способ переработки содосульфатного раствора

Формула изобретения

Способ переработки содосульфатного раствора, получаемого после очистки отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия, включающий очистку газа от фтористых соединений и диоксида серы путем его орошения в мокрых скрубберах содосульфатным раствором, выделение из части циркулирующего содосульфатного раствора фтористого натрия в виде фтористого кальция, отличающийся тем, что из маточного содосульфатного раствора после его очистки от фтористого натрия выделяют в осадок очищенный от примесей крупнокристаллический безводный сульфат натрия путем упарки маточного раствора с доведением концентрации титруемой карбонатной щелочи в упаренном растворе до 75-100 ^г/_л в пересчете на Na₂СО₃ и плотности упаренного раствора 1,30-1,31 ^г/ _л при температуре 70-105°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к переработке содосульфатных растворов, получаемых после очистки серосодержащих газов электролизных корпусов производства алюминия содосульфатным раствором.

Наиболее близким к заявленному способу является способ выделения сульфата натрия из содосульфатного раствора мокрой очистки газов электролизных корпусов производства алюминия (RU, патент №2254293, C01D 5/00, C01F 7/54, Опубл. 20.06.2005). Способ включает очистку отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия от фтористых и сернистых соединений путем их орошения в мокрых скрубберах циркулирующим в системе газоочистки содосульфатным раствором. Часть циркулирующего раствора подвергают предварительной очистке от фтористых солей последовательно в две стадии. На первой стадии фтористую соль выделяют в виде криолита (Na₃AlF₆ ) путем дозировки в содосульфатный раствор расчетного количества алюминатного раствора. На второй стадии дополнительно очищают содосульфатный раствор от фтористого натрия путем дозировки в раствор известкового молока с выделением фтора в осадок в виде фтористого кальция (CaF₂). Из очищенного от фтористых солей содосульфатного раствора выделяют сульфат натрия в виде берксизовой соли (Na₂CO ₃·2Na₂SO₄ ) путем его концентрирующей выпарки до достижения плотности раствора до 1,37±0,02 и с дозировкой в упаренный раствор карбонатной соды до достижения концентрации титрируемой щелочи в маточном растворе 215-230 ^г/_л , при плотности суспензии до 1,35±0,02 ^г /_л путем перемешивания суспензии при t=95-100°C в течение 30-40 минут.

Основным недостатком этого способа является выделение сернокислого натрия из содосульфатного раствора в виде беркеитовой соли (Na₂CO ₃·2Na₂SO₄ ), с которой теряется часть карбонатной соды. Это приводит к повышенному расходу карбонатной соды, требуемой для очистки отходящих газов электролизных корпусов производства алюминия от диоксида серы.

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в исключении потерь карбонатной соды с беркеитовой солью в технологическом цикле при выделении сульфата натрия из содосульфатного раствора, получаемого в процессе очистки отходящих газов электролизных корпусов производства алюминия от диоксида серы, что позволит снизить карбонатной соды, требуемой для очистки отходящих газов электролизных корпусов производства алюминия от диоксида серы.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе переработки содосульфатного раствора, получаемого после очистки отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия, включающем очистку газа от фтористых соединений и диоксида серы путем его орошения в мокрых скрубберах содосульфатным раствором, выделение из части циркулирующего содосульфатного раствора фтористого натрия в виде фтористого кальция, из маточного содосульфатного раствора после его очистки от фтористого натрия выделяют в осадок очищенный от примесей крупнокристаллический безводный сульфат натрия путем упарки маточного раствора с доведением концентрации титруемой карбонатной щелочи в упаренном растворе до 75-100 ^г/_л в пересчете на Na ₂CO₃ и плотности упаренного раствора 1,30-1,31 ^г/_л при температуре 70-105°С.

Пределы температуры, плотности и концентрации карбонатной соды в упаренном растворе выбираются в зависимости от величины остаточной концентрации фтористого натрия в содосульфатном растворе, которая после его очистки от фтористого натрия известковым молоком может колебаться в пределах 0,5-1,0 ^г/_л в пересчете на NaF.

