Способ получения алюмосодержащего коагулянта

Изобретение относится к области химии. Алюмосодержащий коагулянт на основе сульфата алюминия получают путем растворения металлических отходов производства алюминия в растворе серной кислоты с концентрацией 100-200 г/л при температуре 65°С и при наложении симметричного переменного электрического тока промышленной частоты при плотности тока 0,2-0,3 А/см2. Изобретение позволяет интенсифицировать процесс серно-кислотного растворения отходов без их предварительного измельчения. 1 табл.

 

Изобретение относится к получению алюмосодержащего коагулянта на основе сульфата алюминия для очистки воды, в частности к электрохимическому синтезу сульфата алюминия из металлических отходов производства алюминия.

Вторичное металлическое алюмосодержащее сырье является важной составляющей в общей структуре производства алюминия и его сплавов. Основная масса таких отходов поступает на переплав с получением соответствующих изделий [Плавка алюминиевой стружки. Белов В.Д. Рынок вторичных металлов, 2007, №2, С.30-33]. Обычно процесс осуществляют во вращающихся барабанных наклонных печах. Технология характеризуется достаточно высоким извлечением (потери металла 1-5%).

Однако для получения алюмосодержащих коагулянтов, широко применяемых для очистки воды, описанный выше процесс не приемлем. В этом случае металлические отходы алюминия обычно растворяют в сильных минеральных кислотах с последующим выделением алюминиевого коагулянта известными методами нейтрализации.

Так, например, отходы алюминиевого производства, содержащие металлический алюминий, обрабатывают соляной кислотой до полного растворения алюминия. Из раствора осаждают коагулянт нейтрализацией аммиаком до pH 5,5-6,5, пульпу охлаждают до 0-10°С и отделяют выпавшие кристаллы коагулянта фильтрацией, которые промывают водно-ацетоновой смесью [Способ получения алюмосодержащего коагулянта. Акимов И.Я., Ермаков М.В., Мельников Г.М. и др. Заявка на изобретение РФ №2001131404, МПК C22B 7/04, от 27.07.2003 - аналог].

Наиболее близким техническим решением является способ получения алюмосодержащего коагулянта на основе сульфата алюминия [Куценко С.А., Бурцева Н.В., Неженцев В.Ю. и др. Пат. РФ №2102323, МПК C01F 7/74 - прототип]. Согласно этому методу измельченные (0,2-0,3 мкм) отходы производства алюминия и его сплавов обрабатывают серной кислотой (~150 г/л) при температуре 65°С с последующим осаждением коагулянта нейтрализацией аммиаком до pH 6, охлаждением пульпы до 5°С и промывкой выпавших кристаллов водно-ацетоновой смесью в отношении 1:1.

К недостаткам вышеописанного способа относятся:

- замедленная кинетика процесса растворения алюминия и связанная с этим повышенная продолжительность передела;

- необходимость предварительного измельчения исходного материала.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа, позволяющего интенсифицировать процесс получения алюмосодержащего коагулянта.

Техническим результатом изобретения является повышение скорости растворения металлического алюминия в растворе серной кислоты.

Технический результат достигается тем, что в способе получения алюмосодержащего коагулянта на основе сульфата алюминия, включающий растворение металлических алюмосодержащих отходов производства алюминия с последующей кристаллизацией коагулянта нейтрализацией аммиачной водой, согласно изобретению металлические алюмосодержащие отходы растворяют в растворе серной кислоты с концентрацией 100-200 г/л при температуре 65°С и при наложении симметричного переменного электрического тока промышленной частоты при плотности тока 0,2-0,3 А/см2.

Сущность изобретения заключается в том, что растворение (окисление) алюминиевых металлических отходов осуществляют в сернокислых растворах при наложении симметричного переменного электрического тока промышленной частоты плотностью 0,2-0,3 А/см2, что обеспечивает повышение эффективности процесса растворения отходов без их предварительного измельчения. Важным достоинством применения переменного тока является возможность отказаться от использования дорогостоящих выпрямляющих устройств с использованием обычных автотрансформаторов типа Вариак и осуществлять анодное растворение металлов при высоких плотностях тока без заметной пассивации электродов.

Как видно из таблицы, наложение симметричного переменного электрического тока промышленной частоты на порядок ускоряет процесс растворения металлического алюминия в растворах серной кислоты. При этом наилучшие результаты достигаются при следующих оптимальных условиях

- температура 65°С;

- плотность по току 0,2-0,3 А/см2;

- концентрация серной кислоты 100-200 г/л;

- электрический режим: переменный симметричный ток промышленной частоты.

Следует подчеркнуть, что выбранный температурный режим не требует специального подогрева, так как он достигается за счет электрохимического передела в данных условиях.

Процесс осуществляется следующим образом. В две анодные корзины, помещенные в электролизер, загружаются металлические алюмосодержащие отходы без их предварительного измельчения. Электролит - раствор серной кислоты (100-200 г/л). На анодные корзины подается симметричный переменный ток промышленной частоты через автотрансформатор. Электрический режим зависит от габаритов ванны и массы загрузки. Температура поддерживается на уровне 65°С регулированием силы тока.

