способ переработки алюмосиликатного сырья

Формула изобретения

1. Способ переработки алюмосиликатного сырья с получением коагулянта, включающий обработку нефелиносодержащего сырья разбавленной серной кислотой и разделение твердой и жидкой фаз, отличающийся тем, что серную кислоту берут с концентрацией до 5 мас.% и процесс ведут без внешнего нагрева.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед разделением твердой и жидкой фаз реакционную массу разбавляют водой.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что после разделения твердой и жидкой фаз в жидкую фазу вводят стабилизирующие полимерные вещества, предпочтительно в количестве до 30 г/л, или добавляют воду.

4. Способ по пп.1 - 3, отличающийся тем, что полученный коагулянт переводят в твердое состояние, предпочтительно, путем распылительной сушки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к химической технологии, в частности к технологии переработки алюмосиликатного сырья с получением коагулянтов на основе сульфата алюминия.

Известен способ переработки нефелинового концентрата с получением коагулянта путем обработки концентратора 35-40% Н₂SO₄, а также путем обработки концентрата 65-70% H₂SO₄.

(Запольский А.К. Сернокислотная переработка высококремнистого алюминиевого сырья. - Киев, 1981, с.181-183).

Недостатком известных способов является невысокое содержание Аl₂O₃ в продукте и большое количество нерастворимого остатка.

Известен способ получения коагулянта путем обработки белого шлама первой стадии обескремнивания глиноземного производства 3-35% Н₂SO₄, взятой в количестве 70-90% от стехиометрии, в течение 10-30 мин. Полученный коагулянт содержит Al₂(SO₄)₃ и золь SiO₂ в отношении приблизительно 1:1 [1].

Недостатком известного способа является нестабильность процесса получения и низкое качество продукта из-за наличия в нем примесей и скоагулированной гелеобразной кремнекислоты.

Известен способ переработки природного алюмосиликатного сырья с соотношением SiO₂/Al₂O₃ равным 3,9-4,16 5-20%-ой серной кислотой при соотношении алюмосиликата к серной кислоте равным 0,07-0,25 и при 18-45^oС [2].

Недостатком известного способа является то, что по завершении взаимодействия смесь начинает интенсивно загустевать вследствие полимеризации кремниевых кислот, и поэтому требуется подавать в смесь едкий натр для нейтрализации, что усложняет и удорожает процесс.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки нефелинсодержащего сырья раствором Н₂SO₄ с концентрацией 50-170 г/л с расходом 50-85% от стехиометрического, при 20-80^oС в течение 20-30 мин [3].

Известное изобретение позволяет предотвратить коагуляцию и выпадение в нерастворимый осадок кремнекислоты и обеспечить ее переход в раствор в коллоидном виде, что усиливает осветляющее действие целевого продукта.

Недостатком изобретения является то, что для получения коагулянтов со стабильными свойствами в процессе хранения их необходимо готовить при пониженной температуре и повышенном расходе и концентрации серной кислоты.

Задачей изобретения является разработка способа переработки алюмосиликатного сырья, обеспечивающего получение коагулянта со стабильными свойствами в процессе его хранения, а также обеспечение возможности получения коагулянта с pН выше 3.

Поставленная задача решается описанным способом переработки алюмосиликатного сырья с получением коагулянта, включающим обработку нефелинсодержащего сырья разбавленной серной кислотой с концентрацией до 5 мас.% без внешнего нагрева реакционной смеси и разделение твердой и жидкой фаз.

Поставленная задача решается также тем, что перед разделением твердой и жидкой фаз реакционную массу разбавляют водой.

После разделения твердой и жидкой фаз возможно введение стабилизирующей полимерной добавки в количестве до 30 г/л.

Изобретение также предусматривает возможность получения коагулянта в твердом порошкообразном состоянии, предпочтительно путем коагулянта в твердом порошкообразном состоянии, предпочтительно путем распылительной сушки жидкой фазы.

Использование для разложения нефелинсодержащего сырья серной кислоты с концентрацией до 5 мас. % позволяет предотвратить коагуляцию жидкой фазы, стабилизировать процесс разложения за счет того, что реакционная масса не подвержена сильному саморазогреву.

При исследованных концентрациях серной кислоты (от 0,1 до 5%) реакционная смесь саморазогревалась до температуры не выше 28^oС.

Несмотря на то, что отсутствие внешнего нагрева смеси увеличивает продолжительность разложения сырья, процесс протекает стабильно без выпадения скоагулированных частиц кремнекислоты. Кроме того, предложенный способ является экономичным, позволяет снизить коррозию оборудования и получить коагулянт в концентрации по Аl₂O₃ 5-20 г/л, что является пригодным непосредственно к употреблению.

Разбавление реакционной смеси водой повышает устойчивость смеси к гелеобразованию.

Стабилизирующие полимерные добавки повышают стабильность жидкого коагулянта при хранении.

Для удобства длительного хранения и транспортировки предусмотрено получение коагулянта в твердом порошкообразном виде.

Пример 1. 10 г нефелинового концентрата, содержащего, мас.%: SiO₂ 45,0; Al₂O₃ 29,0; Fe₂O₃ 2,2; CaO 1,5; Na₂O 11,8; K₂O 7,2; TiO₂ 0,5; FeO 0,6; прочие 2,2, перемешивают с 145,2 мл 3,24 мас.%-ной серной кислоты в течение 1 ч, затем нерастворенный остаток удаляют фильтрованием. Жидкая фаза представляет собой коагулянт, содержащий Al₂O₃ 9,5 г/л и имеющий pН 3,1.

Пример 2. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но при этом используют 4,74 мас. %-ную серную кислоту. После перемешивания в течение 1 ч добавляют 50 мл воды. Получен коагулянт с концентрацией Al₂O₃ 10 г/л и имеющий pН 3,0.

Пример 3. Процесс осуществляют аналогично примеру 1, но при этом используют 0,98 мас. %-ную серную кислоту. После фильтрования вводят в качестве стабилизирующей добавки 20 г/л полиакриламида.

Пример 4. Процесс осуществляют аналогично примеру 3, но при этом после введения в качестве стабилизирующей добавки 5 г/л флокулянта КФ-91, выпаривают при температуре 60^oС до образования порошка. Получен твердый порошкообразный продукт.

Аналогичные примеры проведены с различными отходами горнометаллургической промышленности, содержащими нефелин.

Таким образом, предложенное изобретение позволяет получить высококачественный коагулянт по экономичной технологии.