Способ получения металлургического глинозема кислотно-щелочным способом

Изобретение может быть использовано при переработке низкосортного высококремнистого алюмосодержащего сырья. Для получения металлургического глинозема каолиновые глины выщелачивают в автоклаве соляной кислотой в течение 60-180 мин при температуре 130-190°C. Пульпу после выщелачивания фильтруют при температуре 55-75°C. Через осветленный алюмохлоридный раствор пропускают газообразный хлороводород для кристаллизации гексагидрата хлорида алюминия. Полученные кристаллы подвергают кальцинации при температуре 700-900°C с получением чернового глинозема. Черновой глинозем направляют на двухстадийное выщелачивание. Первую стадию выщелачивания проводят при атмосферном давлении, температуре 90-115°C в течение 60-140 мин. Вторую стадию выщелачивания проводят в автоклаве при давлении 5-15 бар, температуре 130-180°C и продолжительности 60-140 мин. Алюминатный раствор после выщелачивания отделяют от нерастворившегося осадка и направляют на декомпозицию для осаждения гидроксида алюминия, который подвергают кальцинации при температуре 1000-1200°С. Изобретение позволяет повысить чистоту металлургического глинозема, снизить энергозатраты при его получении. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к кислотным способам получения глинозема и может быть использовано при переработке низкосортного высококремнистого алюмосодержащего сырья.

Известен способ получения глинозема, включающий предварительный обжиг исходного алюмосодержащего сырья, выщелачивание исходного сырья соляной кислотой, высаливание хлорида алюминия методом насыщения осветленного хлоридного раствора газообразным хлороводородом, обработку осажденного хлорида алюминия водным аммиаком, термическое разложение образовавшегося осадка и пирогидролиз маточного раствора [пат. RU 2554136, кл. C01F 7/22, C01F 7/20, опубл. 27.06.2015].

К недостаткам данного способа относятся необходимость предварительного обжига исходного сырья с хлоридом аммония перед выщелачиванием, низкое извлечение алюминия в раствор при выщелачивании, а также использование энергозатратных операций пирогидролиза раствора после высаливания и многостадийной упарки раствора хлористого аммония.

Известен способ получения глинозема, включающий измельчение алюмосодержащего сырья, автоклавное выщелачивание сырья соляной кислотой, фильтрацию хлоридной пульпы с получением кремнеземного осадка и осветленного хлоридного раствора, кристаллизацию гексагидрата хлорида алюминия из осветленного хлоридного раствора, кальцинацию гексагидрата хлорида алюминия с получением чернового глинозема, выщелачивание чернового глинозема щелочными растворами, декомпозицию алюминатного раствора, кальцинацию гидроксида алюминия [пат. RU 2647041, кл. C01F 7/20, C01F 7/30, опубл. 13.03.2018].

К недостаткам данного способа относятся невысокая степень чистоты получаемого глинозема, а также разработка оптимальных режимов технологии для определенного типа сырья постоянного состава, заключающаяся в неопределенности температурных, временных и других интервалов основных переделов технологии, препятствующая получению стабильного потока целевого компонента требуемого качества в случае варьирования характеристик исходного сырья. Помимо этого, температура кальцинации кристаллов гексагидрата хлорида алюминия, равная 600°C, является причиной повышенного содержания хлора в черновом глиноземе, что приводит к сильному загрязнению оборотного щелочного раствора при последующем выщелачивании чернового глинозема и, как следствие, к дополнительным затратам на очистку оборотного раствора от примесных солей.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому изобретению является способ получения глинозема, включающий выщелачивание алюминийсодержащего сырья соляной кислотой, образование кристаллов гексагидрата хлорида алюминия методом выпаривания хлоридного раствора и термическое разложение кристаллов гексагидрата хлорида алюминия [пат. RU 2570077, кл. C01F 7/30, C01F 7/22, опубл. 10.12.2015]. При этом операцию кристаллизации проводят с добавлением хлорида кальция при отношении массы хлорида кальция к расчетной массе глинозема в осветленном растворе, равном 2-4 в присутствии затравочных кристаллов гексагидрата хлорида алюминия со средним размером частиц 250-500 мкм.

