Щелочно-кислотный способ получения глинозема из высококремнистых алюминиевых руд

Авторы патента:

C01F7/20 - получение оксида или гидроксида алюминия из руд, содержащих алюминий, обработкой кислотами или солями

Владельцы патента RU 2440296:

Выдревич Дмитрий Ефимович (RU)
Выдревич Ефим Захарович (RU)

Изобретение относится к получению глинозема. Алюмосодержащие составляющие высококремнистых алюминиевых руд разлагаются при выщелачивании, образуя гидроалюмосиликаты щелочных металлов. Гидроалюмосиликаты разлагают путем обработки шлама слабым раствором сильной кислоты при низких температурах. При этом алюминий и щелочные металлы переходят в раствор, из которого далее выделяют гидроокись алюминия. Обеспечивается сокращение затрат и повышение выхода глинозема.

Известен кислотный способ переработки сынныритов на нитрат калия и глинозем, в котором породу перед разложением азотной кислотой обрабатывают раствором едкого кали с целью частичного разложения алюмосодержащей составляющей породы. Способ ограничен одним видом руды и кислоты и трудно осуществим, как и все кислотные способы получения глинозема, из-за применения растворов кислот высоких концентраций при относительно высоких температурах.

Цель изобретения - универсальный способ получения глинозема из различных высококремнистых алюминиевых руд, основанный на использовании растворов кислот низкой концентрации и при низких температурах.

Традиционно, такие руды перерабатывают либо способом спекания /нефелины, сиениты/, либо комбинированным способом Байер-спекание /бокситы/. Переработка высококремнистых бокситов простым выщелачиванием по способу Байера нерентабельна, т.к. образующиеся гидроалюмосиликаты примерного состава Na₂O·Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O снижают выход глинозема.

Возможен логически иной подход к проблеме переработки высококремнистых алюминиевых руд. Нами установлено, что гидроалюмосиликаты щелочных металлов, устойчивые в щелочной среде, легко разлагаются в слабых растворах кислот даже при низких температурах с переводом алюминия и щелочных металлов в раствор в виде соответствующих солей, а кремния в осадок. При этом тип кислоты не имеет значения. Кислота должна быть достаточно сильной, чтобы образовалась устойчивая соль с амфотерной гидроокисью алюминия. На этом свойстве основан предлагаемый способ получения глинозема из высококремнистых алюминиевых руд.

Суть его заключается в следующем.

Алюминиевую руду обрабатывают /выщелачивают/ оборотным раствором в условиях, которые обеспечивают практически полное разложение алюмосодержащей составляющей породы и образование гидроалюмосиликатов. Отделенный от маточника шлам обрабатывают 3-4% раствором сильной кислоты при температуре 20-40 градусов для разложения гидроалюмосиликатов и перевода алюминия и щелочных металлов в раствор. Способы выделения гидроокиси алюминия из сернокислых, солянокислых и азотнокислых растворов известны. Они достаточно глубоко проработаны и описаны.

Достоинства щелочно-кислотного способа:

1. Отсутствует процесс спекания и все, что с ним связано.

2. Значительно сокращаются энергетические затраты.

3. Увеличивается выход глинозема, т.к. нет вторичных потерь.

4. Можно получать глинозем, не содержащий кремний.

5. Улучшается система контроля производства.

6. Улучшается экологическая обстановка на производстве и вокруг него, включая шламовые поля.

7. Очевидное снижение себестоимости глинозема.

Технологические схемы получения глинозема щелочно-кислотным способом из различных руд определяются составом и свойствами их, а также свойствами кислоты. По ряду причин использование азотной кислоты предпочтительнее.

Применительно к бокситам, которые перерабатывают по схеме последовательного варианта комбинированного процесса Байер-спекание, принципиальная схема щелочно-кислотного способа может выглядеть следующим образом.

Первая ветвь - выщелачивание бокситов алюминатным раствором остается без изменений.