Электрохимическое растворение (окисление) отходов проводят в накопительном режиме. При достижении концентрации Al2O3 более 300-350 г/л сернокислый электролит выводится на осаждение коагулянта. Для этого осветленный насыщенный электролит нейтрализуют аммиачной водой до pH 6 и после охлаждения до температуры ~5°С выпавшие кристаллы коагулянта отфильтровывают и промывают водно-ацетоновой смесью (1:1). Маточный раствор осаждения возвращается в оборот на электрохимический передел.

Пример 1.

Серно-кислотное атмосферное растворение отходов металлического алюминия проводили без наложения электрического тока в следующих условиях: температура 65°С, продолжительность 1,5 часа, концентрация серной кислоты 200 г/л. Отходы предварительно не измельчали. Они представляли собой алюминиевые пластинки длиной 4,5-5,0 см, шириной 4,0-4,5 см и толщиной 7-8 мм. Рабочая площадь поверхности растворяемых образцов 18 см2. Процесс проводили без наложения электрического тока.

Скорость растворения алюминия в данном режиме составила 0,06 г/час.

Пример 2.

Серно-кислотное атмосферное растворение неизмельченных отходов металлического алюминия проводили при температуре 65°С, продолжительности 1,5 часа, концентрации серной кислоты 200 г/л и наложении симметричного переменного тока промышленной частоты (50 Гц). В качестве обоих электродов использовали пластинки отходов металлического алюминия с рабочей площадью поверхности 18 см2. Электрический режим: сила тока 3 А, напряжение 33 В, плотность по току 0,2 А/см2.

Суммарная скорость растворения алюминия (с двух электродов) в данных условиях составила 0,93 г/час. Выход по току - 95% (электрохимический эквивалент алюминия равен 0,33 г/А·час).

Пример 3.

Аналогичен примеру 1, но концентрация сернокислого раствора составляла 100 г/л. Электрический режим: сила тока 5 А, напряжение 27 В, плотность по току 0,27 А/см2.

Суммарная скорость растворения алюминия (с двух электродов) в данных условиях составила 1,4 г/час. Выход по току - 85,0%.

Приведенные примеры доказывают достижение поставленной задачи.

Таблица
Влияние режимов серно-кислотной переработки на растворение отходов металлического алюминия (рабочая площадь поверхности растворяемых образцов 18 см2)
Режим растворения Концентрация H2SO4, г/л Темпера
тура, °С
Продолжитель
ность, ч
Скорость растворения, г/ч Выход по току, %
Без тока 50 65 1,5 0,020 -
«-« 100 65 1,5 0,029 -
«-« 200 65 0,33 0,060 -
Симметричный переменный ток, 50 Гц, 3 А, 25 В, плотность тока 0,2 А/см2, оба электрода - Al 50 65 1,5 0,73 73,5
Симметричный переменный ток, 50 Гц, 3 А, 26 В, плотность тока 0,167 А/см2, оба электрода - Al 100 65 1,5 0,86 87,0
Симметричный переменный ток, 50 Гц, 3 А, 33 В, плотность тока 0,2 А/см2, оба электрода - Al 200 65 1,5 0,93 94,0
Симметричный переменный ток, 50 Гц, 1 А, 12 В, плотность тока 0,1 А/см2, оба электрода - Al 100 30 1,0 0,02 5,4
Симметричный переменный ток, 50 Гц, 5 А, 27 В, плотность тока 0,3 А/см2, оба электрода - Al 100 65 1,5 1,38 84,0
Симметричный переменный ток, 50 Гц, 5 А, 14 В, плотность тока 0,3 А/см2, 2-ой электрод - графит 100 65 1,5 1,31 83,6

Способ получения алюмосодержащего коагулянта на основе сульфата алюминия, включающий растворение металлических алюмосодержащих отходов производства алюминия с последующей кристаллизацией коагулянта нейтрализацией аммиачной водой, отличающийся тем, что металлические алюмосодержащие отходы растворяют в растворе серной кислоты с концентрацией 100-200 г/л при температуре 65°С и наложении симметричного переменного электрического тока промышленной частоты при плотности тока 0,2-0,3 А/см2.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к переработке алюмокремниевого сырья с получением неорганического алюмокремниевого флокулянта-коагулянта и использованием его для очистки воды в системах хозяйственно-питьевого и промышленного назначения.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, в частности к способам переработки высококремнистого алюминиевого сырья с получением сульфата алюминия. .