К недостаткам данного способа относятся также низкое извлечение алюминия в раствор, обусловленное значительными потерями алюминия при выщелачивании и сложность технической реализации процесса кристаллизации гексагидрата хлорида алюминия с применением выпаривания хлоридного раствора в присутствии затравки.

Технический результат предлагаемого изобретения направлен на повышение эффективности солянокислотного выщелачивания каолиновых глин за счет увеличения извлечения алюминия в алюмохлоридный раствор до 93-98% и улучшение качества получаемого глинозема до 99,4%.

Указанный технический результат достигается тем, что получение металлургического глинозема производят способом, включающим выщелачивание каолиновых глин соляной кислотой в автоклавных условиях при температуре 130-190°C в течение 60-180 минут, фильтрацию полученной пульпы при температуре 55-75°C, высаливание гексагидрата хлорида алюминия из осветленного алюмохлоридного раствора газообразным хлороводородом, фильтрацию пульпы после кристаллизации, кальцинацию гексагидрата хлорида алюминия с получением чернового глинозема, двухстадийное выщелачивание чернового глинозема раствором щелочи, фильтрацию пульпы после выщелачивания, декомпозицию алюминатного раствора для осаждения гидроксида алюминия и кальцинацию гидроксида алюминия с получением глинозема металлургического качества.

При этом, выщелачивание каолиновых глин в автоклаве высокого давления производят 15-25%-ной соляной кислотой.

Помимо этого, кальцинацию кристаллов гексагидрата хлорида алюминия проводят при температуре 700-900°C, а гидроксида алюминия - при температуре 1000-1200°C.

Также, выщелачивание чернового глинозема осуществляется в две стадии, при этом первую стадию проводят при атмосферном давлении - температуре 90-115°C и продолжительности 60-140 минут, а вторую - при давлении 5-15 бар, температуре 130-180°C и продолжительности 60-140 минут. Применение двухстадийного выщелачивания чернового глинозема щелочными растворами в атмосферных и автоклавных условиях, в сочетании с декомпозицией полученного алюминатного раствора и последующей кальцинацией гидрокисда алюминия позволяет получить большую степень чистоты получаемого глинозема по сравнению с использованиием автоклавного выщелачивания и сократить энергозатраты на передел.

Проведение выщелачивания каолиновых глин соляной кислотой в автоклавных условиях позволяет вести процесс при температуре 130-190°C, при меньших температурах выщелачивания извлечение алюминия в раствор снижается, что приведет к большим потерям алюминия с пустой породой.

Интервалы температуры 130-190°C и продолжительности 60-180 минут солянокислотного выщелачивания каолиновых глин обусловлены тем, что при температуре ниже 130°C и продолжительности менее 60 минут процесс характеризуется высокими потерями алюминия, а при температуре выше 190°C и продолжительности более 180 минут извлечение алюминия в раствор увеличивается незначительно.

Интервал концентрации соляной кислоты при выщелачивании 15-25% обусловлен тем, что при концентрации кислоты меньше 15% процесс характеризуется низким извлечением алюминия в раствор. Увеличение концентрации соляной кислоты выше 25% способствует сокращению срока эксплуатации коррозионностойкого оборудования.

Интервал температуры при фильтрации пульпы 55-75°C после выщелачивания обусловлен тем, что при температуре ниже 55°C процесс характеризуется низкой производительностью, а увеличение температуры фильтрации выше 75°C способствует гелеобразованию кремниевой кислоты и сжатию структурной сетки геля, что приводит к увеличению удельного сопротивления осадка и уменьшению производительности фильтрования.

Интервал температуры при кальцинации кристаллов гексагидрата хлорида алюминия 700-900°C обусловлен тем, что при температуре ниже 700°C полученный черновой глинозем характеризуется повышенным содержанием остаточного хлора. При температуре кальцинации выше 900°C наблюдается повышенное содержание α-фазы в черновом глиноземе, что негативно сказывается на его последующей щелочной обработке.

Двухстадийное выщелачивание чернового глинозема растворами щелочи обусловлено тем, что на первой стадии выщелачивания в атмосферных условиях при температуре 90-115°C и продолжительности 60-140 минут, большая часть глинозема переходит в раствор, а на второй стадии выщелачивания в автоклавных условиях при температуре 130-180°C и продолжительности 60-140 минут доизвлекается нерастворившаяся при атмосферном выщелачивании часть глинозема. Такой подход к проведению выщелачивания чернового глинозема позволяет значительно сократить энергозатраты на передел.

