EA013687B1 - Способ извлечения глинозема - Google Patents

Способ извлечения глинозема Download PDF

Info

Publication number
EA013687B1
EA013687B1 EA200701620A EA200701620A EA013687B1 EA 013687 B1 EA013687 B1 EA 013687B1 EA 200701620 A EA200701620 A EA 200701620A EA 200701620 A EA200701620 A EA 200701620A EA 013687 B1 EA013687 B1 EA 013687B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
alkaline solution
aluminum
alumina
solution
layered double
Prior art date
Application number
EA200701620A
Other languages
English (en)
Other versions
EA200701620A1 (ru
Inventor
Стивен Филип Розенберг
Original Assignee
Бхп Биллитон Альюминиум Острейлиэ Пти Лтд.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from AU2005900629A external-priority patent/AU2005900629A0/en
Application filed by Бхп Биллитон Альюминиум Острейлиэ Пти Лтд. filed Critical Бхп Биллитон Альюминиум Острейлиэ Пти Лтд.
Publication of EA200701620A1 publication Critical patent/EA200701620A1/ru
Publication of EA013687B1 publication Critical patent/EA013687B1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/04—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
    • C01F7/06—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals or waste-like raw materials with alkali hydroxide, e.g. leaching of bauxite according to the Bayer process
    • C01F7/0646—Separation of the insoluble residue, e.g. of red mud
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/04—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
    • C01F7/06—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals or waste-like raw materials with alkali hydroxide, e.g. leaching of bauxite according to the Bayer process
    • C01F7/0606—Making-up the alkali hydroxide solution from recycled spent liquor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/78—Compounds containing aluminium and two or more other elements, with the exception of oxygen and hydrogen
    • C01F7/784—Layered double hydroxide, e.g. comprising nitrate, sulfate or carbonate ions as intercalating anions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/78—Compounds containing aluminium and two or more other elements, with the exception of oxygen and hydrogen
    • C01F7/784—Layered double hydroxide, e.g. comprising nitrate, sulfate or carbonate ions as intercalating anions
    • C01F7/785—Hydrotalcite
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/20—Two-dimensional structures
    • C01P2002/22—Two-dimensional structures layered hydroxide-type, e.g. of the hydrotalcite-type

Abstract

В изобретении описан способ извлечения глинозема из первого щелочного раствора, обладающего начальной концентрацией алюминатных ионов и гидроксильных ионов в растворе. Первый щелочной раствор обрабатывают гидроксидом металла, не являющегося алюминием, с образованием содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида и с получением потока обработанного первого щелочного раствора, поток обработанного первого щелочного раствора обладает конечной концентрацией алюминатных ионов, меньшей, чем начальная концентрация алюминатных ионов. Содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид выделяют из потока обработанного первого щелочного раствора. Затем осветленный поток обработанного первого щелочного раствора возвращают в первое положение на установке получения глинозема. Отделенный содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид вводят в реакцию с раствором, содержащим карбонатные ионы, с получением суспензии, содержащей нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, и второй щелочной раствор, содержащий алюминатные ионы, выделившиеся из содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида.

Description

Настоящее изобретение относится к способу извлечения глинозема из потока первого щелочного раствора, содержащего в растворе алюминатные ионы и гидроксильные ионы, путем образования содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида.
Настоящее изобретение также относится к применению содержащих алюминий слоистых двойных гидроксидов (СДГ) для улучшения извлечения глинозема из боксита с использованием модифицированной технологии Байера.
Уровень техники
Технологию Байера более ста лет применяют для извлечения глинозема из бокситовых руд. Технология основана на приведенных ниже обратимых уравнениях, относящихся к гиббситовым и бемитовым или диаспоровым рудам соответственно (1)
А1(ОН)3 + ОН' θ А1(ОН)4' (1)
АЮ(ОН) + ОН’ + Н2О <-> А1(ОН)4' (2)
На фиг. 1 приведена блок-схема, описывающая основной вариант традиционной технологии Байера. Перемешанную бокситовую руду сначала смешивают с частью оборотного отработанного щелочного раствора и размалывают для уменьшения размера частиц. Затем полученную суспензию обрабатывают по технологии, известной как десиликация или стабилизация суспензии, для удаления содержащихся в боксите растворимых кремнийсодержащих минералов обычно в виде нерастворимых алюмосиликатов натрия.
