способ выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролизного производства алюминия

Формула изобретения

Способ выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролизного производства алюминия, включающий очистку газов электролизных корпусов от сернистых окислов методом орошения отходящих газов циркулирующим в системе газоочистки содосульфатным раствором, отличающийся тем, что часть циркулирующего в системе газоочистки содосульфатного раствора с концентрацией Na₂SO₄ 70-75 г/л и Na₂CO₃ 10-15 г/л после выделения из него фтористых солей подвергают упариванию в выпарной батарее до достижения концентрации Na₂SO₄ 350-400 г/л, а затем в упаренный раствор дозируют соду, расходуемую в технологическом цикле для газоочистки, с доведением концентрации Na₂CO₃ в растворе до 310-350 г/л, с выделением в осадок из раствора безводного сульфата натрия в виде беркеита при охлаждении до 40-60С.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к цветной металлургии, конкретно к очистке содощелочных растворов газоочистки электролизного производства алюминия от сульфата натрия.

На практике, в частности на Братском и Красноярском алюминиевых заводах, отходящие газы от электролизеров очищают от примесей окислов серы путем их орошения в скрубберах оборотным раствором соды. При этом в растворе газоочистки накапливается сульфат натрия за счет взаимодействия окислов серы с содой. По мере накопления в растворе газоочистки сульфата натрия до 65-75 г/л и снижения содержания соды до 10-15 г/л часть раствора выбрасывают на шламохранилище. Оставшийся раствор газоочистки восполняют свежим раствором соды. Действующая практика создает серьезные экологические проблемы и приводит к потере соды и сульфата натрия.

Известен способ выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролитического производства алюминия по а.с. СССР № 648518, 05.10.1973, включающий выдержку содосульфатного раствора при глубоком охлаждении с последующим отделением образовавшегося в осадке Na₂SO₄ 10Н₂O и обезвоживание ее, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода целевого продукта и чистоты его, раствор предварительно насыщают до содержания в нем сульфата натрия в количестве 40-120 г/л, карбоната натрия в количестве 30-55 г/л и выдержку осуществляют при температуре (+5)-(-3) С в течение не менее 2 часов.

Способ является сложным в эксплуатации и связан с большими теплоэнергетическими затратами на переделах глубокого охлаждения раствора с выделением в осадок десятиводной глауберовой соли (Nа₂SО₄ 10Н₂О) с последующей ее сушкой. По указанной причине способ не используется на алюминиевых заводах.

Известен также способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевого производства по а.с. СССР № 789302, включающий обработку газов раствором соды и твердых отходов щелочным раствором, осаждение криолита из смешанных растворов, отделение осадка с последующим разделением маточного раствора на две части, одну из которых направляют на обработку отходящих газов, а другую каустифицируют известью с последующей обработкой полученным раствором твердых отходов, после каустификации из раствора кристаллизуют глауберовую соль и выделяют ее с охлаждением раствора до температуры (-5)-(-12) C.

Способ также не используется на алюминиевых заводах из-за его сложности в эксплуатации и потребности больших теплоэнергетических затрат на процессы глубокого охлаждения растворов с выделением десятиводной глауберовой соли (Na₂SO₄ 10H₂O) и обезвоживания глауберовой соли.

Задачей изобретения является упрощение технологического процесса и коренное снижение теплоэнергетических затрат на очистку соды сульфатного раствора от сульфата натрия.

Техническое решение задачи достигается тем, что в способе выделения сульфата натрия из раствора газоочистки электролизного производства алюминия, включающем очистку газов электролизных корпусов от сернистых окислов методом орошения отходящих газов циркулирующим в системе газоочистки содосульфатным раствором. Часть циркулирующего в системе газоочистки содосульфатного раствора с концентрацией Na₂SO₄ 70-75 г/л и Na₂CO₃ 10-15 г/л после выделения из него фтористых солей подвергают упариванию в выпарной батарее до достижения концентрации Na₂SO₄ 350-400 г/л, а затем в упаренный раствор дозируют соду, расходуемую в технологическом цикле для газоочистки, с доведение концентрации Nа₂СО₃ в растворе до 310-350 г/л с выделением в осадок из раствора безводного сульфата натрия в виде беркеита при охлаждении раствора до 40-60 С.

Пример практического осуществления предлагаемого нового способа очистки содосульфатного раствора от газоочистки электролизных корпусов применительно к Братскому алюминиевому заводу с указанием ожидаемого материального баланса в технологическом цикле приведен в прилагаемой балансовой схеме (см. чертеж).

При снижении концентрации сульфата натрия в упаренном растворе ниже 350 г/л снижается величина выделения сульфата натрия из упаренного раствора при его смешении с содой. При повышении концентрации сульфата натрия выше 400 г/л ухудшается работа выпарной батареи из-за кристаллизации сульфата натрия в выпарном аппарате. При повышении концентрации соды в упаренном растворе выше 350 г/л Na₂O после дозировки соды увеличивается потеря соды с беркеитом. При снижении концентрации соды в упаренном растворе ниже 310 г/л снижается очистка раствора от сульфата натрия. При повышении температуры упаренного раствора на стадии дозировки соды выше 60 С снижается очистка раствора от сульфата натрия. При снижении температуры упаренного раствора ниже 40 С в осадок выделяется глауберовая соль.

Практическая реализация предлагаемого изобретения только на одном алюминиевом заводе мощностью 600 тыс. т алюминия в год позволит ликвидировать экологические выбросы на шламохранилище 18 тыс. т сульфата натрия, освободить завод от штрафных санкций за нанесенный природе экологический ущерб. Взамен с использованием предлагаемого изобретения будет создано на переделе газоочистки безотходное высокорентабельное производство 22000 тыс. т безводной беркеитовой соли, реализуемой на рынке по цене не менее 500 руб. за 1 т.