способ переработки содосульфатного раствора, получаемого после очистки газа электролизных корпусов при производстве алюминия

Формула изобретения

Способ переработки содосульфатного раствора, получаемого после газоочистки отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия, включающий очистку газа от серных окислов и фтористых соединений путем их орошения содосульфатным раствором в мокрых скрубберах, выделение из раствора после газоочистки основного количества фтористого натрия в виде криолита, отличающийся тем, что содосульфатный раствор, очищенный от криолита, дополнительно очищают от фтористого натрия путем его обработки при t 95-105°C в течение 1,5-2,0 ч известковым молоком, вводимым в содосульфатный раствор из расчета стехиометрического связывания фтора, содержащегося в растворе, в CaF₂, после чего очищенный от фтора содосульфатный раствор далее подвергают концентрирующей выпарке до достижения плотности упаренного раствора до 1,37±0,02 г/л и выделяют из него в осадок сульфат натрия в виде безводной беркеитовой соли путем введения в упаренный раствор карбонатной соды до достижения концентрации титруемой щелочи в маточном растворе 215-230 г/л Na₂O_т и плотности раствора в суспензии до 1,35±0,02 г/л и перемешивания суспензии при температуре 95-100°С в течение 30-40 мин.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к цветной металлургии, конкретно к переработке содосульфатных растворов, сбрасываемых в шламохранилища после очистки газа электролизных корпусов при производстве алюминия.

На всех алюминиевых заводах в Российской Федерации, работающих с необожженными анодами, отходящие газы электролизных корпусов очищают от сернистых и фтористых соединений в мокрых скрубберах, орошаемых содовым раствором - до достижения в оборотном растворе концентрации NaF 17-25 г/л, карбонатной и бикарбонатной соды до 15-23 г/л и сульфата натрия до 60-75 г/л. Из оборотного содосульфатного раствора перед его возвращением на газоочистку выделяют в осадок криолит до снижения концентрации фтористого натрия в нем до 5-8 г/л. Около 15% оборотного содосульфатного раствора после выделения из него криолита выбрасывают в шламохранилище. В оставшиеся 85% оборотного содосульфатного раствора дозируют расчетное количество расходуемой на газоочистку свежей соды перед возвращением оборотного раствора обратно в скруббера газоочистки. Со сбрасываемым в шламохранилище содосульфатным раствором при мощности алюминиевого завода 900 тыс.тонн алюминия в год теряется около 16000 тонн Na₂ SO₄, 5000 тонн соды, 2200 т фтористого натрия и наносится большой экологический ущерб окружающей природе.

Известен способ выделения сульфата натрия из сбрасываемого в шламохранилище содосульфатного раствора от газоочистки электролизных корпусов по а.с. №6485180 - 05.10.73, включающий выдержку содосульфатного раствора при его глубоком охлаждении до минус 5°С с выделением в осадок сульфата натрия в виде десятиводной глауберовой соли (Na₂SO₄·10Н₂О) с последующим обезвоживанием ее путем плавления и распыления в печных агрегатах. Способ на практике не применяется из-за сложности его в эксплуатации, больших теплоэнергетических затрат и загрязнения конечного продукта фтористым натрием.

Наиболее близким прототипом заявляемого способа является "Способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевого производства" (авт. св. SU 789392 от 15.01.79), включающий обработку газов раствором соды и твердых отходов щелочным раствором, осаждение криолита из полученных растворов, отделение осадка с последующим разделением маточного раствора на части, одну из которых направляют на обработку отходящих газов, а другую каустифицируют известью с последующей обработкой полученным раствором твердых отходов, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания фтора в криолите и степени извлечения сульфата натрия, после каустификации из раствора кристаллизуют глауберовую соль и отделяют ее. Основным недостатком способа является расход извести на каустификацию соды с образованием отхода карбонатной извести и выделение сульфата натрия в виде десятиводной глауберовой соли при охлаждении маточного раствора до минус 5 - минус 12°С, что связано с большими теплоэнергетическими затратами на глубокое охлаждение маточного раствора и большими затратами топлива на сушку глауберовой соли,

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение более глубокого выделения сульфата натрия из упаренного содосульфатного раствора и выделение его в виде беркеитовой соли, очищенной от фтористого натрия со значительным сокращением теплоэнергетических затрат производства и выделения фтора в воде фтористого кальция.

Поставленную цель достигают тем, что в способе переработки содосульфатного раствора, получаемого после газоочистки отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия, включающем очистку газа от серных окислов и фтористых соединений путем их орошения содосульфатным раствором в мокрых срубберах, выделение из раствора после газоочистки основного количества фтористого натрия в виде криолита, содосульфатный раствор, очищенный от криолита, дополнительно очищают от фтористого натрия путем его обработки при t - 95-105°С в течение 1,5-2 часов известковым молоком, дозируемым в содосульфатный раствор из расчета стехиометрического связывания фтора, содержащегося в растворе в CaF₂, после чего очищенный от фтора содосульфатный раствор далее подвергают концентрирующей выпарке до достижения плотности упаренного раствора до 1,37±0,02 г/л и выделают из него в осадок сульфат натрия в виде безводной беркеитовой соли путем введения в упаренный раствор карбонатной соды до достижения концентрации титруемой щелочи в маточном растворе до 215-230 г/л Na₂O и плотности раствора в суспензии до 1,35±0,02 г/л при перемешивании суспензии при температуре 95-100°С в течение 30-40 минут.

Дозировка извести в содосульфатный раствор ниже требуемого по стехиометрии на образование CaF₂ приводит к неполной очистке содосульфатного раствора от фтора и к последующему загрязнению выделяемой из него беркеитовой соли фтористым натрием. Избыточная дозировка извести приводит к ухудшению качества выделяемого из раствора фтористого кальция за счет его загрязнения карбонатом кальция. Снижение температуры содосульфатного раствора ниже 95°С и сокращение времени от обработки содопоташного раствора известковым молоком меньше 1,5 часов приводит к недостаточной очистке содосульфатного раствора от фтористого натрия и к последующему загрязнению выделяемой из него беркеитовой соли фтористым натрием. Повышение температуры содосульфатного раствора выше 105°С и увеличение времени боле двух часов при обработке содосульфатного раствора известковым молоком приводит к увеличению теплоэнергетических и других затрат производства.

Снижение плотности содосульфатного раствора при его концентрирующей выпарке ниже 1,35 г/л и при дозировке соды в упаренный раствор ниже 1,33 г/л приводит к снижению выделения беркеитовой соли из содосульфатного раствора.

Повышение плотности содосульфатного раствора при его концентрирующей выпарке выше 1,39 г/л приводит к зарастанию кипятильных труб выпарной батареи сульфатными солями. Повышение плотности упаренного содосульфатного раствора при дозировке в него карбонатной соды выше 1,37 г/л и концентрации титруемой щелочи выше 230 г/л NaO , приводит к загрязнению выделяемой из него в осадок беркеитовой соли карбонатной содой. Снижение температуры упаренного содосульфатного раствора при дозировке в него соды ниже 95°С приводит к снижению степени выделения беркеитовой соли из содосульфатного раствора. Повышение температуры при дозировке в него соды выше 100°С приводит к увеличению теплоэнергетических и других затрат производства.

Пример практического осуществления переработки содосульфатного раствора, получаемого при очистке газа электролизных корпусов предлагаемым способом при производстве 900 тыс. тонн алюминия в год, приведен в прилагаемом балансе часового материального потока в технологическом цикле (чертеж).