Затем десилицированную суспензию смешивают с оставшейся частью отработанного щелочного раствора и содержащийся в боксите глинозем экстрагируют по технологии, называемой варкой. Условия при варке подбирают так, чтобы равновесие, описываемое уравнением (1) или (2), смещалось вправо. Во время варки свободная щелочь растворяет и извлекает содержащий алюминий минерал из боксита с образованием концентрированного раствора алюмината натрия и остаточного шлама, содержащего нерастворенные минералы и примеси, в основном инертные оксиды и гидроксиды железа, оксиды титана и кремнийсодержащие соединения. Остаточный шлам часто является красным вследствие наличия содержащих железо неорганических веществ и его обычно называют красным шламом. Варке способствуют высокие температура и давление и они, в свою очередь, зависят от типа перерабатываемой руды. Гиббситовый боксит можно подвергать варке при температурах, равных примерно 100-180°С, хотя чаще всего температура равна 145°С. Бемитовые или дисапоритовые бокситы хуже растворимы и для их варки необходима температура, равная примерно 250-270°С. Равновесия, описываемые уравнениями (1) и (2), также можно сместить вправо путем увеличения концентрации свободной щелочи (гидроксильных ионов).
На типичной установке получения глинозема для нагревания десилицированной суспензии до температуры, необходимой для варки, используют пар. Этот пар частично извлекают из последовательности холодильников мгновенного испарения, использующихся для снижения температуры и/или давления содержащего шлам богатого щелочного раствора, который поступает из варочных котлов. На конечной стадии нагревания используют пар высокого давления из котла, обычно котла электростанции. Обычно холодильники мгновенного испарения используют для снижения температуры содержащего шлам богатого щелочного раствора до температуры кипения при атмосферном давлении путем пропускания через последовательность испарительных резервуаров, которые работают при последовательно уменьшающихся давлениях.
После быстрого охлаждения богатый щелочной раствор отделяют от остаточного шлама по технологии, называемой осветлением. Суспензию подают в один или большее количество отстойных резервуаров, в которых твердые частицы оседают на дно и удаляются обычно путем перекачки в контур промывки шлама. Для повышения скорости оседания шлама и обеспечения хорошей чистоты верхнего слива (здесь и далее слив означает вещество, а не устройство) щелочного раствора из отстойных резервуаров в отстойные резервуары можно прибавить флокулянты.
Контур промывки шлама основан на технологии противоточной декантации для извлечения как можно большего количества алюмината натрия для его повторного использования с минимизацией потерь глинозема и щелочи и для очистки остаточного шлама, так чтобы его можно было удалить приемлемым для окружающей среды образом. Верхний слив промывочного раствора, который затем выходит из резервуара первой стадии промывки шлама направляют в отстойные резервуары или смешивают с верхним сливом щелочного раствора из отстойного резервуара с получением осветленного богатого щелочного раствора. Промытый остаточный шлам из конечной стадии контура промывки шлама обычно перекачивают в бассейн для удаления шлама. В противоточный контур промывки шлама подают промывочную воду, обычно пресную воду, конденсат (конденсированный пар) или рецикловую воду из бассейна для удаления шлама (известную, как бассейновая вода) или их комбинации.
Осветленный богатый щелочной раствор, который поступает сверху из отстойных резервуаров, фильтруют, а затем направляют на стадию осаждения, на которой равновесие, описываемое уравнением (1) (повторно приведенным ниже) смещено влево с образованием чистого А1(ОН)3, также называемого
- 1 013687 гиббситом
А1(ОН)3 + ОН- «-> А1(ОН)4· (1)
Осаждение инициируют путем внесения затравки и ему благоприятствуют условия, при которых увеличивается пересыщение щелочного раствора, такие как снижение температуры, повышение концентрации алюминатных ионов или разбавление раствора. Осадившийся гиббсит отделяют с помощью гидроциклонов, концентраторов или фильтров. Оставшийся щелочной раствор после выпаривания для удаления избыточной воды, которая поступила в систему с бокситом и при различных стадиях промывки, называют отработанным щелочным раствором, и он содержит алюминатные ионы и гидроксильные ионы в количестве, которое зависит от температуры, площади поверхности затравки и времени пребывания на стадии осаждения. Для извлечения глинозема и щелочи отработанный щелочной раствор рециркулируют на стадию варки. Таким образом, отработанный щелочной раствор, который рециркулирован на стадию варки, содержит растворенный глинозем.
