способ получения сульфата алюминия

Формула изобретения

Способ получения сульфата алюминия, включающий предварительную отмывку шлака, содержащего оксид алюминия, от солей, затем обработку его серной кислотой, отделение фильтрацией полученного раствора от песка, отличающийся тем, что песок промывают, а очищенный раствор после фильтрации подают в кристаллизатор и охлаждают, отделяют кристаллы сульфата алюминия от маточного раствора, в состав которого входит серная кислота, кристаллы сульфата алюминия промывают органическим растворителем, очищенные кристаллы сульфата алюминия сушат и расфасовывают в мешки, после их промывки из оставшейся смеси органического растворителя, воды и серной кислоты отделяют отгонкой органический растворитель при температуре его кипения, сжиженный органический растворитель используют в последующих промывочных операциях, а маточный раствор, в состав которого входит серная кислота, используют на последующих стадиях обработки шлака.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии получения коагулянтов, которые используются при очистке хозяйственно-питьевых, промышленных и сточных вод, в промышленных и технологических процессах, и может быть использовано на предприятиях, занимающихся переработкой первичных отвальных алюмосодержащих шлаков.

Известен способ переработки отходов алюминиевого производства (варианты) (см. патент RU №2137852, кл. С22В 7/04), заключающийся в том, что отходы алюминиевого производства обрабатывают соляной кислотой или ее солью, которые используют в виде 1-10% водного раствора, выдерживанием при температуре рабочего помещения для полного протекания реакции обезвреживания.

Недостатком известного способа является то, что он не решает проблемы улучшения экологической обстановки, т.к. отходы подлежат дальнейшему хранению.

Наиболее близким аналогом по количеству общих существенных признаков является способ получения сульфата алюминия из шлака, содержащего оксид алюминия, включающий предварительную отмывку шлака от солей, затем обработку его серной кислотой, фильтрацию полученного раствора от песка (см. RU №2220098, 27.12.2003).

Недостатками указанного способа получения сульфата алюминия является загрязнение окружающей среды промышленными отходами, низкая степень конверсии, высокая энергоемкость, низкое качество продукта вследствие загрязненности его различными примесями.

Задачей изобретения является улучшение экологической обстановки за счет переработки отходов алюминиевого производства.

Технический результат заключается в повышении выхода сульфата алюминия с высокой степенью чистоты.

Указанный технический результат достигается способом получения сульфата алюминия, включающий предварительную отмывку шлака, содержащего оксид алюминия, от солей, затем обработку его серной кислотой, отделение фильтрацией полученного раствора от песка, при этом песок промывают, а очищенный раствор после фильтрации подают в кристаллизатор и охлаждают, отделяют кристаллы сульфата алюминия от маточного раствора, в состав которого входит серная кислота, кристаллы сульфата алюминия промывают органическим растворителем, очищенные кристаллы сульфата алюминия сушат и расфасовывают в мешки, после их промывки из оставшейся смеси органического растворителя, воды и серной кислоты отделяют отгонкой органический растворитель при температуре его кипения, сжиженный органический растворитель используют в последующих промывочных операциях, а маточный раствор, в состав которого входит серная кислота, используют на последующих стадиях обработки шлака.

На чертеже показана установка для реализации заявленного способа получения сульфата алюминий.

Установка состоит из реактора 1, вакуум-фильтра 2, кристаллизатора 3, центрифуги 4, промывной центрифуги 5, сушильного барабана 6, испарителя 7, конденсатора 8.

Способ реализуется следующим образом.

Шлак, содержащий оксид алюминия, отмытый от солей, загружают в реактор 1, добавляют воду и серную кислоту, проводят варку 1,5 ч. Полученный раствор отфильтровывают в вакуум-фильтре 2, оставшийся песок промывают водой и используют в качестве строительного материала. Очищенный раствор подают в кристаллизатор 3 и охлаждают. Для сокращения времени кристаллизации добавляют затравку в виде кристаллов готового сульфата алюминия. Образовавшиеся кристаллы сульфата алюминия отделяют от маточного раствора, в состав которого входят серная кислота и вода с растворенными сульфатами железа и других материалов на центрифуге 4. Затем кристаллы сульфата алюминия промывают в промывочной центрифуге 5 органическим растворителем (ацетон, спирт и т.п.). При промывке кристаллов вместе с ацетоном удаляются остатки маточного раствора. Очищенные кристаллы сульфат алюминия сушат в сушильном барабане 6 и расфасовывают в мешки. Промывную смесь ацетона, воды и серной кислоты далее разделяют отгонкой ацетона при температуре кипения ацетона в испарителе 7. Образующиеся пары ацетона с испарителя 7 и сушильного барабана 6 попадают в конденсатор 8. Сжиженный ацетон используется в последующих промывочных операциях. Маточные растворы используются в качестве оборотных в последующих варках сульфата.

Способ позволяет увеличить выход сульфата алюминия до 80% и выше за счет содержания серной кислоты во время варки в два и более раз, по сравнению со стехиометрическим. Увеличение степени конверсии соответственно приводит к уменьшению количества отвала в виде песка и в результате к уменьшению расхода воды на его промывку. При высокой степени конверсии большая часть нежелательных примесей в виде сульфата железа и пр. замещается на сульфат алюминия и переходит в песок. Накопления примесей в маточном растворе не происходит. Используя кристаллизацию, как способ выделения сульфата алюминия из его раствора, с последующей промывкой кристаллов ацетоном, позволяет получить продукт высокой степени чистоты. Задавая в два и более раз соотношение кислоты, по сравнению со стехиометрическим во время варки, с последующим разбавлением водой до содержания в растворе Al₂(SO₄) ₃×36Н₂О позволяет:

- получить раствор сульфата алюминия после фильтрации с низким содержанием растворимых примесей;

- максимально высадить кристаллы из раствора до 92-95%;

- исключить из схемы упаривание излишней воды;

- исключить из схемы загрязненные стоки.

Заявляемый способ не является энергоемким, так как реакция взаимодействия шлака с серной кислотой является экзотермической(с выделением тепла), это тепло, в свою очередь, поддерживает реакцию при Т 110-160°С.

Все последующие операции, включая сушку кристаллов и испарение ацетона, происходят при низких плюсовых температурах и не требуют больших энергетических затрат.

Способ позволяет получить кристаллы сульфата алюминия от Al ₂(SO₄)×18Н₂ O до безводного и соответствовать ГОСТу 12966-85 (протокол результатов анализа прилагается).

Полученный сульфат алюминия соответствует санитарным нормам и правилам, (санитарно-эпидемиологическое заключение №63.сц.06.214.П.001858.05.06 от 03 мая 2006 г. прилагается)

Предлагаемый способ позволяет эффективно реализовывать универсальную безотходную, экологически безопасную технологию получения сульфата алюминия.