Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки производства алюминия

Изобретение может быть использовано в металлургии. Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия включает насыщение растворов газоочистки сульфатом натрия до процесса кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка. Процесс кристаллизации осуществляют путем закачки сульфата натрия в вакуумные кристаллизаторы до концентрации 40-120 г/л при создании разрежения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С. Концентрированный раствор выдерживают в течение 20-25 мин с образованием двойной соли NaF⋅Na2SO4, которую сгущают и отфильтровывают. Изобретение позволяет повысить полноту выделения сульфата натрия из отработанных содовых растворов газоочистки электролитического производства алюминия, снизить потери сульфата натрия и фторида натрия в виде отложений в трубопроводах и аппаратах. 1 табл.

 

Изобретение относится к области металлургии и технологии получения неорганических соединений, и может быть использовано при кристаллизации сульфата натрия в виде двойной соли NaF⋅Na2SO4 из растворов газоочистки электролитического производства алюминия.

В системе мокрой газоочистки алюминиевого производства наряду с фторсодержащими газами улавливается сернистый газ (диоксид серы), который, окисляясь и взаимодействуя с содой, образует сульфат натрия. Накопление сульфата натрия в системе газоочистки вредно отражается на качестве криолита, получаемого из растворов газоочистки, а также приводит к потерям ценных компонентов. Поэтому периодически, по мере накопления сульфата натрия до 40-120 г/л, раствор выводят из оборота и направляют на кристаллизацию из него сульфата натрия. Кроме того, оборотные растворы газоочистки имеют тенденцию к возрастанию концентраций в них компонентов, что усиливает отложение солей и препятствует перекачиванию растворов в системе трубопроводов.

Известен способ выделения двойных солей из содовых растворов, имеющих в своем составе как одинаковые, так и различные наборы катионов и анионов. Например, близкое по структуре к двойной соли NaF⋅Na2SO4 соединение Na2CO3⋅Na2SO4 выделяется из содовых растворов глиноземного производства после отделения гидроксида алюминия при попутном получении содопродуктов. В результате дробного политермического упаривания происходит кристаллизация различных солей, имеющих, благодаря образованию двойных соединений - более низкую растворимость [см. В.Я. Абрамов, А.И. Алексеев, Х.А. Бадальянц. Комплексная переработка нефелино-апатитового сырья. М., Металлургия, 1990. - 382 с.]. Вместе с тем, различие компонентного состава растворов глиноземного (крайне низкое содержание фторида натрия) и растворов алюминиевого производств не позволяет перерабатывать методами получения содопродуктов газоочистные растворы, образующиеся при улавливании в «мокрых» скрубберах фторидно-сернистых примесей. Это требует создания нового технического решения и подбора технологических режимов применительно к процессам газоочистки и регенерации фтористых солей в электролизном производстве алюминия.

Известен способ кристаллизации сульфата натрия из растворов в виде мирабилита Na2SO4⋅10H2O, согласно которому процесс осуществляют контактным охлаждением раствора, как в летний, так и в зимний период времени, путем введения в него частично или полностью предварительно замороженной порции данного раствора [Патент РФ 2102107 Авторы: Ржечицкий Э.П., Ржечицкий А.Э., Степанов В.Т., Дубровинский Р.Л. Патентообладательи: ОАО «Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности» ОАО «СибВАМИ»), Научно-проектное внедренческое предприятие "Технология» заявл. 26.10.1995 г. опубл.: 20.01.1998 г.].

Недостатком известного способа является неполнота выделения сульфата натрия из отработанных растворов в виде мирабилита Na2SO4⋅10H2O, а также потери сульфата натрия (в т.ч., за счет образования двойной соли NaF⋅Na2SO4) в виде отложений в скрубберах и системе гидротранспорта, вызванных температурной конверсией оборотных растворов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки алюминиевых заводов, согласно которому кристаллизацию осуществляют насыщением раствора сульфатом натрия, с последующим охлаждением раствора до температуры кристаллизации, отделением и обезвоживанием образовавшегося осадка, причем охлаждение раствора в осенне-зимний период осуществляют холодным атмосферным воздухом в два этапа: вначале до 6-10°С в трубопроводах, вынесенных за пределы здания, в режиме рециркуляции, а затем до 0-(-2)°С в кристаллизаторах. [Патент РФ 2215689 Авторы: Баранцев А.Г., Гавриленко Л.В., Чупров В.В. Патентообладатель: ОАО "Братский алюминиевый завод" (ОАО «БрАЗ») Опубл. 10.11.2003 Бюл. №31].