Основной задачей технологии Байера является экстракция максимального количества глинозема (А1) из боксита, подаваемого для варки, в раствор с последующим полным извлечением растворенного глинозема из раствора в виде гиббсита на стадии осаждения. Верхнее предельное значение выхода при осаждении определяется разностью растворимости глинозема в конкретном щелочном растворе при температуре варки и растворимости глинозема в этом щелочном растворе при температуре, использованной при осаждении. Отсюда следует, что максимизация этой разности является главной задачей на большинстве предприятий по производству глинозема.
Увеличение растворимости содержащего глинозем минерала путем повышения температуры или концентрации щелочи приводит к целому ряду нежелательных последствий, включая увеличение растворения кремнийсодержащих веществ. В предыдущем уровне техники одна методика увеличения содержания глинозема в щелочных растворах технологии Байера, полученных из менее растворимых бемитовых и диаспоровых руд, включает облагораживание щелочного раствора (после варки первичной руды) небольшим количеством вторичной гиббситовой руды, проводимой на второй стадии варки.
В настоящее время не известна методика повышения концентрации глинозема в щелочном растворе после варки.
Одна из основных потерь глинозема при производстве глинозема обусловлена щелочным раствором, который перекачивается с остаточным шламом из отстойных резервуаров в контур промывки шлама. Этот щелочной раствор представляет собой пересыщенный богатый щелочной раствор, обладающий практически такой же концентрацией алюминатных ионов, как и богатый щелочной раствор, направляемый на осаждение. Щелочной раствор, который сливается на каждой стадии в противоточном контуре промывки шлама, становится все более холодным и все более разбавляется промывочной водой. Это эффективно увеличивает пересыщение щелочного раствора, способствуя осаждению гиббсита в соответствии с уравнением (1). Остаточные частицы шлама обладают большой площадью поверхности, что дополнительно способствует такому осаждению гиббсита в контуре промывки шлама. Весь глинозем, который таким образом осаждается в контуре промывки шлама, теряется, а также теряется весь глинозем, растворенный в щелочном растворе, поступающем в бассейн удаления шлама.
Необходим альтернативный способ максимизации извлечения глинозема на предприятии для получения глинозема.
Краткое изложение сущности изобретения
В первом варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу извлечения глинозема из первого щелочного раствора, обладающего начальной концентрацией алюминатных ионов и гидроксильных ионов в растворе. Способ включает стадии:
a) обработки первого щелочного раствора гидроксидом металла, не являющегося алюминием, с образованием содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида и с получением потока обработанного первого щелочного раствора, поток обработанного первого щелочного раствора обладает конечной концентрацией алюминатных ионов, меньшей, чем начальная концентрация алюминатных ионов;
b) отделения содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида, полученного на стадии а), из потока обработанного первого щелочного раствора для извлечения алюминия из содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида; и
c) последующего возврата потока обработанного первого щелочного раствора в первое положение на установке получения глинозема.
Поток первого щелочного раствора может представлять собой отработанный щелочной раствор или поток верхнего слива со стадии промывки шлама. В одном варианте осуществления первое положение на установке получения глинозема находится после осаждения и до варки. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления первое положение на установке получения глинозема представляет собой стадию промывки шлама.
Отделенный содержащий алюминий СДГ можно хранить или продавать или с успехом подвергать дальнейшей обработке на установке получения глинозема с использованием содержащегося в нем глинозема. В соответствии с этим в одном варианте осуществления настоящего изобретения способ дополни
- 2 013687 тельно включает стадию взаимодействия отделенного содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида, полученного на стадии Ь), с раствором, содержащим карбонатные ионы, с получением суспензии, содержащей нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, и второй щелочной раствор, содержащий алюминатные ионы, выделившиеся из содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида. Нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, предпочтительно отделяют от второй суспензии с получением осветленного второго потока щелочного раствора. Отделенную нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, можно дополнительно обработать с превращением в гидроксид металла, использующийся на стадии а), и рециркулировать в технологическую установку или иным образом удалить.
Предпочтительно, если способ дополнительно включает стадию возврата осветленного второго потока щелочного раствора, обладающего повышенной концентрацией алюминатных ионов, во второе положение на установке получения глинозема. Одно такое подходящее второе положение на установке получения глинозема представляет собой осветление после варки и до осаждения. Второй поток щелочного раствора можно направить в отстойные резервуары или направить непосредственно на фильтры окончательной очистки до осаждения.
