Способ обескремнивания алюминатных растворов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИХ 09) О) 9 С 01 Р 7/46 УДАРСТВЕХНЫЙ КОМИТЕТ СССРДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВ( 1) Всесоюзный ордена ОктябрьскойРеволюции научно-исследовательскийи проектный институт алюминиевой,магниевой и электродной промышленности(56) 1. Певзнер И.З., Макаров Н.А.Обескремниевание алюминатных растворов, М "Металлургия", 1974, с. 28.2. Авторское свидетельство СССРУ 15132, кл, С 01 Р 7/46, 1961,3. Авторское свидетельство СССР168887, кл, С 01 Р 7/04, 1963.4. Лейтейзен М.Г., Белецкий М.С.Цветные металлы, 1963, У 9, с. 49-53; МНИВАНИЯ АЛ 1 СОБ ОБЕСКР ТВОРОВ, вк пючающий термопри 150-240 С известь-содер- ичающийповышения стеснижения зксавтоклав извести ений, о я тем, что, с цельюени обескремниваниязвесть или из плуатационных затрат, вестьсодержащие соеди из расчета молярного кальция к кремнезему воре 3-6, термообрабо содержании карбонатно воре 15-30 г/л с посл кой полученной после сусйензии в течение 105 С. нения дозируютотношения окиси в исходномтку ведут пй щелочи ведующей выдтермообрабо1-3 ч при 9 с иастОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИИзобретение относится к получению глинозема из высококремнистого глиноземсодержащего сырья, в частности к переделу очистки алюминатных растворов от кремнезема. 5Известен способ двухстадийного обескремнивания, при котором вьделеиие основной массы 5 02 осуществляет- Гся в виде гидроалюмосиликата натрия в автоклавных батареях на первой стадии и оставшейся части ее в виде кальциевых соединений с добавками извести на второй. Оптимальная температура обескремнивания алюминатных растворов на первой стадии составляет 150-170 С при этом кремниевый модуль0раствора не превышает значение 300400 ед. Однако данный модуль не обеспечивает глубины очистки растворов от 0 достаточной для получения глино 2зема высоких марок при производстве способом спекания, где для разложения алюминатных растворов используется 25 карбанизация. Поэтому для дальнейшего повышения степени обескремнивания используется вторая стадия обработки растворов известью с цепью связывания кремнезема в менее растворимый, чем гидроалюмосиликат натрия (Ь О А 120 1,7 5 02Н 20), кальциевый алюмосйлйкат-гидрогранат - ЗСаО А 10 п 50/б 22 ) НО, .при этом дпя получения раст воров с кремниевым модулем 1000-120035 дозировку извести ведут из расчета малярного соотношения СаО:50=30-25,2Недостатком указанного способа является увеличение потерь глинозема и щелочи при применении извести в качестве добавок.Известен способ обескремнивания алюминатных растворов в котором повышение кремневого модуля обескремненных растворов достигается тем, что обескремнивание алюминатпых растворов проводят в присутствии большого количества белого шлама (около 100 г/л) при непрерывном интенсивном перемешивании. При проведении процес 50 са в автоклавах при 170 С кремневый модуль повышается до б 00(от 30)за 1 ч обескремнивания, до 800 за 2 ч и до 000 за 3 ч. В открытых мешалках при 05 модуль возрастает до 500 эа 2 ч, до 630 за 4 .и до 700 за 6 ч обескрем нивания 21 .Известен способ в котором алюминат. ный раствор после выщелачивания спека подвергают двухстадийному обескрем. ниванию. Первую стадию обескремнивания осуществляют в присутствии большого количества белого шлама (около 100 г/л), за 2 ч при температуре около 00 С, атмосферном давлении иОпостоянном перемешивании или в автоклавах с активирующими добавками или без них, В результате первой стадии обескремнивания вьделяется 907, кремнезема, а кремневый модуль повышается до 400, Белый шлам отделяют от алюминатного раствора отстаиванием, большую часть которого (927) направляют на обескремнивание. нового раствора, а остальную - на дозировку шихты 3 .