способ получения гидроксида алюминия

Формула изобретения

Способ получения гидроксида алюминия, включающий декомпозицию алюминатного раствора в присутствии затравки, фильтрацию гидроксида алюминия и его сушку, отличающийся тем, что гидроксид алюминия а процессе сушки подвергают классификации по классу менее 40 мкм, и сухой гидроксид алюминия фракции менее 40 мкм используют в качестве затравки при декомпозиции алюминатного раствора или в качестве товарного продукта, а сухой гидроксид алюминия фракции более 40 мкм прокаливают с получением укрупненного оксида алюминия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии глиноземного производства и может быть применено в практике металлургии, химического производства, строительной промышленности, фармацевтической отрасли.

Известен способ получения укрупненной фракции гидроксида алюминия на стадии гидрохимического разложения (декомпозиции) алюминатного раствора с регулированием температуры, времени воздействия и качества затравки (Процессы и аппараты глиноземного производства. Еремин Н.И., Наумчик А.Н., Козаков В.Г., стр. 323, М.: Металлургия, 1980).

Недостаток такого способа - замедленность протекания процесса, снижающего производительность задействованного оборудования, удорожание процесса и при выполнении требований, предъявляемых к затравочному материалу; нерешаемость задач по уменьшению содержания примесей в продукте и большого разброса его гранулометрического состава.

Известен способ получения гидроксида алюминия по авторскому свидетельству СССР N 176273 (МПК: C 01 F), по которому для интенсификации процесса и его непрерывности свежеосажденный гидроксид алюминия подвергают распылительной сушке и затем промывают известными способами. Распылительная сушка позволяет резко улучшить фильтрующие и отстойные свойства осадка и осуществить непрерывную промывку гидроксида. В конечном итоге получают активный оксид алюминия, не уступающий по своим свойствам оксиду, получаемому существующими методами.

Недостаток этого способа заключается в том, что он дает возможность получать только тонкодисперсный и малощелочной гидроксид алюминия, к тому же трудоемкими операциями, а такой важный признак, как разновидность по крупности частиц, не принят во внимание. Кроме того, обеднение по другим примесям не предусмотрено - в итоге после кальцинирования такого гидроксида алюминия имеем рядовой глинозем с повышенным содержанием фракции - 40 мкм и в рамках нормативных требований содержание примесей SiO₂; Fe₂O₃; CAO, что не меняет сортность и цену готового продукта в сторону повышения.

По патенту США N 5122348 (МПК: 423/122) получаемый прокаливанием гидроксида алюминия мелкодисперсный глинозем (90% частиц имеет размер меньше 44 микрон) из электростатического осадителя направляют в приемную емкость для образования пульпы с оборотным алюминатным раствором производства Байера и после классификации используют мелкие частицы в качестве затравки при декомпозиции.

Недостаток такого способа в том, что материал из электростатического осадителя печи передела кальцинации в большей своей части представлен оксидом алюминия (содержание - Al₂O₃ около 45%) и это обстоятельство не дает возможности обеспечить всеобъемлющего, проявления эффективности затравки из-за присутствия химически пассивных частиц, что не позволит получить укрупненный и прочный монокристалл гидроксида алюминия, а затем после прокалки и укрупненный глинозем.

Изобретение по заявке Польши N 265966 (МПК: C 01 F) представляет собой способ получения и обработки гидроксида алюминия, включающий разложение (декомпозицию) раствора алюмината натрия в присутствии затравки с последующей термической обработкой при температуре 250-850^oC до получения степени дегидратации 50% и содержания оксида алюминия > 80%. Затем продукт 1-3 раза промывают водным раствором неорганических кислот или аммониевых солей при повышенной температуре и одновременном перемешивании. Очищенный продукт после фильтрации подвергают кальцинированию при 1200-1400^oC. Этот способ принимаем за прототип.

К недостатку способа следует отнести высокую энергоемкость процесса, сложность аппаратурного оформления и ограниченность решения задач, когда достигается только получение малощелочного глинозема и не принимается во внимание усреднение материала по крупности, общее снижение примесей в нем, чтобы расширить ассортимент выпускаемого после кальцинирования гидроксида алюминия глиноземов, увеличив тем самым прибыль заводов.

Технической задачей изобретения является укрупнение гидроксида алюминия не на стадии гидрохимии, а на стадии его самостоятельной (обособленной) термообработки (сушки) механическим путем с применением центробежного пылеуловителя, что после стадии фильтрации позволит из общей массы материала выделить заданную крупную часть, включающую фракцию менее 40 мкм менее 15%, что сулит выгоды при электролизе алюминия, снижение в некоторой степени в выделенной крупной части материала, предназначенного для дальнейшей термообработки с получением различных марок глинозема, содержание характерных примесей (Na₂O; Fe₂O₃; SiO₂);

повышение и стабилизация сортности глинозема за счет более равномерной его прокалки в условиях достаточного времени пребывания и улучшения теплообменных процессов при обработке в печных агрегатах с резко уменьшенным пылеоборотом, что влечет сокращение удельного расхода топлива и материальных потерь;

эффективное использование выделенной мелкой фракции сухого гидроксида алюминия со средним медианным диаметром частицы около 25 мкм в процессе декомпозиции в качестве активной затравки - центров кристаллизации в алюминатном растворе.