Одним подходящим источником карбонатных ионов в растворе является бассейновая вода. Предпочтительно, чтобы раствор карбонатных ионов содержал карбонат натрия и/или бикарбонат натрия. Карбонат натрия можно прибавить в виде твердого вещества и перемешать с третьим потоком щелочного раствора для разложения содержащего алюминий СДГ. При необходимости способ может дополнительно включать стадию повышения концентрации карбоната в растворе, содержащем карбонатные ионы, проводимую путем прибавления потока или твердого вещества, обогащенного карбонатом натрия, или путем прибавления диоксида углерода, предпочтительно путем использования продувки или системы поглощения газа.
Раствор карбонатного иона предпочтительно может представлять собой отработанный щелочной раствор или поток верхнего слива со стадии промывки шлама.
В одном варианте осуществления металл, не являющийся алюминием, использующийся для получения содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида на стадии (а), является кальцием, так что содержащий алюминий СДГ представляет собой гидрокалюмит. В этом варианте осуществления на стадии а) используется гидроксид кальция и его можно получить путем гашения негашеной извести раствором для гашения, прибавление гашеной извести или негашеной извести проводят непосредственно в первый щелочной раствор с получением гидроксида кальция ίη бШ. Опасность нежелательной побочной реакции гидрокалюмита с образованием трикальцийалюмината на стадии (а) можно исключить путем прибавления ингибитора в форме поверхностно-активного вещества до стадии (а) или во время нее.
В альтернативном варианте осуществления металл, не являющийся алюминием, использующийся для получения содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида на стадии (а), является магнием и образовавшийся содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид представляет собой гидроталькит.
Предпочтительно, если содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид, полученный способом, соответствующим первому варианту осуществления настоящего изобретения, можно использовать в качестве носителя для переноса глинозема из первого положения на установке получения глинозема во второе положение на установке получения глинозема. В одном варианте осуществления первое положение на установке получения глинозема находится после осаждения и до варки. В альтернативном или дополнительном варианте осуществления первое положение на установке получения глинозема представляет собой стадию промывки шлама. Предпочтительно, второе положение на установке получения глинозема представляет собой осветление после варки и до осаждения.
Предпочтительно, если содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид, полученный способом, соответствующим первому варианту осуществления настоящего изобретения, можно использовать в качестве средства концентрирования потока первого щелочного раствора. Поток первого щелочного раствора может представлять собой отработанный щелочной раствор или поток верхнего слива со стадии промывки шлама.
Во втором варианте осуществления настоящее изобретение относится к способу, в основном такому, как описанный в настоящем изобретении со ссылкой на иллюстрацию, приведенную на фиг. 2 или 3.
Краткое описание чертежей
Для облегчения более подробного рассмотрения характера настоящего изобретения ниже, только в качестве примеров, подробно описаны некоторые варианты осуществления улучшенного способа и аппаратуры для каустификации со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых представлено:
на фиг. 1 - упрощенная принципиальная блок-схема базовой реализации традиционной технологии Байера предшествующего уровня техники;
на фиг. 2 - упрощенная принципиальная блок-схема, иллюстрирующая первый вариант осуществления настоящего изобретения в соответствии с примером 1;
на фиг. 3 - принципиальная блок-схема, иллюстрирующая второй вариант осуществления настоящего изобретения в соответствии с примером 2.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
- 3 013687
В настоящем описании используются различные термины, обычно применяющиеся в глиноземной промышленности. Для ясности ниже приведены определения этих терминов.
Термин щелочной раствор в настоящем описании используется для обозначения любого раствора, содержащего алюминатные ионы (А1(ОН)4) и гидроксильные ионы (ОН). В щелочных растворах технологии Байера главными компонентами являются алюминат натрия и гидроксид натрия.
А обозначает концентрацию глинозема в щелочном растворе, а точнее концентрацию алюмината натрия в щелочном растворе, выраженную в виде эквивалентного количества г/л глинозема (А12О3).
С обозначает концентрацию щелочи в щелочном растворе и таким образом является суммой содержаний алюмината натрия и гидроксида натрия в щелочном растворе, выраженной в виде эквивалентного количества г/л карбоната натрия.
Таким образом, А/С обозначает отношение концентрации глинозема к концентрации щелочи.
Свободная щелочь обозначается в виде С-А (концентрация щелочи за вычетом концентрации глинозема), где С и А выражены в виде эквивалентного количества г/л карбоната натрия.