Недостатком данного способа является не полное выделение как мирабилита Na2SO4⋅10H2O, так и двойной соли NaF⋅Na2SO4 из отработанных содовых растворов, а также потери ценных компонентов в виде отложений в системах гидротранспорта после температурной конверсии оборотных растворов, приводящих к зарастанию трубопроводов и авариям в коммуникационных сетях.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение полноты выделения сульфата натрия и его соединений с другими компонентами в виде двойной соли NaF⋅Na2SO4, а также снижение его потерь в виде отложений в системах гидротранспорта после охлаждения или пересыщения оборотных растворов, приводящих к зарастанию трубопроводов и аппаратов.

Техническим результатом является повышение полноты выделения сульфата натрия и выделение двойной соли NaF⋅Na2SO4 из отработанных содовых растворов, что позволяет снизить потери ценных компонентов (сульфата и фторида натрия) в виде отложений в системах гидротранспорта после температурной конверсии растворов, пересыщенных по содержанию сульфата и фторида натрия.

Технический результат достигается тем, что в способе кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки производства алюминия, включающем насыщение растворов газоочистки сульфатом натрия до процесса кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка, процесс кристаллизации осуществляют путем закачки сульфата натрия в вакуумные кристаллизаторы при создании разряжения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С, выдержки концентрированного раствора в течение 20-25 мин. с образованием при этом двойной соли NaF⋅Na2SO4., которую сгущают и отфильтровывают.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем. В настоящее время маточные растворы, насыщенные сульфатом натрия до массовой концентрации 40-120 г/л с температурой 50-60°С, поступают в три каскадно расположенные кристаллизаторы на кристаллизацию сульфата натрия путем охлаждения раствора до температуры 7-(-5)° С. Указанную температуру в кристаллизаторах поддерживают с помощью аммиачных систем. В предлагаемом способе в осенне-зимний период осуществляют закачкой порции раствора в вакуумные кристаллизаторы при создании разряжения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима 50-60°С, после чего полученный осадок сгущают и отфильтровывают. При этом происходит образование центров кристаллизации двойной соли NaF⋅Na2SO4 в объеме растворов непосредственно в технологическом аппарате - кристаллизаторе. Выделение сульфатов на внутренней поверхности другого оборудования блокируется, а рециркуляция растворов препятствует зарастанию трубопроводов солями.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от известного (кристаллизацией мирабилита Na2SO4⋅10H2O) тем, что кристаллизацию сульфата натрия из растворов газоочистки в осенне-зимний период осуществляют в виде двойной соли NaF⋅Na2SO4 путем закачки порции раствора в вакуумные кристаллизаторы при создании разряжения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".

В предлагаемом решении новая совокупность признаков как известного, так и неизвестных ранее позволит повысить полноту выделения сульфата натрия за счет образования двойной соли NaF⋅Na2SO4 из отработанных содовых растворов газоочистки электролизного производства и снизить потери ценных компонентов (NaF и Na2SO4) в виде отложений в системах гидротранспорта после охлаждении оборотных растворов, т.е. получить указанный технический результат.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Возможность осуществления способа подтверждается следующими сопоставительными примерами.

Согласно способа, принятого за прототип, предварительно обесфторинный промышленный раствор сульфата натрия с температурой 55°С направляют на естественное охлаждение холодным атмосферным воздухом. Раствор охлаждают до 8°С рециркуляцией в трубопроводах, вынесенных за пределы здания. Затем раствор направляют в кристаллизатор, в котором происходит окончательное формирование кристаллов при 2°С за счет охлаждения смеси нагнетаемым холодным атмосферным воздухом. При этой температуре раствор находится в течение 1 ч. Полученный твердый осадок сульфатной соли (мирабилита) отделяют от жидкой фазы.

По предлагаемому способу исходный технологический раствор сульфата натрия (без предварительного отделения NaF) с температурой 50-60°С направляли в вакуумные кристаллизаторы, где создавали разряжение, необходимое для испарения определенной части воды. После снятия разряжения и выдержки концентрированного раствора в течение 20-25 мин происходит формирование кристаллов двойной соли (NaF⋅Na2SO4), которые отделяли и направляли в дальнейшую переработку. Конденсат можно использовать на технологические нужды.