При остаточной концентрации фтористого натрия в очищенном известковым молоком содосульфатном растворе не выше 0,5 ^г/_л NaF, плотность и концентрация карбонатной соды в упаренном растворе может быть допущена соответственно до 1,31 ^г/ _л и 100 ^г/_л Na₂CO₃ при температуре раствора 70-80°С, что обеспечивает более глубокое выделение сульфата натрия из упаренного содосульфатного раствора, не допуская при этом его загрязнения карбонатной содой и фтористым натрием из-за возможного его выделения из упаренного раствора в осадок в виде двойной соли фтористого натрия с сульфатом натрия (NaF, Na₂SO₄).

При повышении остаточной концентрации фтористого натрия в очищенном известковым молоком содосульфатном растворе до одного и выше грамма на литр, для исключения возможности загрязнения выделяемого в осадок сульфата натрия фтористым натрием, требуется снизить плотность и концентрацию карбонатной соды в упаренном содосульфатном растворе до 1,30 ^г/_л и 75 ^г/_л Na ₂CO₃ и повысить температуру раствора до 90-100°С.

В настоящее время на алюминиевых заводах начата реализация очистки отходящих газов электролизных корпусов от фтористого натрия "сухим" способом с помощью оксида алюминия. При этом содосульфатным раствором в мокрых скрубберах будет улавливаться из отходящих газов электролизных корпусов лишь диоксид серы и остатки фтористого натрия. Соответственно изменится ожидаемый химический состав циркулирующего в системе мокрой газоочистки содосульфатного раствора в следующих соотношениях: NaF - 3-4 ^г/_л, NaHCO ₃ - 15-20 ^г/_л , Na₂CO₃ - 5-10 ^г/_л, Na₂SO ₄ - более 200 ^г/_л .

При этом из технологической схемы переработки содосульфатного раствора будет исключен передел очистки раствора от фтористого натрия методом выделения его в виде криолита путем дозировки в содосульфатный раствор алюминатного раствора.

Переработка содосульфатного раствора заявляемым способом при этом будет осуществляться по следующей схеме: исходный содосульфатный раствор очищают от фтористого натрия дозировкой в раствор расчетного стехиометрического количества известкового молока на связывание фтора в CaF ₂, с перемешиванием суспензии в течение 1,5-2,0 часа при температуре 90-100°С. Очищенный от фтористого натрия маточный содосульфатный раствор упаривают при конечной температуре упаренного раствора 70-100°С до достижения концентрации титруемой щелочи в упаренном растворе до 75-100 ^г/ _л в пересчете на Na₂CO ₃ при плотности раствора в пределах 1,30-1,31 ^г/_л с выделением в осадок очищенного от примесей крупнокристаллического безводного товарного сульфата натрия. Очищенный от основной массы сульфата натрия маточный содосульфатный раствор с остатком примесей фтористого натрия будет возвращаться в технологический цикл системы очистки газов электролизных корпусов от диоксида серы и остатков фтористого натрия в мокрых скрубберах циркулирующим содосульфатным раствором.

На чертеже приведена технологическая схема примера практического осуществления очистки газов электролизных корпусов в мокрых скрубберах предлагаемым способом с ожидаемым балансом материального потока в технологическом цикле при выпуске 900 тысяч тонн алюминия в год.

Ожидаемое снижение расхода карбонатной соды на очистку газов электролизных корпусов от диокида серы и фтористого натрия предлагаемым новым способом в сравнении с известным способом при выпуске 900 тысяч тонн алюминия в год согласно балансу составит

где 106 и 2·142 - соответствующие молекулярные веса Na₂СО₃ и Na ₂SO₄ в беркеите (Na ₂CO₃·2Na₂ SO₄).

При этом ожидаемый экономический эффект составит 36 миллионов рублей в год при цене 2500 рублей за одну тонну карбонатной соды.