электролизе (А.А.Ханомирова, «Глинозем и пути уменьшения содержания в нем примесей», АН Армянской ССР, Ереван, 1983 г., с.115-119).
Данный способ по основному признаку, связанному с карбонизацией алюминатных растворов газами, содержащими CO2, в присутствии затравки гидроксида алюминия, принят нами за прототип.
Задачей изобретения является улучшение качества алюминия и глинозема по дисперсному составу, т.е. снижение содержания в нем мелких фракций (-45 мкм) за счет того, что затравка гидроксида алюминия вводится в процесс после обработки алюминатного раствора газом, содержащим CO2, и снижения каустического модуля раствора на определенную величину.
Технический результат достигается тем, что карбонизацию алюминатных растворов газами, содержащими CO2, в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделение гидроксида алюминия, образовавшегося в процессе карбонизации, от жидкой фазы и последующую переработку его на глинозем, обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO2, начинают до подачи затравки, при этом затравку вводят при достижении каустического модуля в растворе 1,15-1,55 единиц.
Снижение каустического модуля алюминатного раствора (αку) до значений αку=1,15-1,55 ед. путем предварительной карбонизации перед введением в процесс затравки позволяет получить в результате разложения раствора осадок гидроксида алюминия с низким содержанием частиц размером -45 мкм. Уменьшение каустического модуля менее 1,15 ед. не целесообразно, поскольку в этом случае высока вероятность самопроизвольного разложения алюминатных растворов с выделением мелкодисперсного гидроксида алюминия. Повышение каустического модуля растворов более 1,55 ед. приводит к существенному снижению показателей по укрупнению частиц гидроксида алюминия.
Сущность способа и выбор параметров процесса показаны на конкретных примерах.
Пример №1
Разложению подвергался алюминатный раствор следующего состава: Na2Oобщ~86,0 г/л; Na2Oку~74,0 г/л; Al2O3~73.6 г/л, начальный каустический модуль раствора - αку~1,65 ед., температура процесса - Т°С=75. Использовалась затравка гидроксида алюминия различного дисперсного состава, в которой содержание частиц размером -45 мкм составляло 60,2%; -63 мкм~93,9%; -80 мкм~100%, а также состава: -45 мкм~72,6%; -63 мкм~94,6%; - → карбонизации раствора и снижения каустического модуля, в другом - в раствор с αку~1,65 ед., т.е. без предварительной карбонизации и снижения каустического модуля. Как видно из приведенных в таблице №1 данных, введение затравки после предварительной карбонизации алюминатных растворов и снижения каустического модуля позволяет значительно улучшить в выделившемся осадке содержание частиц размером -45; -63; -80 мкм. Так, например, вследствие карбонизации раствора и снижения αку до 1,17 ед. содержание частиц размером -45 мкм в образовавшемся после разложения раствора осадке, по сравнению с исходной затравкой, сократилось с 60,2% до 7,3%; частиц -63 мкм с 93,9% до 25,4%; частиц -80 мкм с 100% до 52,3%. В то время как в процессе без предварительной карбонизации (αку~1,65 ед.) аналогичные показатели составляют: для частиц -45 мкм - 60,2% → 25,8%; для частиц -63 мкм - 93,9% → 69,4%; для частиц -80 мкм - 100% → 91,6%. Аналогичная зависимость наблюдается во всем диапазоне изменения αку алюминатного раствора (от 1,15 до 1,55 ед.) при введении затравки после предварительной карбонизации растворов.