Интервалы температуры 90-115°C и продолжительности 60-140 минут при атмосферном выщелачивании чернового глинозема обусловлены тем, что при температуре ниже 90°C и продолжительности менее 60 минут процесс характеризуется низкой производительностью, а выщелачивание при температуре выше 115°C в атмосферных условиях неосуществимо.

Интервалы температуры 130-180°C и продолжительности 60-140 минут при автоклавном выщелачивании чернового глинозема обусловлены тем, что при температуре ниже 130°C и продолжительности менее 60 минут процесс является малопроизводительным, а при температуре выше 180°C извлечение глинозема в раствор увеличивается незначительно.

Интервал температуры при кальцинации гидроксида алюминия 1000-1200°C обусловлен тем, что при температуре ниже 1000°C полученный глинозем не отвечает требованиям, предъявляемым к металлургическому глинозему. При температуре кальцинации выше 1200°C наблюдается повышенное содержание α-фазы в глиноземе, что негативно сказывается на последующем получении алюминия электролизом.

Пример осуществления изобретения. В автоклав подают оборотную соляную кислоту заданной концентрации и подготовленную навеску каолиновой глины. Нагрев реакционной смеси до заданной температуры осуществляют с помощью подачи теплоносителя в рубашку автоклава. Прореагировавшую смесь направляют на фильтрацию для отделения алюмохлоридного раствора от нерастворившегося осадка - сиштофа. Далее через осветленный раствор пропускают газообразный хлороводород для выделения из раствора кристаллов хлорида алюминия. Выделившиеся кристаллы отделяют от маточного раствора и прокаливают с получением чернового глинозема. Полученный черновой глинозем подвергают двухстадийному выщелачиванию щелочными растворами. Далее алюминатный раствор отделяют от нерастворившегося осадка и направляют на декомпозицию для выделения гидроксида алюминия. Выделившийся гидроксид алюминия отделяют от маточного раствора и подвергают операции кальцинации с получением металлургического глинозема. Полученные результаты представлены в таблице 1.

1. Способ получения металлургического глинозема, включающий выщелачивание каолиновых глин соляной кислотой, высаливание хлорида алюминия из осветленного алюмохлоридного раствора газообразным хлороводородом и кальцинацию гексагидрата хлорида алюминия, отличающийся тем, что выщелачивание каолиновых глин проводят в автоклавных условиях при температуре 130-190°С в течение 60-180 минут, полученную пульпу фильтруют при температуре 55-75°С, через осветленный алюмохлоридный раствор пропускают газообразный хлороводород с образованием кристаллов гексагидрата хлорида алюминия, которые после отделения от маточного раствора подвергают кальцинации при температуре 700-900°С с получением чернового глинозема, который подвергают двухстадийному выщелачиванию раствором щелочи, при этом первую стадию осуществляют при атмосферном давлении при температуре 90-115°С и продолжительности 60-140 минут, а вторую при давлении 5-15 бар, температуре 130-180°С и продолжительности 60-140 минут, алюминатный раствор после выщелачивания отделяют от нерастворившегося осадка и направляют на декомпозицию для осаждения гидроксида алюминия, который подвергают кальцинации при температуре 1000-1200°С с получением глинозема металлургического качества.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выщелачивание каолиновых глин в автоклаве производят 15-25%-ной соляной кислотой.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу производства алюминия высокой чистоты (АВЧ) электролизом расплавленных солей с безуглеродными анодами и биполярным электродом-коллектором примесей БПЭ-К.

Изобретение относится к производству алюминия электролизом расплавленных солей, включающему подачу в электролизер сырья и борсодержащих добавок в составе анодов, в котором на первом этапе в электролизер вводятся ванадийсодержащие соединения с поступающим сырьем или в составе анодов в количестве до 150÷200 ppm ванадия в алюминии в течение 30÷60 суток, после чего производство товарного алюминия обеспечивается применением анодов с примесями или добавками переходных металлов и борсодержащих соединений в количественном соотношении Бор/Me=0.65÷1.0, где Бор и Me - количество дозируемого бора и суммарное содержание примесей переходных металлов в составе анодов.