Технический результат достигается за счет того, что в извлеченном способе получения гидроксида алюминия, включающем декомпозицию алюминатного раствора в присутствии затравки, фильтрацию гидроксида алюминия и его сушку, гидроксид алюминия в процессе сушки подвергают классификации по классу менее 40 мкм; сухой гидроксид алюминия фракцией менее 40 мкм используют в качестве затравки при декомпозиции алюминатного раствора; сухой гидроксид алюминия фракцией менее 40 мкм используют в качестве товарного продукта; сухой гидроксид алюминия фракцией более 40 мкм прокаливают с получением укрупненного кальцинированного оксида алюминия.

Применением центробежного пылеуловителя, работающего на скоростях газового теплоносителя, которым производится сушка гидроксида, являющихся транспортными для твердых частиц (в диапазоне 8-16 м/с), достигается задаваемая классификация этих частиц по крупности (по крайней мере на три четкие фракции).

Укрупненная часть гидроксида алюминия, отделенная в процессе сушки в центробежном пылеуловителе, может быть подвержена прокалке в печном агрегате с получением "песчаного" глинозема и может быть товарным продуктом, в котором фракция менее 40 мкм находится в пределах 15-20%.

Выносимая из центробежного пылеуловителя часть гидроксида алюминия, задерживается или в тканевом рукавном фильтре, или в электрофильтре, или в скруббере для использования в качестве затравки на стадии декомпозиции, а также в качестве готового тонкодисперсного продукта, в котором фракция менее 40 мкм находится в пределах 55-65%.

Если операцию укрупнения гидроксида алюминия проводить на стадии декомпозиции, то, как показывает практика, получаемый после прокалки в печи глинозем из такого гидроксида по гранулометрии мало отличается от глинозема, ранее выпускаемого из рядового гидроксида алюминия. То есть в процессе прокалки на стадии кальцинации происходит разрушение сформировавшихся на стадии декомпозиции агрегатиков гидроксида алюминия. А чтобы получить и крупный, и прочный агрегатик гидроксида алюминия, следует резко замедлить процесс декомпозиции, что существенно сократит мощность этого передела и в целом глиноземопроизводящего завода.

Укрупненный гидроксид алюминия, полученный предлагаемым способом, подвергающийся термообработке в печи для производства глинозема, обеспечивает выпуск последнего практически неизменной гранулометрии.

Значит в существующей ситуации разработанный способ является самым оперативным и актуальным - перенос решения проблемы укрупнения гидрата и глинозема с гидрохимического передела на печной передел в цех кальцинации.

Химический анализ материала укрупненной гранулометрии обнаруживает некоторое снижение в нем характерных примесей - Na₂O, SiO₂ и Fe₂O₃. И, наоборот, материал мелкой гранулометрии несколько обогащается этими примесями.

Техническая сущность изобретения поясняется описанием принципиальной аппаратурно-технологической схемы осуществления заявляемого способа, представленной на чертеже. Эта аппаратурно-технологическая схема включает барабанный вакуум-фильтр 1, конвейерную ленту 2, приемный бункер 3, шнековый питатель 4, теплообменную колонку 5, центробежный пылеуловитель 6, дымосос 7, газоочистной аппарат 8, бункер-сборник 9 для пыли, элемент 10 для транспорта пыли в отделение декомпозиции, бункер-сборник 11 для укрупненного материала, элемент 12 для транспорта сухого укрупненного гидроксида алюминия в печь кальцинации, топку 13 с вентилятором 14, патрубок 15 для поступления воздуха разбавления дымовых газов до заданной температуры газового теплоносителя (ориентировочно 400^oC).

Способ осуществляют следующим образом: алюминатный раствор после декомпозиции (на схеме не показано) поступает в корыто барабанного вакуум-фильтра 1 на переделе кальцинации. С полотна барабанного вакуум-фильтра гидроксид алюминия влажностью 8-16% отдувается на конвейерную ленту 2, посредством которой подается в приемный бункер 3. С помощью шнекового питателя 4 гидроксид алюминия загружается в теплообменную колонку 5, в которую из топки 13 вдуваются продукты сгорания топлива, разбавленные воздухом из патрубка 15, обеспечивая необходимую технологическую температуру при ведении процесса сушки гидроксида во взвешенном состоянии.

Газообразный теплоноситель, проходя теплообменную колонку на скоростях, транспортных для частиц гидроксида алюминия, вступает в теплообмен с загружаемым исходным материалом и на пути до центробежного пылеуловителя 6 происходит его сушка при нагреве до температуры 140-160^oC.

По отводному патрубку центробежного пылеуловителя основная масса (85-90%) укрупненного гидроксида попадает в бункер-сборник 11, а из него через запорный элемент 12 (это может быть затвор кипящего слоя) отгружается в печь кальцинации для производства кондиционного "песчаного" типа глинозема (содержание фракции менее 40 мкм не превышает 15%).

Осветленные же газы из центробежного пылеуловителя с помощью дымососа 7 направляются в газоочистной аппарат 8 (это может быть электрофильтр или тканевый рукавный фильтр), который улавливает оставшуюся часть мелкой фракции гидроксида, накапливая ее в бункере-сборнике 9, откуда пневмотранспортным элементом 10 она переправляется в отделение декомпозиции (а может стать готовым продуктом).

Использование заявляемого способа на глиноземном заводе мощностью 1,5-1,6 млн.тонн в год гидроксида алюминия (по сухой массе) даст годовой экономический эффект, выражающийся суммой в 2,0-2,5 млрд.руб., а также улучшение экологической обстановки на территории завода и окружающей среды.