Ллюминатный раствор от первой стадии обескремнивания смешивают с известью или с известковым молоком примерно в количестве 8-10 г/л и подверга. ют повторному обескремниванию в течение 1-2 ч при 95 С, атмосферном давлении и постоянном перемешивании. При этом кремниевый модуль повышается до 2000, и выделяется известковый шлам, содержащий около 277 А 12 О 3 ГЧИзвестковый шлам выщелачивают содовым раствором концентрации 110 г/л ИаСО 3 при 100 С в течение 30 мин. Из полученного раствора извлекают окись алюминия, а раствор после извлечения используют для приготовления оборотного раствора. Из обескремненного алюминатного раствора вьделяют гидроокись алюминия карбониэацией водну стадию. Однако необходимость организации процесса в две стадии делает схему сложной, многопередельной, существенно повьшает эксплуатационных и тепло- энергетические затраты из-за несовершенства схем и невозможности утилизации низкокалорийного тепла, как при автоклавном обескремнивании в первой стадии с использованием низких температур процесса 170 С), так и при безавтоклавном, где необходимость длительной экспозиции растворов в пло хо поддающихся герметизации мешалках приводит к расходу теплоэнергии, превышающем высокотемпературное обескремнивание в автоклавках с рациональч6ной органиэацией использования тепла.1(роме того, при проведении процесса глубокого обескремнивания раствора известью при 95-95 С, как это приняото в известных способах двухстадийно561 э 1097 го обескремнивания, образуются осадки состава ЗСаОА 120ь 402(6-2 п) Н 20, где 11 =0,1-0,2 моль. Таким образом, ,на каждый моль 502, выделенного из раствора в осадках, связывается в осадок 5-10 молей А 120. Эти осадки увеличивают оборот материала через спекание, и соответствующие этому потери глинозема и эксплуатационные затраты. Атакже получение кремневого модуля 1 О раствора возможно лишь при уровне 1000-1200, что недостаточно для производства глинозема высших сортов Г-О и Г-ОО.Наиболее близким к предлагаемому 15 по технической сущности и достигаемому результату является способ обескремнивания алюминатных растворов, включающий термообработку в автоклавах при 150-240 С с введением иэвесоти или известьсодержащих соединений. Обескремнивание проводят в одну стадию при выдержке .1-3 ч. Остаточное содержание кремнезема в растворе на уровне (0,05 г/л 5 02 получают при ,молярном соотношении СаО и 5102 в исходном растворе не менее. 10, а устойчивые результаты получают при молярном соотношении СаО к 51 0220-30. /Недостатками даг ного способа являются низкая степень обескремнивания30 алюминатных растворов и высокие эксплуатационные затраты. Цель изобретения - повышение степени обескремнивания и снижение экс плуатационных затрат.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу обескремнивания алюминатных растворов, включающему термообработку в автоклаве при 150- 40 240 С с введением извести или известьОсодержащих соединений, последним дозируют из расчета молярного отношения окиси кальция к кремнезему в исходном растворе 3-6, термообработку 45 ведут при содержании карбонатной щелочи в растворе 15-30 г/л с последующей выдержкой полученной после термообработки суспензии в течение 1-3 ч при 90-105 С, 50Вьдержка полученной суспенэии при 90-105 С в течение 1-3 ч имеет опреоделяющее значение для получения необходимой глубины обескремнивания с добавкой СаО и при последующем йере" 55 мешивании суспензии равновесная концентрацияй 20,1 Б в алюминатном растворе увеличивается, кроме того, значительно увеличивается область устойчивости гидрограната кальция. Та частьизвести, которая при высоких температурах образовала СаСО, при выдержкев условиях атмосферного давления (90105 С) в результате взаимодействияос раствором образует гидрогранатыЗСаО А 1 01 ФзО (6-2 п. Н 20, У котоРыхнасыщение по кремнезему и =1-1,1 моля502. Таким образом, более полно иэффективно используются ограниченныересурсы извести. Снижается расходизвести на процесс обескремнивания.При повышении температуры процессаи увеличении времени выдержки растворы переходят в область более низкойустойчицости, вследствие чего идетразложение гидрограната, приводящеек повышению использования извести.Указанные условия обеспечиваютвозможность получения в растворах гидрогранатов состава ЗСаО А 120 об 0 (62 3 2,2 н) Н 20, у которых насыщение по кремнезему И =1 - 1, 1 моля 51 02, т. е. в5 - 10 раз выше чем при обработке известью растворов в известных способах обескремнивания,Оптимальной дозировкой извести является молярное отношение СаО:502=3-6, Снижение дозировки окиси кальцияниже 3 приводит к снижению кремневогомодуля раствора, Увеличение дозировкиболее 6 нецелесообразно, так как повышение кремневого модуля при этомнесущественно.