Во второй ветви красный шлам обрабатывают 3-4% раствором азотной кислоты при температуре 20-40°. В этих условиях алюмосиликаты натрия разлагаются и образуются хорошо растворимые нитраты натрия и алюминия. Одновременно в раствор может переходить некоторое количество железа. Кремнезем остается в осадке. Кислый раствор отделяют от шлама и используют в повторных циклах разложения алюмосиликатов, чтобы повысить концентрацию солей в растворе и тем самым уменьшить нагрузку на выпарку. Затем раствор глубоко упаривают и смесь солей подвергают термическому разложению при 600-700 градусах. Выделяющиеся окислы азота охлаждают и возвращают в производственный цикл, направляя их непосредственно в реактор, где разлагают алюмосиликаты. Оставшиеся после разложения нитратов окислы металлов обрабатывают водой или слабым щелочным раствором. Окислы алюминия и натрия при этом растворяются и образуют алюминатный раствор с каустическим модулем 1,65-1,70, а окислы железа остаются в осадке. Алюминатный раствор направляют на декомпозицию в первую ветвь, либо выкручивают отдельно, если требуется получить глинозем, не содержащий кремний.

Описанная схема получения глинозема привлекательна по многим параметрам, включая отсутствие химических потерь щелочи и кислоты, а также получение окислов железа, не содержащих примеси, которые могут найти в других отраслях применение.

Аналогичные схемы можно представить для получения глинозема из нефелинов, глин, кианитов и других подобных руд. При выщелачивании таких руд должны быть созданы соответствующие условия, чтобы практически полностью превратить алюминийсодержащие составляющие породы в гидроалюмосиликаты, которые разлагают 3-4% раствором кислоты и далее по схеме, представленной для бокситов.

В связи с тем, что в молекуле нефелинов содержатся щелочные металлы, выделение гидроокиси алюминия из раствора уместно производить карбонизацией.

Щелочно-кислотный способ универсален и может быть весьма легко осуществлен в промышленном масштабе.

Аналогами изобретения могут быть кислотные способы получения глинозема.

Источники информации

1. В.А.Мазель. Производство глинозема. 1955 г.

2. В.А.Матвеев. Физико-химические и технологические основы повышения эффективности комплексной переработки нефелинсодержащего сырья кислотными методами. Автореферат диссертации на соискание ученой степени д.т.н. г.Апатиты. 2009 г.

3. Авторское свидетельство 925865 А, кл.С01F 7/24, 07.05.1982 г.

Щелочно-кислотный способ получения глинозема из высококремнистых алюминиевых руд, алюмосодержащие составляющие которых разлагаются при выщелачивании породы, и при этом образуются гидроалюмосиликаты щелочных металлов, отличающийся тем, что эти гидроалюмосиликаты разлагают путем обработки шлама слабым раствором сильной кислоты при низких температурах с целью перевода алюминия и щелочных металлов в раствор и последующего выделения из раствора гидроокиси алюминия.

Изобретение относится к области химии и может быть использовано при получении глинозема из растворов, образующихся при обработке алюмосиликатного сырья карбоновыми кислотами.

Способ разделения азеотропной смеси четыреххлористый кремний-триметилхлорсилан // 2166977

Изобретение относится к кремнийорганической химии и может быть использовано для разделения азеотропной фракции четыреххлористый кремний - триметилхлорсилан (1) в промышленной технологии прямого синтеза метилхлорсиланов, широко использующихся для получения силиконовых каучуков, кремнийорганических смол, эмалей, аппретирующих композиций, смазок и гидравлических жидкостей.

Способ переработки красного шлама // 1068386

Трубчатый автоклав // 1014798

Способ получения чистой окиси алюминия // 969670

Способ обезжелезнения бокситов // 954372

Способ разложения щелочно-алюминатныхрастворов // 245742

Способ разложения высококремнистых, высокожелезистых бокситов // 237847

Способ получения соды и поташа // 198304

Способ переработки глин и каолинов на глинозем // 190360

Способ глубокого обескремнивания кислых растворов // 2446104

Изобретение относится к области химии и может быть использовано для обескремнивания кислых растворов

Способ кислотной переработки красных шламов // 2544725

Изобретение относится к способу кислотной переработки красных шламов, получаемых в процессе производства глинозема, и может применяться в технологиях утилизации отходов шламовых полей глиноземных заводов. Способ включает выщелачивание с использованием в качестве выщелачивающего реагента водорастворимых карбоновых кислот жирного ряда с числом атомов углерода в молекуле менее 3. Из полученного раствора проводят разделение извлекаемых целевых продуктов. При этом выщелачивание проводят при порционном добавлении красного шлама с контролем значений pH, при достижении значения pH, равного 2,3-3,8, добавление красного шлама прекращают. По завершению выщелачивания раствор выдерживают при заданной температуре выщелачивания не менее одного часа. Техническим результатом является обеспечение высокой степени извлечения ценных компонентов и увеличение производительности процесса за счет исключения выпадения высокодисперсного гидроксида алюминия. 1 табл.