Примеры выполнения способа кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки алюминиевых заводов приведены в таблице 1. Примеры 1 - по прототипу, примеры 2-9 - по предлагаемому способу.

Проведение опыта при разряжении менее 0,3 ат и температуре раствора 55°С обеспечивает извлечение Na2SO4 из растворов газоочистки практически на уровне опыта согласно прототипа и при этом содержание Na2SO4 в растворах после кристаллизации снижается незначительно (опыт 2). Осуществление способа кристаллизации с применением разряжения более 0,5 ат, хотя и позволяет достичь сравнительно высокие показатели по извлечению Na2SO4 из растворов газоочистки, но технически затрудняет его проведение (опыт 5). Применение закачиваемого раствора с температурой менее 50°С не обеспечивает полноту извлечения и требуемое остаточное содержание Na2SO4 при кристаллизации (опыт 6). Кристаллизация двойной соли NaF⋅Na2SO4 с закачкой раствора температурой 65°С при разряжении в вакуумных кристаллизаторах 0,5 ат (опыт 9) позволяет достичь высокие значения по извлечению ценных компонентов и остаточному содержанию Na2SO4 в растворах после кристаллизации, но экономически не целесообразно.

Осуществление предлагаемого способа кристаллизации с выделением двойной соли NaF⋅Na2SO4 из отработанных содовых растворов позволяет снизить потери ценных компонентов (сульфата и фторида натрия) в виде отложений в системах гидротранспорта после температурной конверсии растворов, пересыщенных по содержанию сульфата и фторида натрия.

Кроме того, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ не требует предварительного выделения фторидов и позволяет увеличить производительность кристаллизации солей в ~2,5 раза, а также значительно снизить энергозатраты осенне-зимнего периода за счет отключения в этот период аммиачных систем, охлаждающих кристаллизаторы. В то же время меньшая молекулярная масса двойной соли NaF⋅Na2SO4 (184 г) по сравнению с мирабилитом Na2SO4⋅10H2O (322 г) дает возможность снизить металлоемкость оборудования на переработку промежуточных соединений в конечные товарные продукты.

Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия, включающий насыщение растворов газоочистки сульфатом натрия до процесса кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка, отличающийся тем, что процесс кристаллизации осуществляют путем закачки сульфата натрия в вакуумные кристаллизаторы до концентрации 40-120 г/л при создании разрежения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С, выдержки концентрированного раствора в течение 20-25 мин с образованием при этом двойной соли NaF⋅Na2SO4, которую сгущают и отфильтровывают.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для очистки отходящих газов электролизных корпусов производства алюминия от остатков фтористого водорода и соединений серы с получением в качестве товарного продукта сульфата натрия.

Изобретение относится к способу переработки водно-органического отхода молибденового катализатора органического синтеза. Способ включает отгонку углеводородов, обработку кубового остатка серной кислотой, разделение продукта обработки на водную и органическую фазы, выделение из водной фазы триоксида молибдена и десятиводного сульфата натрия, выделение из органической фазы фенола и бензойной кислоты.

Изобретение может быть использовано в производстве удобрений. Для получения сульфата калия полигалитовую руду измельчают, отмывают водой от галита, прокаливают в печи, охлаждают.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения железоокисных пигментов готовят суспензию зародышей.

Изобретение может быть использовано химической промышленности. Способ получения двойного сульфата и раствора хлористого водорода включает приготовление раствора из хлорида, содержащего один из катионов двойного сульфата, и гидросульфата, содержащего второй из катионов двойного сульфата, и осаждение из раствора двойного сульфата.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения сульфата натрия включает взаимодействие отработанной серной кислоты (ОСК) - отхода процесса алкилирования изобутана олефинами с 10-15% раствором гидроксида натрия.

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к мокрой очистке отходящих газов электролизных корпусов производства алюминия от остатков фтористого водорода и диоксида серы с получением в качестве товарных продуктов сульфата натрия и фтористого кальция.

Изобретение относится к способу переработки содосульфатной смеси на сульфат натрия при производстве из боксита по методу Байер-спекание. .

Изобретение относится к переработке низкокалийного содопоташного раствора. .
Изобретение относится к технологии получения тетрафторида ксенона, используемого в медицине в качестве дезинфицирующего средства, в синтезе кислородных соединений ксенона.
Изобретение относится к области химической технологии и предназначено для утилизации отходов производства, содержащих фторсиликаты: тетрафторид кремния, кремнефтористую кислоту, гексафторсиликат натрия.