Увеличение содержания карбонатнойщелочи в растворе 30-40 г/л нецелесообразно, так как не приводит к ощутимым результатам. Снижение концентрации карбонатной щелочи менее 15 г/лприводит к снижению степени очисткиалюминатного раствора от кремнезема,При длительности вьдержки суспенэии после термообработки менее 1 чтребуемая степень очистки алюминатныхрастворов не достигается. Увеличениевыдержки более 3 ч нецелесообразно,так как повышение кремневого модулураствора при этом не достигается.Максимальная температура выдержкисуспензии 105 С обусловлена температуОрой автоклавной суспензии, прошедшейсепараторы и буферный бак для снижения давления до атмосферного.Понижение температуры выдержкиосуспензии до 90 С приводит к снижениюстепени обескремнивания алюминатныхрастворов. Как видно из таблицы со1097561 Состав обескремненного раствора 1 емпеДобавка СаО ВремяизоВремя обесПримечание ратураобестерми- ческой кремнива - ния,ч крем- нивания,г/п молекукремневый а 20 2 сс выдержки, ч одуль лярноеотношениеСаО/5102 2 0,5 6 1,6 6 1,6 129,1 27,5 136,9 0,428 320 128,1 27,7 132,2 0,426 310 80,1 19,1 80,1 0,191 418 130,4 26,1 129,4 0,300 431 81,6 18,6 81,1 0,134 605 130,2 28,2 133,7 0,355 377 77,2 15,8 7 9, 1 О, 128 618 170 4 170 4 В исходный раствор кремнезем 170 4 170 4 200 4 200 4 240 1 вводятиз расчета со 20 5,4 держания51024 г/л 6 1,6 6 1,6 6 1,6 четание высокотемпературной обработки известью алюминатных растворов споследующей изотермической выдержкойв течение 1 ч при 100 обеспечиваетполучение кремневого модуля обескремненного раствора на уровне 2300-2800,При таком кремневом модуле алюминатного раствора может быть получен глинозем самых высоких сортов Г"0 иГ-ОО,1 ОСнижение эксплуатационных затратдостигается за счет значительногоснижения потока материала, направляе-мого в ветвь спекания с передела обес-,кремниваиия. П р и м е р. В осветленный алюми-натный раствор после гидрохимической переработки нефелинов с концентрацией Ма О 70-85 г/л и М, 1,4-1,5 подают 20 часть полученной после упарки раствора соды из расчета содержания ее в растворе для обескремнивания 20 г/л ,М 20 и дозируют обожженную известь2 кьв количестве 10 г/л из расчета ,оляр-ного отношения СаО к содержанию 5102 в исходном растворе на уровне 4, Полученная суспензия направляется на автоклавное обескремнивание при2400, которое осуществляется в ав- ЗО токлавных батареях, оснащенных авто- клавами с греющими элементами и размешивающими устройствами, а такжесамоиспарителями.Пар самоиспарения обескремненногораствора используется для предварительного нагрева раствора в греющихэлементах автоклавах и частично дляупарки растворов в выпарных батареях.Догрев исходного раствора для/обескремнивания до 240 С осуществляетося свежим паром через греющую поверхность нагревательных элементов автоклавов,Обескремненный раствор после самоиспарения подвергают изотермическойвыдержке 3 ч при л 100 С в мешалкахи направляют на отделение полученного кремнеземсодержащего осадка, который может частично подвергаться содовой обработке для извлечения глинозема, а частично полученный карбонат 1 ный шлам возвращается в качестве извести в исходный раствор для обескрем,нивания. Другая часть осадка возвращается в шихту для спекания.В результате использования способа кремневый модуль раствора послеобескремнивания составляет 23002500 ед, что позволяет при разложении раствора карбонизацией получитьгидроокись алюминия высокой чистоты,из которой может быть получен глинозем самых высоких сортов Г-О и Г-ОО.1097561 Продолжение таблицы Добавка СаО ТеипеВремя обесВремяизо" Примечание ратура обестерми- ческой крем- нивакреинива,ния,ния,ч г/и А 1 0 510 кремниевыймодуль Яа О ДаОЦу молекулярноеотношениеСаО/50 выдержки, ч 240 , 1 240 1 240 1 240 240 240 260 1 260 1 280 1 280 1 240 2 1 112 3 6 Оптималь ные условия глубокогообесго обес 240 2 1 14,9 4,0 1 186 50 240 кремнивания 240 2 240 2 1 22,4 6,0 1 123,2 82,6 131,0 182 . 76,4 0,027 2,3 134,7 0,448220 2и1 220 2 БЦКЮ 1 Заказ 413018 Тираж 464 Портисиое,Фиакал ППП фПатент , гУжгород, ул.Проектная, 4 6 1,6 10 2,7 20 5,4 11,2 3,0 18,6 5,0 22,4 6,06 1,6 6 1,6 6 78,0 6 1,6 Состав обескремненного раствора 129,7 23,8 132,1 0,304 434 164 26,3 133,8 0,300 446 127,0 26,4 131,2 0,226 580 84,6 14,7 80,9 0,118 686 85,7 13,5 778 0,096 810 86,8 14,7 782 0,089 879 82,1 14,0 80,0 0,141 56713 1,9 24,7 134 6 0,330 408 78,0 14,3 77,5 О, 166 467127,5 23,4 1306 0,368 355 83,2 18,3 79,9 0,033 2420 80,3 20,5 79,1 0,034 2320 83,7 17,1 778 0,031 2510,126,7 32,9 132,9 0,316 418 127,15 41,8 130,18 0,300 434 94,3 22,0 87,2 0,034 2565