Термин отработанный щелочной раствор относится к любому потоку щелочного раствора после стадии осаждения гиббсита и до варки. Отработанный щелочной раствор обычно обладает низким значением отношения А/С. Термин неистощенный щелочной раствор или богатый щелочной раствор относится к щелочному раствору после варки и до осаждения. Богатый щелочной раствор обычно обладает большим значением отношения А/С.
Бассейновая вода обозначает осветленный поток щелочного раствора, который возвращают в установку из бассейна удаления шлама (если он используется) и обычно она обладает самым низким значением А из всех потоков щелочного раствора. Бассейновая вода обычно обладает высокой концентрацией карбоната вследствие реакции бассейновой воды с диоксидом углерода, находящимся в атмосфере.
обозначает концентрацию соды, а точнее, сумму С и реальной концентрации карбоната натрия, эта сумма также выражена в виде эквивалентного количества г/л карбоната натрия. Таким образом, 8-С (концентрация соды за вычетом концентрации щелочи) обозначает реальную концентрацию карбоната натрия (№2СО3) в щелочном растворе, выраженную в г/л. Содержание примесного карбоната в щелочном растворе Байера выражают в виде отношения концентрации щелочи к концентрации соды или С/8. Полностью каустифицированный (не содержащий карбоната) щелочной раствор Байера обладает отношением С/8, равным 1,00.
Гиббсит обозначает тригидроксид алюминия (А1(ОН)3), который в литературе иногда также называют гидратом или тригидратом оксида алюминия и иногда описывают химически некорректной формулой А12О3-3Н2О.
ТКА обозначает трикальцийалюминат Са3[А1(ОН)6]2, который также обычно представляют формулой 3СаО-А12О3-6Н2О (ТКА6) или С3АН6 в обозначениях, принятой в цементной промышленности. При подходящих условиях щелочные растворы алюмината взаимодействуют с кальцием, поступающим из подходящего источника, такого как гашеная известь, с образованием термодинамически стабильного и малорастворимого ТКА. Эту реакцию в глиноземной промышленности чаще всего используют для получения кристаллов ТКА с регулируемым размером частиц для использования в качестве фильтрующей среды в фильтрах окончательной очистки или защитных фильтрах технологической установки, в которых мелкие частицы остаточного шлама удаляют из потока неистощенного (или богатого) щелочного раствора. Применение ТКА для этой цели и способ получения улучшенной фильтрующей среды на основе ТКА описаны в Международной заявке РСТ/АИ01/00886 (\УО 02/11856), содержание которой включено в настоящее изобретение в качестве ссылки.
Т8 обозначает сумму содержаний всех солей натрия в растворе, выраженную в виде эквивалентной концентрации карбоната натрия в г/л.
Термин известь при использовании в настоящем описании является родовым термином, применяющимся для обозначения оксида кальция (СаО или негашеной извести) или гидроксида кальция (Са(ОН)2) в виде суспензии гашеной извести или в виде сухого Са(ОН)2, также называемого гидратированной известью. Таким образом, суспензию гашеной извести получают путем смешивания с гасящим раствором, которым может быть любой водный раствор, обычно вода.
Каустификация является термином, обычно использующимся специалистами по технологии Байера для описания технологии, при которой карбонат удаляют из щелочного раствора Байера и заменяют гидроксидом путем прибавления гашеной извести и осаждения нерастворимого карбоната кальция. Термин каустификация при использовании в настоящем описании в более широком смысле обозначает любую технологию, в которой примесный анион удаляют из щелочного раствора и заменяют гидроксидными ионами.
