способ получения песчаного глинозема при переработке глиноземсодержащего сырья способом спекания

Формула изобретения

1. Способ получения глинозема песчаного типа при переработке низкокачественного глиноземсодержащего сырья способом спекания, включающий выделение гидроксида алюминия из алюминатного раствора в присутствии затравочного гидроксида алюминия последовательно карбонизацией и декомпозицией, фильтрацию, промывку гидроксида алюминия и его последующую кальцинацию, отличающийся тем, что на стадию карбонизации вводят затравочный гидроксид алюминия с содержанием класса -45 мкм в количестве 80-100%, и затравочное отношение поддерживают в пределах 0,02-0,25 ед.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что при карбонизации вводят модификатор роста кристаллов.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области получения металлургического глинозема при переработке низкокачественного глиноземсодержащего сырья.

Известен способ получения глинозема из низкокачественного глиноземсодержащего сырья (спекательных бокситов и нефелиновых руд), заключающийся в спекании его с известняком и содой с получением спека и алюминатного раствора после его выщелачивания, разложении полученного раствора с последовательным использованием приемов карбонизации и декомпозиции для выделения кристаллического гидроксида алюминия и последующей его кальцинацией [Лайнер А.И. и др. Производство глинозема. Москва, Издательство Металлургия, 1978, с.184-192].

Недостатком этого способа является получение глинозема мучнистого типа неоднородного гранулометрического состава, с большим количеством мелких фракций - 45 мкм.

Наиболее близким по технологической сущности и достигаемому результату является способ получения глинозема при переработке нефелиновых руд, включающий подготовку трехкомпонентной шихты (нефелин + известняк + сода) и ее спекание [Лайнер А.И. и др. Производство глинозема. Москва, Издательство Металлургия, 1978, с.188]. Из спека после проведения операций выщелачивания и обескремнивания получают алюминатный раствор, из которого в присутствии затравочной гидроокиси, применяя последовательно карбонизацию и декомпозицию, выделяют гидроксид алюминия и кальцинируют для получения глинозема.

Недостатком этого способа является получение глинозема промежуточного или мучнистого типа неоднородного гранулометрического состава с большим количеством до 35% как мелких менее 45 мкм (-45 мкм), так и крупных более 125 мкм (+125 мкм) частиц.

При проведении процесса электролиза такого глинозема отмечают ухудшение показателей электролиза по сравнению с импортным песчаным, содержащим не более 10% классов -45 мкм и не более 10% +125 мкм:

- увеличение потерь глинозема при транспортировке и загрузке в ванны из-за большого количества мелких фракций;

- снижение скорости растворения глинозема в электролите из-за большого количества крупных фракций;

- увеличение частоты анодных эффектов и снижение выхода алюминия по току;

- снижение скорости истечения глинозема в системе АПГ при точечном питании электролизеров.

Цель изобретения - получение глинозема однородного состава, так называемого «песчаного типа» или «Sandi» с содержанием классов -45 и +125 мкм не более 10% по каждому, улучшение потребительских свойств глинозема и улучшение показателей процесса электролиза.

Поставленная цель достигается тем, что на стадии карбонизации используется мелкая затравочная гидроокись в количестве 80-100%, полученная выделением классов менее 45 мкм из продукционного или затравочного гидроксида алюминия, при затравочном отношении (З.О. = отношению количества глинозема, содержащегося в затравке, к глинозему, находящемуся в растворе) 0,02-0,25 ед. с применением модификаторов роста кристаллов (МРК) для интенсификации агломерации мелких частиц.

Заявленный способ в отличие от известных способов и от способа, принятого за прототип, обладает наличием новых отличительных признаков.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является классификация гидроокиси алюминия, полученной на 1 стадии карбонизации либо на стадии декомпозиции, с выделением из нее фракций менее 45 мкм и возврат их в голову процесса для укрупнения (агломерации).

В отличие от существующего способа карбонизации для ускорения агломерации частиц в алюминатный раствор, поступающий на карбонизацию, вводится синтетический реагент - модификатор роста кристаллов (МРК), позволяющий ускорить агломерацию частиц. В качестве МРК используется смесь органических компонентов, в состав которых входят алифатические компоненты и ПАВ, например минеральные масла, остатки дистилляции жирных спиртов и их производных. ПАВ компоненты сильно влияют на поверхностную адсорбцию и могут уменьшать поверхностное натяжение растворителя и изменять поверхностный состав и структуру системы при внесении их в малых дозах. Механизм действия ПАВ зависит от их адсорбции на поверхности и образовании мицелий в растворе.

Необходимость улучшения гранулометрического состава гидроксида алюминия обусловлена тем, что от его крупности и однородности зависит гранулометрический состав товарного глинозема.

При применении неклассифицированной затравки в способе, принятом за прототип, в продукционном гидроксиде получают до 22% класса -45 мкм и до 35% класса +125 мкм (табл.1, п.1). При кальцинации кристаллы несколько измельчаются и в товарном глиноземе содержится до 25% класса -45 мкм, до 30% +125 мкм. Количество фракций 45÷125 мкм наиболее благоприятных для проведения электролиза не превышает 50%, против 75-80% в импортном глиноземе.