Изобретение относится к устройству для определения направления движения электролита в алюминиевом электролизере. Устройство содержит лопасть, поворачивающуюся под воздействием сил движущего электролита, закрепленную на изогнутом стержне, на верхнем горизонтальном торце которого размещен конус с возможностью его погружения в коническое углубление пластины, расположенной на держателе устройства, при этом стержень выполнен с U-образным изгибом в верхней горизонтальной его части и со смещением центра тяжести в нижней его части строго в вертикальном положении.

Изобретение относится к электролизеру для производства алюминия. Электролизер содержит ванну, заполненную криолит-глиноземным расплавом, чередующиеся вертикальные инертные аноды и катоды, смещенные вниз относительно анодов и установленные на подставки, исключающие контакт катодов с жидким алюминием, собирающимся на подине ванны, и систему питания глиноземом.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к устройству для производства алюминия высокой чистоты (АВЧ) электролизом расплавленных солей с применением безуглеродных анодов.

Изобретение относится к электролизеру с самоспекающимися анодами для получении алюминия. Электролизер содержит размещенный в анодном кожухе самоспекающийся анод, разделенный на границе между коксо-пековой композицией и зоной полукокса горизонтальной перегородкой, размещенной на высоте от нижней кромки анодного кожуха и оборудованной вертикальными ячейками, с образованием анодных блоков, удерживаемых от падения в расплав токопроводящими штырями, с размещенными с зазором ячейками на горизонтальной перегородке и размещенную на уровне верхней кромки анодных ячеек дополнительную горизонтальную перегородку с окнами, длина и ширина которых равна длине и ширине вертикальных ячеек, а высота анодных ячеек равна высоте анодного кожуха, при этом пространство между горизонтальными перегородками заполнено теплоизолирующим материалом.

Изобретение относится к получению алюминия электролизом криолит-глиноземного расплава. Способ включает загрузку на этапе пуска электролизера в качестве электролита смеси криолита со фторидом алюминия с содержанием фторида алюминия от 25 до 35 мас.%.

Группа изобретений относится к электролитическому получению алюминия. Электролизер для получения алюминия, содержащий анод, катод в отстоящем от анода положении, ванну расплавленного электролита в жидкостном сообщении с анодом и катодом, корпус электролизера, содержащий боковую стенку и подину.

Изобретение относится к способу получению сплавов на основе алюминия электролизом. Способ включает использование малорасходуемого анода алюминиевого электролизера в качестве источника легирующих элементов, при этом осуществляют введение в расплавленный катодный алюминий легирующих элементов путем растворения в расплаве электролита алюминиевого электролизера из малорасходуемого анода, добавления в расплав электролита алюминиевого электролизера оксидов, и/или фторидов, и/или карбонатов упомянутых легирующих элементов или одновременного растворения легирующих элементов из малорасходумых анодов с добавлением в расплав электролита алюминиевого электролизера оксидов, и/или фторидов, и/или карбонатов упомянутых легирующих элементов, восстановление легирующих элементов, введенных в расплав электролита алюминиевого электролизера на расплавленном катодном алюминии, с получением основы для алюминиевых сплавов, определение соотношения элементов в основе для алюминиевых сплавов и доведение сплавов до заданного состава посредством добавления к основе для алюминиевых сплавов легирующих элементов в необходимом количестве.