Способ получения глинозема // 2554136

Изобретение относится к кислотным способам получения глинозема и может быть использовано при переработке низкосортного алюминийсодержащего сырья. Способ получения глинозема включает обжиг сырья, обработку его соляной кислотой, высаливание хлорида алюминия путем насыщения осветленного хлоридного раствора газообразным хлористым водородом, кальцинацию хлорида алюминия для получения оксида алюминия и пирогидролиз маточного раствора с возвратом хлористого водорода на стадии кислотной обработки и высаливания. Осажденный в процессе высаливания хлорид алюминия обрабатывают водным аммиаком, полученный осадок направляют на кальцинацию, а раствор хлористого аммония смешивают с алюминийсодержащим сырьем перед его обжигом или в процессе обжига. Выделяемый при обжиге аммиак растворяют в воде, полученный при этом водный аммиак направляют на обработку хлорида алюминия. Раствор хлористого аммония перед смешиванием с алюминийсодержащим сырьем может быть подвергнут стадийному упариванию при многократном использовании греющего пара. Выделившийся при упаривании хлорид аммония может быть смешан с алюминийсодержащим сырьем. Изобретение обеспечивает повышение качества глинозема и снижение энергозатрат. 1 ил., 1 табл.

Способ получения глинозема из низкосортного алюминийсодержащего сырья // 2562302

Изобретение относится к металлургии, в частности к кислотным способам получения глинозема, и может быть использовано при переработке низкосортного алюминийсодержащего сырья. Способ получения глинозема включает обработку алюминийсодержащего сырья соляной кислотой с образованием хлоридной пульпы, разделение пульпы с выделением хлоридного раствора, высаливание гексагидрата хлорида алюминия из хлоридного раствора хлоридом кальция, термическое разложение гексагидрата хлорида алюминия с образованием глинозема. Хлоридную пульпу нейтрализуют оксидом кальция до достижения pH, равного 1,6-2,2, маточный раствор после высаливания гексагидрата хлорида алюминия постадийно упаривают с селективной кристаллизацией хлоридов щелочных металлов и выделением хлорида кальция в виде кристаллов и/или концентрированного водного раствора, причем часть хлорида кальция возвращают на высаливание гексагидрата хлорида алюминия. Технический результат - повышение качества глинозема и снижение энергозатрат. 4 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Способ очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов // 2625470

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов от железа включает по крайней мере один этап электрохимической очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов. Электрохимическую очистку проводят при рН 1,0-3,0, катодной плотности тока 0,001-0,150 А/см2 и анодной плотности тока 0,015-0,200 А/см2. При этом температура процесса составляет 20-97°С. Изобретение позволяет повысить степень очистки алюминийсодержащих хлоридных растворов от железа, повысить эффективность процесса и снизить расход электроэнергии. 3 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Способ получения металлургического глинозема (варианты) // 2647041

Группа изобретений относится к металлургии и может быть использована при переработке низкосортного высококремнистого алюминийсодержащего сырья. Осуществляют измельчение алюминий-содержащего сырья с последующим вскрытием соляной кислотой, представляющей собой кислый оборотный маточный раствор. Разделяют образовавшуюся хлоридную пульпу на отвальный кремнеземный осадок и осветленный хлоридный раствор. Производят кристаллизацию из осветленного хлоридного раствора гексагидрата хлорида алюминия. Осуществляют термическое разложение гексагидрата хлорида алюминия на оксид алюминия с последующей его кальцинацией с получением в качестве промежуточного продукта чернового глинозема. Выщелачивают черновой глинозем оборотным щелочным раствором с декомпозицией образующегося алюминатного раствора. Подвергают пирогидролизу 15% кислого маточного раствора. Поддерживают концентрацию хлорид-иона в черновом глиноземе на уровне 0,2-5,0%, концентрацию хлорид-иона в оборотном щелочном растворе - на уровне 40-90 г/л. Щелочной оборотный раствор после декомпозиции в количестве 10-40 масс. % от полного потока упаривают до выделения кристаллов хлорсодержащих соединений, которые выводят из процесса. Обеспечивается повышение качества глинозема и снижение энергозатрат при его получении. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл., 1 пр.