Изобретение относится к технологии получения сульфата алюминия, который используют в качестве коагулянта при очистке хозяйственно-питьевых, промышленных и сточных вод, в промышленных и технологических процессах, и может быть использовано на предприятиях, занимающихся переработкой первичных отвальных алюмосодержащих шлаков.
Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности к получению коагулянта на основе сульфата алюминия, применяемого в процессах водоподготовки и очистки сточных вод различного происхождения.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при производстве коагулянтов для очистки воды хозяйственно-питьевого назначения, водоподготовки и очистки промышленных сточных вод, для сгущения осадков перед фильтрацией и в других технологических производственных процессах.
Изобретение относится к области переработки минерального сырья, а именно к слоистым алюмосиликатам группы каолинита, и может быть использовано в химической промышленности для производства сульфата алюминия и в цветной металлургии для производства глинозема.
Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии, может быть применено при получении коагулянта - сульфата алюминия или сульфатов алюминия и железа из плава, образующегося при взаимодействии гидроксида алюминия, отходов глиноземного производства (термоактивированного гидроксида алюминия, мелкодисперсных форм гидроксида алюминия и др.), а также природных видов алюминийсодержащего сырья (каолиновых глин, бокситов, алунитов и др.) с серной кислотой.

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении коагулянтов, применяемых для очистки воды и промышленных стоков.
Изобретение относится к области химической технологии, в частности к производству веществ, используемых для очистки питьевых и сточных вод, и может быть использовано в горводоканалах и на очистных сооружениях.

Изобретение относится к области химии, к средствам для получения соединений алюминия, содержащих серу, в частности сульфата алюминия, используемого при водоочистке.

Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии и может быть использовано при получении сульфата алюминия в жидком виде
Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении кремнеземсодержащих растворов солей алюминия, применяемых в качестве коагулянтов-флокулянтов для очистки сточных и питьевых вод, а также осаждения твердых взвесей из минеральных суспензий при очистке больших объемов высокомутной воды

Изобретение относится к области переработки полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении золошлаковых отходов, сырья техногенного характера, содержащего железо и алюминий

Изобретение относится к технологии неорганических веществ и может быть использовано при получении алюмокремниевого флокулянта-коагулянта, применяемого для очистки вод с различными типами загрязнений
Изобретение относится к технологии неорганических веществ, в частности касается получения коагулянта-флокулянта, и может быть использовано при очистке природной воды и промышленных стоков

Изобретение относится к области переработки отходов, в частности золошлаковых отходов ТЭЦ. Золу от сжигания углей помещают в реакционную зону, добавляют углеродный сорбент в количестве 10-25 кг на тонну золы. Затем производят обработку смесью фторида аммония и серной кислоты, нагревают до 120-125°C, выдерживают в течение 30-40 минут. Образующийся в результате обработки тетрафторсилан поглощают фторидом аммония. В полученный раствор тетрафторсиликата аммония вводят раствор гидроокиси аммония до осаждения диоксида кремния. Затем добавляют концентрированную серную кислоту в двукратном избытке к содержащемуся в остатке алюминию, выдерживают при температуре 250°C в течение 1,5 часа и обрабатывают водой. Твердый остаток прокаливают при температуре 800°C. Способ обеспечивает получение из отходов ряда продуктов: высокодисперсного диоксида кремния, сульфата алюминия, концентрата редких и редкоземельных элементов. 1 з.п. ф-лы, 6 табл., 2 пр.
Изобретение относится к технологиям переработки алюмокремниевого сырья с получением алюмокремниевого флокулянта-коагулянта, с получением сухого продукта. Осуществляют обработку нефелинового концентрата ((Na,K)2O·Al2O3·2SiO2) водным раствором серной кислоты, при этом берут 7-11% серную кислоту, производят перемешивание в течение 30-40 минут. Далее проводят обезвоживание в шнековом реакторе при введении в полученный раствор гидроксида алюминия с одновременным перемешиванием и последующим доукреплением суспензии концентрированной серной кислотой до достижения плотности суспензии 1,3-1,4 г/см3 и самопроизвольной кристаллизацией продукта. Изобретение позволяет получить твердый алюмокремниевый флокулянт-коагулянт с повышенным содержанием активного компонента - до 16% по Al2O3. 5 пр.

Изобретение может быть использовано для очистки воды хозяйственно-питьевого назначения, очистки промышленных сточных вод, для сгущения осадков. Способ получения алюминийсодержащего коагулянта включает взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой, выдержку реакционной массы при температуре 120-125°С и кристаллизацию на охлажденной движущейся поверхности. Взаимодействие гидроксида алюминия с серной кислотой ведут в присутствии нефелинового концентрата при соотношениях гидроксида алюминия к нефелиновому концентрату в диапазонах массовых частей 2:1-3:1, соответственно. При этом получают полиоксисульфат алюминия. Коагулянт, обеспечивающий возможность водообработки преимущественно в холодное время года, представляет собой полиоксисульфат алюминия с содержанием основного вещества в пересчете на Al2O3 14-18 мас.%, активного комплекса поликремниевой кислоты в количестве до 10 мас.%. Изобретение позволяет повысить эффективность коагулянта. 2 н.п. ф-лы, 2 табл., 1 пр.
Наверх