Транспортировочное устройство (1) содержит средства стыковки с грузом, средства дистанционного обнаружения препятствия, выполненные с возможностью сканирования зоны (8) обнаружения, средства сбора кинематической данной, предназначенные для сбора одной или нескольких кинематических данных, относящихся к кинематике транспортировочного устройства (1), блок (16) обработки, предназначенный для определения зоны контроля внутри зоны (8) обнаружения, при этом блок (16) обработки рассчитывает форму зоны контроля в зависимости от кинематической данной или кинематических данных, поступающих от средств сбора.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения оксида алюминия из богатых алюминием материалов с интегрированной утилизацией СO2 включает измельчение и выщелачивание богатых Al материалов в соляной кислоте.
Изобретение может быть использовано в производстве фотокатализаторов и сорбентов для очистки воды и воздуха от токсичных веществ. Для получения титанокремниевого натрийсодержащего продукта осуществляют разложение сфенового концентрата соляной кислотой с концентрацией 30-35% при температуре 95-105°С с образованием раствора хлорида кальция и титанокремниевого остатка.
Изобретение относится к области выделения и очистки оксида иттербия, обогащенного иттербием с массовым числом 176, полученного методом электромагнитной сепарации. Способ получения оксида иттербия-176 из иттербийсодержащего концентрата включает разложение концентрата соляной кислотой, переработку концентрата в три этапа, причем на всех трех этапах осаждают оксалат иттербия - 176 в присутствии щавелевой кислоты из кислой среды, отделяют осадок, промывают его и прокаливают до оксида, на втором этапе проводят предварительное отделение тяжелых металлов в виде сульфидов, при этом на первом этапе из солянокислого раствора от разложения концентрата проводят трехкратное осаждение гидроксида иттербия-176 аммиаком при рН 14, отделение тяжелых металлов в виде сульфидов на втором этапе проводят при температуре 60°С, рН 3,5 и концентрации раствора 20 г/л по иттербию-176, а осаждение оксалата иттербия на всех этапах проводят в присутствии винной и щавелевой кислоты из раствора концентрацией 2 г/л по иттербию-176 и избыточной концентрации щавелевой кислоты 0,1-0,2 N.

Изобретение относится к способу селективного и экологически чистого совместного извлечения свинца и серебра в качестве концентрата из отходов гидрометаллургического производства.

Способ относится к металлургии благородных металлов. Способ включает распульповку концентрата благородных металлов в разбавленной соляной кислоте.
Изобретение относится к технологии переработки цинкосодержащего сырья. Способ извлечения цинка из оцинкованных стальных отходов включает кислотное удаление цинка с растворением цинка.

Изобретение относится к переработке полиметаллического сырья для извлечения цветных металлов. Способ включает анодное выщелачивание сырья водным раствором, содержащим соляную кислоту, и катодное осаждение электроположительных металлов в диафрагменном электролизере с анодным и катодным пространствами, разделенными катионообменными мембранами.

Изобретение относится к металлургии и может быть применено для комплексной переработки пиритсодержащего сырья. Осуществляют безокислительный обжиг, обработку огарка с растворением железа, цветных металлов, серебра и золота и получение их концентратов.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов (БМ), в частности к способам извлечения металлов платиновой группы из отработанных катализаторов нефтехимии.

Изобретение относится к способам обработки материалов промышленных отходов, а именно к способам обработки летучей золы. Способ включает выщелачивание летучей золы с использованием HCl с получением продукта выщелачивания, содержащего ионы алюминия, ионы железа и твердое вещество, и отделение указанного твердого вещества от продукта выщелачивания.

Изобретение относится к порошковым материалам для получения покрытий методом сверхзвукового холодного газодинамического напыления. Порошковый материал для газодинамического напыления дефектных головок блоков цилиндров получен электроэрозионным диспергированием отходов алюминия в дистиллированной воде при ёмкости разрядных конденсаторов 55 мкФ, напряжении 100 В и частоте импульсов 140 Гц.

Изобретение может быть использовано при переработке низкосортного высококремнистого алюмосодержащего сырья. Для получения металлургического глинозема каолиновые глины выщелачивают в автоклаве соляной кислотой в течение 60-180 мин при температуре 130-190°C. Пульпу после выщелачивания фильтруют при температуре 55-75°C. Через осветленный алюмохлоридный раствор пропускают газообразный хлороводород для кристаллизации гексагидрата хлорида алюминия. Полученные кристаллы подвергают кальцинации при температуре 700-900°C с получением чернового глинозема. Черновой глинозем направляют на двухстадийное выщелачивание. Первую стадию выщелачивания проводят при атмосферном давлении, температуре 90-115°C в течение 60-140 мин. Вторую стадию выщелачивания проводят в автоклаве при давлении 5-15 бар, температуре 130-180°C и продолжительности 60-140 мин. Алюминатный раствор после выщелачивания отделяют от нерастворившегося осадка и направляют на декомпозицию для осаждения гидроксида алюминия, который подвергают кальцинации при температуре 1000-1200°С. Изобретение позволяет повысить чистоту металлургического глинозема, снизить энергозатраты при его получении. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

Наверх