| Таблица №1 | |||||||||||||
| Каустический модуль алюминатного раствора (αку) | Содержание частиц данного класса в затравке, % | Содержание частиц данного класса после смешения раствора с затравкой и выдержкой, % | |||||||||||
| № п/п | Исход ный |
После карбонизации, на смешение с затравкой | Без карбонизации, на смешение с затравкой | 3/0 | -45 мкм | -63 мкм | -80 мкм | При введении затравки после обработки раствора газом и понижении αку | При введении затравки без предварительной обработки раствора газом и исходном значении αку | ||||
| -45 мкм | -63 мкм | -80 мкм | -45 мкм | -63 мкм | -80 мкм | ||||||||
| 1. | 1,65 | 1,17 | 1,65 | 0,05 | 60,2 | 93,9 | 100 | 7,3 | 24,4 | 52,3 | 25,8 | 69,4 | 91,6 |
| 2. | 1,65 | 1,18 | 1,65 | 0,1 | 60,2 | 93,9 | 100 | 8,9 | 36,0 | 67,2 | 20 | 59,3 | 85 |
| 3. | 1,65 | 1,2 | 1,65 | 0,2 | 60,2 | 93,9 | 100 | 10,4 | 41,1 | 72 | 30,6 | 72,1 | 92,5 |
| 4. | 1,65 | 1,29 | 1,65 | 0,3 | 72,6 | 94,6 | 100 | 12,9 | 47,5 | 77 | 52,9 | 87,8 | 98,5 |
| 5. | 1,65 | 1,4 | 1,65 | 0,1 | 72,6 | 94,6 | 100 | 14,3 | 47,5 | 75,9 | 32 | 70,7 | 91,0 |
| 6. | 1,65 | 1,55 | 1,65 | 0,2 | 72,6 | 94,6 | 100 | 23,1 | 61,2 | 85,8 | 45,8 | 82,8 | 96,7 |
| 7. | 1,65 | 1,15 | 1,65 | 0,05 | 72,6 | 94,6 | 100 | 5,9 | 21,2 | 47,4 | 28,8 | 68,6 | 90,1 |
Пример №2
Разложению подвергались алюминатные растворы, состав которых был идентичен приведенному в примере №1: Na2Oобщ~86,7 г/л; Na2Oку~76,3 г/л; Al2О3~1,65 ед. В качестве затравки использовался гидроксид алюминия, содержащий ~72,6% частиц размером -45 мкм; 94,6% частиц размером -63 мкм; 100% частиц размером -80 мкм. Затравочное отношение изменялось в пределах 0,1-0,3 ед. Полученные данные приведены в таблице №2. Как видно, в первом случае исходный алюминатный раствор перед введением затравки карбонизировался, что позволило снизить каустический модуль с αку~1,65 до αку~1,28-1,29 ед. Далее в раствор вводилась затравка, полученная пульпа перемешивалась и вновь обрабатывалась газом, содержащим СО2.
Во втором случае затравка вводилась в раствор, каустический модуль которого αку~1,65 ед. Далее полученная пульпа перемешивалась и, как и в первом случае, обрабатывалась газом, содержащем CO2. Очевидно (см. табл. №2), что осадок гидроксида алюминия, полученный в случае введения в процесс затравки после предварительной карбонизации и снижения каустического модуля (αку) с 1,65 ед. до 1,28-1,29 ед., значительно крупнее используемой затравки и осадка, полученного при разложении растворов с αку=1,65 ед. Так, например, в осадке, полученном в случае введения в процесс затравки после предварительной карбонизации раствора и снижения αку от 1,65 ед. до 1,28-1,29 ед., содержание частиц размером -45 мкм уменьшилось с 72,6% (в затравке) до 3,9% в конечном продукте. Уменьшение количества частиц -63 мкм и -80 мкм составило соответственно: 96,4% → 13,1%; 100% → 40,6%.
При введении затравки в процесс, в котором алюминатный раствор не подвергался предварительной карбонизации и αку=1,65 ед., аналогичные показатели по изменению содержания в конечном продукте частиц различного класса выглядят следующим образом: -45 мкм - 72,6% → 4,5%; -63 мкм - 94,6% → 20,7%; -80 мкм - 100% → 51,8%.
Указанная закономерность сохраняется во всем диапазоне изменения затравочного отношения от 0,1 до 0,3 ед.
| Таблица №2 | |||||||||||||
| Каустический модуль алюминатного раствора (αку) | Содержание частиц данного класса в затравке, % | Содержание частиц данного класса в продукте после разложения раствора, % | |||||||||||
| № п/п | Исход ный |
После карбонизации без затравки | На карбонизации с одновременным введением затравки | 3/0 | -45 мкм | -63 мкм | -80 мкм | При обработке р-ра газом до введения затравки и понижении каустического модуля | При карбонизации с одновременным введением затравки | ||||
| -45 мкм | -63 мкм | -80 мкм | -45 мкм | -63 мкм | -80 мкм | ||||||||
| 1. | 1,65 | 1,28 | 1,65 | 0,1 | 72,6 | 96,4 | 100 | 3,9 | 13,1 | 40,6 | 4,5 | 20,7 | 51,8 |
| 2. | 1,65 | 1,28 | 1,65 | 0,2 | 72,6 | 96,4 | 100 | 6,5 | 33,7 | 66,0 | 9,3 | 40,5 | 83,6 |
| 3. | 1,65 | 1,29 | 1,65 | 0,3 | 72,6 | 96,4 | 100 | 12,9 | 47,5 | 77,0 | 18,0 | 55,2 | 82,5 |
Способ карбонизации алюминатных растворов, включающий обработку их газами, содержащими CO2, в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделение гидроксида алюминия, образовавшегося в процессе карбонизации, от жидкой фазы и последующую переработку его на глинозем, отличающийся тем, что обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO2, начинают до подачи затравки, при этом затравку подают при достижении каустического модуля раствора 1,15-1,5 ед.