Таблица 1
Гранулометрический состав продуктов
	-45 мкм, %	+125 мкм, %	средний, мкм	Содержание класса 45-125 мкм, %
1. Прототип
гидроксид	22	35	103	43
глинозем	25	30	99	45
2. Предлагаемый способ
гидроксид	7,1	5,2	72,1	87,7
глинозем	9,5	3,2	69,8	87,3

Таблица 2
Гранулометрический состав вводимой затравки
	-45 мкм, %	+125 мкм, %	средний, мкм
1. Прототип	22	35	103
2. Предлагаемый способ	98	0	24

Лабораторными исследованиями установлено, что применение неклассифицированной затравки (табл.2, п.1) при карбонизации приводит к получению неоднородного по грансоставу гидроксида алюминия, более равномерный гидроксид получается при карбонизации без затравки, но при этом в глиноземе повышается до 0,47% содержания щелочи (табл.3, п.1), что выше допустимого по ГОСТ.

Ввод на стадию карбонизации мелкой затравки (табл.2, п.2) позволяет получить более равномерный по грансоставу гидроксид алюминия с малым содержанием крупных фракций (см. фиг.1) и низким содержанием щелочи, не более 0,35%, но количество мелких фракций останется на уровне 22,6% (табл.3, п.2).

С целью снижения содержания мелких фракций в алюминатный раствор перед карбонизацией вводят синтетическую добавку - модификатор роста (МРК), который усиливает агломерацию мелких частиц и позволяет получить гидроксид с содержанием мелочи не более 10%. Содержание классов 45÷125 мкм составляет 87% (табл.3, п.3).

Кристаллооптический анализ показал, что осадок состоит из однородных частиц.

Предлагаемый способ опробован в полупромышленном масштабе при получении глинозема из Кия-Шалтырского нефелина в ОАО «АГК». Основные переделы при переработке нефелина способом спекания: приготовление шихты, получение спека и его выщелачивание, обескремнивание алюминатных растворов, фильтрация и промывка гидроксида алюминия и последующая его кальцинация работали без изменения схемы. В процессе последовательной карбонизации и декомпозиции обескремненных алюминатных растворов дополнительно проводилось выделение фракций гидроксида алюминия менее 45 мкм и их агломерация.

Для этого в существующую схему получения гидроксида алюминия при последовательной карбонизации и декомпозиции алюминатных растворов дополнительно были введены (см. фиг.2):

- узел классификации продукционной пульпы после хвостовых декомпозеров содощелочной ветви с выделением мелких фракций -45 мкм в отдельный продукт и крупных фракций +45 мкм в виде продукционной пульпы гидроксида алюминия с содержанием фракций -45мкм не более 10%;

- узел сгущения выделенной «мелочи» на одноярусных сгустителях диаметром 15 м с добавкой флокулянта для увеличения скорости осаждения фракций -45 мкм с получением чистого слива;

- узел фильтрации, состоящий из двух барабанных фильтров БОУ-40 и мешалок под ними для репульпации полученного кека глубоко обескремненным алюминатным раствором (10% от общего потока);

- узел дозировки пульпы мелких фракций на агломерацию в головные карбонизаторы содовой ветви;

- узел приготовления и дозировки модификатора роста кристаллов для повышения эффективности агломерации.

Полупромышленные испытания агломерации на одной третьей части общего потока алюминатного раствора потока показали снижение содержания классов менее 45 мкм в глиноземе на 3%, при использовании способа на всем потоке снижение составит не менее 10%.

Предлагаемый способ позволит снизить, по сравнению с прототипом, содержание мелких и крупных фракций и получить однородный по структуре глинозем. При фильтрации и промывке гидроксида алюминия снизится влажность гидроксида алюминия на 1-1,5% за счет более равномерного распределения материала в отфильтрованном слое при снижении количества мелочи с 20 до 7% и уменьшится расход мазута на кальцинации, экономия составит 44,4 тыс. долл., см. табл.4. При электролизе за счет снижения содержания классов -45 мкм с 24,5% до 10% согласно «Технико-экономической оценке эффективности использования глинозема с различным содержанием фракции 45 мкм в производстве алюминия» суммарное увеличение прибыли составит 5,76 долл./т алюминия. Суммарный экономический эффект при удельном расходе 1,924 т глинозема на 1 т алюминия и выпуске 1110 тыс. т глинозема в год составит 3,53 млн. долл.

Таблица 3
Гранулометрический состав продуктов
	-45 мкм, %	+125 мкм, %	средний, мкм	Содержание класса 45-125 мкм, %	Содержание R2O общ, %
Прототип	1. Без затравки
гидроксид	20,3	8,6	71,7	73,1	0,47
глинозем	24,5	6,6	69,1	69,1	0,47
Предлагаемый способ		2. С мелкой затравкой
гидроксид	22,6	0,2	56,6	77,2	0,35
глинозем	24,8	0,1	55,1	75,1	0,35
Предлагаемый способ	3. С мелкой затравкой и модификатором
гидроксид	7,1	5,2	72,1	87,7	0,35
глинозем	9,5	3,2	69,8	87,3	0,35

Таблица 4
Ожидаемый экономический эффект от получения песчаного глинозема
Статья экономии	На 1т глинозема	Цена за ед., долл.	На выпуск 1110 тыс. т глинозема в год, долл.
Экономия мазута при снижении влажности гидроксида на 1,5%	0,0018 т	100	200 000
Увеличение прибыли от улучшения показателей электролиза	3$	3	3 330 000
Суммарный эффект			3 530 000