Изобретение может быть использовано в химической технологии. Способ получения фторида кальция из фторуглеродсодержащих отходов алюминиевого производства включает обработку фторсодержащих растворов гидроокисью кальция с последующим разделением раствора и пульпы и выделением фторида кальция, который промывают водой.

Изобретение относится к технологии получения новых многофункциональных фторидных материалов для фотоники и ионики твердого тела, оптического материаловедения, магнитооптики, систем оптической записи информации.

Изобретение относится к способу и системе для получения пентафторида фосфора (PF5) посредством непрерывного фторирования фосфора. Способ получения пентафторида фосфора включает доставку белого фосфора в реактор в виде жидкости или в виде пара, непрерывную доставку регулируемого потока элементарного фтора в реактор таким образом, чтобы элементарный фтор взаимодействовал с фосфором с образованием по существу чистого пентафторида фосфора, регулирование температуры в реакторе и отбор пентафторида фосфора из реактора.

Изобретение относится к технологии получения оптических поликристаллических материалов, а именно керамики на основе фторидов щелочноземельных и редкоземельных элементов, обладающих свойствами широкого спектра действия в виде лазерных и сцинтилляционных материалов.
Изобретение относится к области химии. Согласно данному изобретению получают SF4, SF5Cl, SF5Br и SF6.

Изобретение относится к способу получения [ 18F]фторидного раствора, включающему: (1) приведение раствора [18F]фторида в воде в контакт со связанным с твердым носителем криптандом формулы (I) при рН меньше 5 с образованием комплекса криптанд-[18F]фторид формулы (II) (2) удаление избытка воды из комплекса криптанд-[18F]фторид формулы (II); (3) промывку комплекса криптанд-[18F]фторид формулы (II) раствором основания, подходящим образом основания, имеющего рКа, равный по меньшей мере 9, для высвобождения [18F]фторида в раствор.
Изобретение относится к технологии получения дифторида ксенона, используемого в микро- и наноэлектронике, медицине, биологии. .

Изобретение относится к способу непрерывной подготовки кристаллов метионина высокой насыпной плотности. Процесс заключается в следующем: смешивают раствор гидролизата, содержащий калий и метионин и полученный в результате реакции 5-(β-метилмеркаптоэтил)гидантоина и раствора карбоната калия с материалом внешней циркуляции из нейтрализационного кристаллизатора с циркуляционной трубкой и перегородкой (ЦТиП), имеющего секцию газофазной нейтрализации; после охлаждения вводят материал смеси в распределитель жидкости области нейтрализации в верхней части кристаллизатора и распыляют в виде капель или тонких струек жидкости в зону контакта газа и жидкости для проведения реакции нейтрализации, после чего падение нейтрализационного раствора естественным образом в область кристаллизации в нижней части, где он смешивается с материалом в упомянутой области; обеспечивают выращивание полученной смеси на мелких кристаллах в системе для образования кристаллов, имеющих частицы большего диаметра, и при этом образуются новые центры кристаллизации; в зоне осаждения в средней части области кристаллизации осуществляют осаждение кристаллов, имеющих частицы большего диаметра, в патрубок для отмучивания кристаллов, при этом мелкие кристаллы циркулируют с материалом внешней циркуляции, а часть материала внешней циркуляции используют для отмучивания кристаллов в патрубке для отмучивания кристаллов, тогда как другую часть этого материала смешивают с раствором гидролизата; а кристаллы в патрубке для отмучивания кристаллов подвергают сепарации, промывают и сушат, чтобы получить продукт метионина высокой насыпной плотности.

Изобретение может быть использовано в металлургии. Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия включает насыщение растворов газоочистки сульфатом натрия до процесса кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка. Процесс кристаллизации осуществляют путем закачки сульфата натрия в вакуумные кристаллизаторы до концентрации 40-120 гл при создании разрежения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С. Концентрированный раствор выдерживают в течение 20-25 мин с образованием двойной соли NaF⋅Na2SO4, которую сгущают и отфильтровывают. Изобретение позволяет повысить полноту выделения сульфата натрия из отработанных содовых растворов газоочистки электролитического производства алюминия, снизить потери сульфата натрия и фторида натрия в виде отложений в трубопроводах и аппаратах. 1 табл.

Наверх