Способ получения окиси алюминия из золошлаковых отходов

 

Изобретение относится к способам получения глинозема и стекломатериалов из высококремнистого глиноземсодержащего сырья. По данному способу золошлаковые отходы плавят в восстановительной среде, разделяют расплав на металлическую часть и силикатную часть, силикатную часть охлаждают в режиме термоудара. В полученный пеносиликат, содержащий окись алюминия, добавляют разбавленную серную кислоту с образованием раствора сульфата алюминия, отделяют его от твердого остатка, упаривают раствор сульфата алюминия и его разлагают нагреванием. Твердый остаток после отделения раствора сульфата алюминия используют в качестве стабилизированного сырья для производства керамических материалов. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к способам получения глинозема и стекломатериалов из высококремнеземистого глиноземсодержащего сырья.

Известен способ получения окиси алюминия из алюминийсодержащей руды (Н. И.Уткин. Металлургия цветных металлов. М.: Металлургия, 1985), заключающийся в том, что водорастворимый алюминат натрия получают спеканием смеси алюминиевой руды, соды и известняка. Полученный спек выщелачивают водой, а раствор алюмината натрия разлагают углекислотой с выделением гидроокиси алюминия Аl(ОН)₃, которую подвергают обезвоживанию прокаливанием в трубчатых печах при температуре 1200^oС. Данным способом можно перерабатывать низкосортные виды алюминиевого сырья с большим содержанием кремния, но он не исключает вредного влияния окиси железа (Fe₂О₃) и окиси титана (ТiO₂) на качество глинозема.

Известен способ получения окиси алюминия из золошлаковых отходов (Ю.А. Лайнер. Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья кислотными способами. М.: Наука, 1982, с.14-17), включающий взаимодействие золошлаковых отходов с раствором серной кислоты с образованием водорастворимого сульфата алюминия, отделение его от твердого остатка, упаривание раствора и его высокотемпературный обжиг. Однако в способе не исключается вредное влияние окиси железа и окиси титана на потребительские свойства полученного Аl₂О₃. Данный способ выбран в качестве прототипа по максимальному совпадению существенных признаков.

В основу заявляемого изобретения положена задача разработки способа получения окиси алюминия (γ-Al₂О₃) из золошлаковых отходов и исключение вредного влияния окисей железа и титана на потребительские свойства окиси алюминия, а также получение керамик строительного и технического назначения из твердого остатка после отделения алюминия.

Поставленная задача решается тем, что золошлаковые отходы плавят в восстановительной среде при температуре 1550-1650^oС. При этом расплав разделяется на металлическую часть (сплав на основе железа, легированный переходными 3d-металлами), которая сливается в изложницы, и обезжелезненную силикатную часть, которую подвергают вспениванию отливом в воду с получением пористого рентгеноаморфного пеносиликата с высокой поверхностной активностью. Полученный пеносиликат подвергают помолу с раствором серной кислоты для получения водорастворимого сульфата алюминия Аl₂(SO₄)₃, который затем растворяют горячей водой с последующим отделением полученного раствора от твердого остатка декантацией, выпаривают раствор с последующим разложением при нагревании до температуры 1100^oС на SO₂ и Аl₂О₃.

Сущность заявляемого способа заключается в том, что процесс восстановительного плавления золошлаковых отходов позволяет провести глубокое обезжелезнение силикатной части расплава и исключить вредное влияние на качество Аl₂О₃ окисей железа и титана. Кроме того, высокотемпературная активация золошлаковых отходов приводит к тому, что содержащаяся в пеносиликате в аморфном состоянии окись алюминия интенсивно взаимодействует с разбавленной серной кислотой с образованием сульфата алюминия: Аl₂О₃+3Н₂SO₄= Аl₂(SO₄)₃+3Н₂О, который хорошо растворяется горячей водой. Отделение раствора от твердого остатка осуществляется декантацией. При выпаривании раствора образуется Al₂(SO₄)₃•18Н₂О, который разлагается нагреванием до 1100^oС на SO₂ и Аl₂О₃. Сернистый газ можно использовать для получения серной кислоты, которая возвращается в техпроцесс образования водорастворимого сульфата алюминия. Твердый остаток после отделения водорастворимого сульфата алюминия используют в качестве стабилизированного сырья для производства керамических материалов. Твердый остаток подсушивается до остаточной влажности 10%, формуется в изделия и подвергается обжигу по скоростному режиму нагревания (до 1000^oС за 45 минут) для получения керамик строительного и технического назначения.

Ниже предлагаемый способ получения оксида алюминия поясняется конкретным примером.

Пример 500 г золокошлаковых отходов от сжигания углей состава, мас.%: СаО_общий - 20,0; СаО_св - 4,0; SiO₂ - 48,47; Аl₂О₃ - 9,43; С - 1,0; Fе₂О₃ - 6,0; MgO - 0,31; Na₂O - 0,31; K₂O - 0,36; SO₃ - 0,13; TiO₂ - 0,2 плавят в графитовом тигле при температуре 1550-1650^oС в течение 2,5 часов. Перед плавлением содержание углерода в шихте доводят до 3 маc.%. При этом расплав разделяется на металлическую часть (сплав на основе железа, содержащий титан), которую сливают в изложницы. Силикатную часть расплава с содержанием общего железа 0,005 мас.%, оксида титана - "следы" охлаждают в режиме термоудара отливом в воду. При этом происходит вспенивание расплава с получением пеносиликата. В полученный пеносиликат добавляют 10% по массе 10%-ного раствора серной кислоты и измельчают до крупности 80 мкм, выдерживают в течение 24 часов, затем растворяют горячей водой с перемешиванием в течение 10 минут. Отстоявшийся раствор сливают и упаривают. Образовавшийся в процессе упаривания порошок подвергают разложению нагреванием до 1100^oС. Полученный оксид алюминия имеет кристаллографическую структуру - γ-Аl₂О₃.

Твердый остаток после отделения раствора сульфата алюминия подсушивают до влажности 10%, формуют изделие и подвергают обжигу при температуре 1000^oС в течение 45 минут. Полученное изделие по механическим свойствам соответствует требованиям ГОСТ 530-80 "Кирпич и камни керамические".

Формула изобретения

1. Способ получения окиси алюминия из золошлаковых отходов, отличающийся тем, что золошлаковые отходы плавят в восстановительной среде, разделяют расплав на металлическую часть и силикатную часть, силикатную часть охлаждают в режиме термоудара, в полученный пеносиликат, содержащий окись алюминия, добавляют разбавленную серную кислоту с образованием раствора сульфата алюминия, отделяют его от твердого остатка, упаривают раствор сульфата алюминия и его разлагают нагреванием.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что твердый остаток после отделения раствора сульфата алюминия используют в качестве стабилизированного сырья для производства керамических материалов.