Слоистые двойные гидроксиды (СДГ) представляют собой класс соединений, которые состоят из пластинок гидроксидов двух или большего количества металлов разной валентности. Слои гидроксидов металлов заряжены положительно, так что для нейтральности заряда необходимо, чтобы между слоями внедрялись компенсирующие заряд или гостевые анионы. Обычно также содержится вода, связанная водородными связями с гидроксильными ионами слоев гидроксидов металлов и с внедренными госте- 4 013687 выми анионами. Вследствие слоистой структуры возможности регулирования расстояния между этими слоями и реакционной способностью межслоевой области СДГ можно использовать для регулируемого прибавления или удаления различных анионов, органических и неорганических. Общую формулу этих соединений можно представить в виде /3) где М обозначает металл, А обозначает межслоевой анион, 0<х<1 и Ь=х или 2х-1 при ζ=2 или 1 соответственно. В контексте настоящего изобретения в приведенной выше структуре одним из металлов является алюминий и эта система в настоящем изобретении называется содержащий алюминий СДГ, обладающий общей формулой, приведенной ниже в виде уравнения (4):
Л/Г (<Ж)6ГИ- ]тН20 (4) где М обозначает катион металла, не являющегося А1 и обладающего валентностью, не равной 3, и X обозначает одновалентный компенсирующий заряд или гостевой анион. Следует четко понимать, что X также может быть двухвалентным или многовалентным при условии сохранения нейтральности заряда. Самым распространенным природным СДГ является структура Мд/А1, известная как гидроталькит (ГТ). Обычно ГТ обладают формулой где X обозначает компенсирующий заряд анион или анионы. Структуры многих природных и синтезированных СДГ очень сходны со структурой ГТ и СДГ, включающие совершенно разные комбинации металлов, обычно называют гидроталькитами, даже если они в своей структуре не содержат Мд и А1. Термин гидрокалюмит (ГК) в настоящем описании используется для обозначения СДГ на основе алюминия, в которых М в приведенном выше уравнении (4) обозначает кальций. Обычно ГК обладают формулой [Са2А1(ОН)6]2-Х-пН2О, где X обозначает компенсирующий заряд анион или анионы. Гидрокалюмит отличается от гидроталькита тем, что Са и А1 образуют хорошо упорядоченную структуру, что отличает его от гидроталькита, обычно обладающего случайным распределением Мд и А1.
Настоящее изобретение основано на образовании содержащего алюминий СДГ для извлечения растворенного глинозема из первого щелочного раствора в удобной пригодной для повторного использования твердой форме. При использовании СДГ на основе алюминия в качестве носителя глинозем можно переместить из первого положения на установке получения глинозема во второе положение.
Настоящее изобретение также основано на понимании того, что на каждый моль СДГ на основе алюминия, который образуется в щелочном растворе, из щелочного раствора также удаляется намного большее количество молей воды. Таким образом, СДГ действует как губка, воздействие которой эквивалентно выпариванию и тем самым концентрированию щелочного раствора, что не учитывали ранее и что является потенциально полезной характеристикой этих соединений. Образование содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида с успехом можно использовать для концентрирования потока первого щелочного раствора путем удаления воды из первого щелочного раствора аналогично использованию губки.
Глинозем удаляют из первого щелочного раствора, содержащего в растворе алюминатные ионы и гидроксильные ионы, путем обработки первого щелочного раствора гидроксидом металла, не являющегося алюминием, с образованием содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида и с получением потока обработанного первого щелочного раствора. Прямым следствием образования содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида является то, что поток обработанного первого щелочного раствора обладает конечной концентрацией алюминатных ионов, меньшей, чем начальная концентрация алюминатных ионов.
Содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид затем выделяют из потока обработанного первого щелочного раствора. Этот осветленный поток обработанного первого щелочного раствора (из которого удален содержащий алюминий твердый СДГ) затем направляют в первое положение на установке получения глинозема предпочтительно до варки и до осаждения.
Отделенный содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид можно хранить или продавать или с успехом подвергать дальнейшей обработке на установке получения глинозема с использованием содержащегося в нем глинозема. Отделенный содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид вводят во взаимодействие с раствором, содержащим карбонатные ионы, с получением суспензии, содержащей нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, и второй щелочной раствор, содержащий алюминатные ионы, выделившиеся из содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида. В результате разложения содержащего алюминий СДГ при взаимодействии с раствором, содержащим карбонатные ионы, повышается концентрация алюминатных ионов во втором щелочном растворе.
Нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, затем можно выделить из второй суспензии с образованием потока очищенного второго щелочного раствора. Отделенную нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, можно дополнительно обработать, например, путем прокаливания с превращением в гидроксид металла, использующийся для получения содержащего алюминий СДГ.
