способ выделения гидроксида алюминия из алюминатного раствора

Формула изобретения

Способ выделения гидроксида алюминия из алюминатного раствора, включающий разложение его в присутствии затравки, отличающийся тем, что перед разложением алюминатный раствор обрабатывают насыщенным водяным паром при массовом соотношении пар: раствор 0,0001 0,0010 1,0.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к производству глинозема и может быть использовано при получении гидроксида алюминия осаждением из алюминатных растворов.

Известен способ разложения алюминатных растворов, предусматривающий обработку раствора перед кристаллизацией из него гидроксида алюминия газом, содержащим молекулярный кислород, при парциальном давлении кислорода Р354 кПа [1] Насыщенный кислородом алюминатный раствор нагревают до 180-300^oС, а затем пропускают его через слой насадки, содержащей металлический насадочный элемент из никеля или его сплава. Для выполнения такого приема требуется специальная сложная аппаратура, например, автоклавы высокого давления. Кроме того, в результате нагрева происходит упаривание раствора и повышение его концентрации, что приводит к снижению степени разложения обработанного раствора, что так же, как и сложность аппаратуры, является недостатком способа и затрудняет его использование в промышленных условиях.

Известен также способ выделения гидроксида алюминия из алюминатных растворов, включающий разложение их в присутствии затравки [2] широко использующийся на зарубежных и отечественных заводах. В присутствии затравки, представляющей собой мелкую фракцию гидроокиси алюминия, значительно ускоряется выпадение гидроокиси из алюминатного раствора.

Недостатком способа является недостаточно высокий выход Al₂O₃ при декомпозиции, который составляет 46-52% из-за присутствия в заводских промышленных растворах примесей (в частности, органических соединений (карбоната натрия, сульфида натрия), снижающих выход гидроксида алюминия.

Задачей изобретения является повышение выхода AL₂O₃ при разложении алюминатных растворов.

Техническим результатом изобретения является интенсификация разложения алюминатного раствора.

Технический результат достигается тем, что в способе выделения гидроксида алюминия из алюминатного раствора, заключающемся в разложении последнего в присутствии затравки, перед разложением алюминатный раствор обрабатывают насыщенным водяным паром при массовом соотношении пар: раствор, равном 0,0001-0,0010:1,0.

Известно, что алюминат-ионы образуют довольно прочные водородные связи с молекулами воды. Водная оболочка вокруг ионов [AL(OH)₄]^- прочна и кинетически устойчива, что способствует высокой устойчивости алюминатных растворов. Кроме того, в щелочно-алюминатных растворах образуются катион-анионные ассоциаты между гидратированными ионами Na⁺ и ионами [Al(OH)₄]^-. В результате растворы системы Na₂O - Al₂O₃ H₂O являются весьма стабильными. Для выделения из них гидроксида алюминия необходимо разрушить катион-анионные ассоциаты и освободить водородные связи. Обрабатывая алюминатный раствор насыщенным водяным паром, мы воздействием на структуру раствора следующим образом: вода, эжектируемая под давлением с паром, вступает в химическое взаимодействие с гидратированным катионом Na⁺ с образованием кристаллогидрата натрия. Одновременно происходит разрушение катион-анионных ассоциатов и освобождение водородных связей, что в конечном итоге облегчает выделение в твердую фазу гидроксида алюминия.

При обработке алюминатного раствора насыщенным водяным паром при массовом соотношении пар:раствор меньшем, чем 0,0001:1, интенсификации разложения алюминатного раствора не наблюдается, поскольку воздействие пара на структуру раствора носит лишь локальный характер.

Эжектирование насыщенного водяного пара при массовом соотношении пар:раствор большем, чем 0,0010:1, приводит к разбавлению алюминатного раствора водой и снижению концентрации щелочи и алюминия; при этом уменьшается количество выделенного гидроксида алюминия. Кроме того, с понижением концентрации раствора, поступающего на разложение, увеличивается количество выпариваемой из маточного раствора воды, а следовательно, и расход пара на тонну получаемого глинозема.

Способ осуществляется следующим образом. Алюминатный раствор после охлаждения (в вакуумохладительной установке или в теплообменнике) подают в бак алюминатного раствора, где установлены пневматические активаторы жидкости (ПАЖ) аппараты, предназначенные для распыления пара (продувки воздуха) с одновременной эжекцией раствора. Количество установленных аппаратов определяется из расчета: на 20-40 м³ раствора один ПАЖ. Кроме пара к ПАЖ необходима подводка сжатого воздуха, подача которого позволит избежать зарастания выпускных отверстий гидроксидом алюминия при отклонении пара. Алюминатный раствор обрабатывают насыщенным водяным паром с температурой 110-170^oC и давлением 1,5-8,0 атм не менее 15 минут. После обработки алюминатный раствор направляют на разложение в батарею декомпозеров, часть раствора поступает на репульпацию затравки.

Результаты полупромышленных испытаний представлены в таблице.