Преимущества различных вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно описаны и проиллюстрированы приведенными ниже примерами и результатами экспериментальных иссле
- 5 013687 дований. Эти примеры и результаты экспериментальных исследований являются иллюстративными для множества возможных вариантов осуществления и их не следует рассматривать в качестве каким-либо образом ограничивающих настоящее изобретение. Специалисты в данной области техники должны понимать, что не существует единственного варианта технологии Байера и на каждом предприятии по производству глинозема модифицируют условия конкретной использующейся технологии в зависимости от ряда факторов, главным образом от природы перерабатываемого боксита. Таким образом, настоящее изобретение не ограничивается ни конкретными типами, ни количеством отстойных резервуаров, устройств промывки шлама, каустификаторов, сепараторов жидкой и твердой фаз, описанных в приведенных ниже примерах. Хотя другие типы СДГ на основе алюминия также можно использовать для осуществления или исследования различных вариантов осуществления настоящего изобретения, приведенное ниже описание для удобства и ясности ограничивается гидрокалюмитом (ГК) в качестве одного предпочтительного содержащего алюминий СДГ. Настоящее изобретение также применимо к другим содержащим алюминий СДГ, таким как системы Ы/А1 и Мд/А1, и также применимо для извлечения глинозема из гиббситного, бемитного и диаспорового боксита.
Пример 1. Извлечение глинозема из материала, подаваемого для варки.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения представлен на упрощенной блок-схеме технологии, приведенной на фиг. 2. Бокситовую руду обычным образом подвергают размолу и десиликации и затем подают в резервуар для суспензии 12 для суспендирования перед варкой. При использовании традиционной технологии Байера поток отработанного щелочного раствора после осаждения также подают в резервуар для суспензии 12. В этом варианте осуществления настоящего изобретения первый щелочной раствор в виде всего или части потока отработанного щелочного раствора после осаждения отводят в реактор 14. Условия перемешивания, использующиеся в реакторе 14, не являются критически важными, хотя предпочтительно полностью суспендировать содержимое реактора 14.
Суспензию гашеной извести получают в аппарате для гашения извести 16 путем прибавления негашеной извести и суспендирующего раствора в аппарат для гашения извести 16. Затем суспензию гашеной извести прибавляют в реактор 14, в котором она взаимодействует с алюминатными ионами в первом щелочном растворе с образованием содержащего алюминий СДГ, в этом примере гидрокалюмит, и поток обработанного первого щелочного раствора, обладающего концентрацией глинозема, которая меньше, чем начальная концентрация алюминатных ионов в отработанном щелочном растворе, поданном в реактор 14. По мере образовании гидрокалюмита в реакторе 14 алюминатные ионы удаляются из первого щелочного раствора и захватываются в гидрокалюмитной структуре.
Если не ограничиваться теоретическими соображениями, то понятно, что гидрокалюмит образуется в реакторе 14 в соответствии с приведенным ниже уравнением (5)
4Са(ОН)г + 2А1(ОН); + 2Л” +пНгО о [€α2ΑΙ(ΟΗ\]2ΧΊ·ηΗ,Ο+ 4ΟΪΓ (5)
Компенсирующий заряд анион в уравнении (5) представлен одновалентным анионом X- и таким образом уравнение (5) сбалансировано одновалентным анионом, внедренным в виде гостевого аниона в структуру СДГ гидрокалюмита. Одним возможным одновалентным анионом, содержащимся в щелочном растворе технологии Байера, является гидроксильный ион (ОН-). Следует четко понимать, что X может быть любым анионом, содержащимся в первом щелочном растворе, включая двухвалентные или многовалентные анионы, и в этом случае уравнение (5) следует переписать так, чтобы скомпенсировать заряд. Например, если компенсирующий заряд анион представляет собой карбонатный ион, который содержится в большинстве щелочных растворов технологии Байера, то содержащий карбонат гидрокалюмит образуется в соответствии с приведенным ниже уравнением (6)
4Са(ОН)г + 2А1(ОН)4 + СО|- + «Н2О [Са2Л/(ОЯ)6]2 -СО2 пН2О + 4ОИ~ (6)
Образование гидрокалюмита по уравнению 6 способствуют высокая концентрация извести, высокая концентрация алюминатных ионов, высокая концентрация карбонатных и низкая концентрация гидроксидных ионов.
Образование гидрокалюмита будет продолжаться, пока не будут почти полностью израсходованы гидроксид кальция или алюминатные ионы. Для поддержания нейтральности заряда в структуру должны быть включены анионы. Карбонат, предпочтительный анион, будет продолжать включаться в структуру, пока не прекратится образование материала или из раствора не будет удален почти весь карбонат. При низких концентрациях карбоната в структуру таким образом могут быть включены другие анионы, что приведет к каустификации других примесных солей, содержащихся в щелочных растворах технологии Байера. Эта последняя методика описана в Международной заявке РСТ/Аи00/00208 (\УО 00/56660), содержание которой включено в настоящее изобретение в качестве ссылки.
Удобно, что гидрокалюмит является твердым веществом, которое затем можно удалить из потока обработанного первого щелочного раствора, направив продукт из реактора 14 в сепаратор жидкой и твердой фаз 18, такой как фильтр, работающий под давлением. Стадию разделения жидкой и твердой фаз можно проводить с помощью любого подходящего сепаратора жидкой и твердой фаз 18, включая использование гравитационного осаждения, циклонов или центрифугирования, но наилучшие результаты получаются с помощью фильтрования. Это фильтрование является легким, поскольку морфология твер
- 6 013687 дого гидрокалюмита, содержащегося в первой суспензии, обеспечивает легкость фильтрования.
Осветленный поток обработанного первого щелочного раствора обладает суммарной повышенной концентрацией С и пониженной концентрацией А. Поэтому поток обработанного первого щелочного раствора также обладает уменьшенным отношением А/С, что делает его щелочным раствором, в большей степени подходящим для смешивания с бокситом, подаваемым в резервуар для суспензии 12, чем поток отработанного щелочного раствора предшествующего уровня техники. Это обусловлено тем, что сочетание пониженного А и повышенного С позволяет растворить в единице объема щелочного раствора большее количество глинозема, содержащегося в боксите, чем в случае эквивалентного щелочного раствора, обладающего более значительным А и меньшим С.
Другим благоприятным следствием образования гидрокалюмита в реакторе 14 является удаление воды из первого щелочного раствора в количестве, зависящем от типа компенсирующего заряд аниона, включенного в структуру СДГ при ее образовании. Если X является карбонатом, то по меньшей мере 5 молей воды включается в структуру гидрокалюмита на каждые 2 моля алюминатных ионов, удаленных из щелочного раствора, и расходуется 4 моля гидроксида кальция. Удаление воды в структуру гидрокалюмита частично дегидратирует поток отработанного щелочного раствора, что эквивалентно дополнительному выпариванию. Такое удаление является значительным по объему, поскольку образование гидрокалюмита на типичном предприятии по производству глинозема может привести к составляющему тонны в час количеству воды, обходящему стадию варки, которая в противном случае снизит растворимость глинозема и ее будет необходимо транспортировать вместо неистощенного щелочного раствора, поскольку разбавление способствует осаждению. Удаление воды до варки также уменьшает объем щелочного раствора, поступающего в устройства для варки. Поэтому улучшается эффективность варки и уменьшается количество материала, который необходимо нагревать при направлении в устройства для варки. Количество тепла, необходимое для нагревания в устройствах для варки, пропорционально количеству циркулирующего щелочного раствора, и выход глинозема в пересчете на единицу количества циркулирующего щелочного раствора пропорционален концентрации гидроксида натрия.
В еще одном варианте осуществления настоящего изобретения в реактор 14 также можно прибавить сухую гашеную известь. Также следует отметить, что не обнаружено существенных различий в химических реакциях способа, предлагаемого в настоящем изобретении, в случае прибавления негашеной извести (СаО) непосредственно в реактор 14 вместо суспензии гашеной извести, поскольку реакция гашения с образованием гидроксида кальция протекает раньше реакций, описываемых уравнениями (5) или (6), приведенными выше. Однако эффективность реакций, протекающих в реакторе 14 в случае использования негашеной извести, может быть меньшей, чем при использовании суспензии гашеной извести, поскольку очевидно, что образующиеся продукты реакции склонны подавлять диффузию кальция к поверхности частиц. Это может привести к тому, что часть извести не вступит в реакцию.
Гидрокалюмит, хотя и обладающий высокой стабильностью при низкой температуре, становится все менее стабильным при повышении температуры. Для обеспечения наилучших результатов получение гидрокалюмита следует проводить при температуре от низкой до средней, обычно от 20 до 120°С. Точное значение верхнего предела температуры зависит от концентраций глинозема, карбоната и свободного гидроксида, но для большинства щелочных растворов наилучшие результаты получают при поддержании температуры равной от 70 до 80°С.
При использовании слишком высокой температуры или слишком высокой концентрации свободной щелочи протекание реакции затрудняется вследствие образования нежелательного ТКА, который выступает в качестве барьера для диффузии и удаляет глинозем из щелочного раствора в форме, которую затруднительно переработать. Образование ТКА также склонно препятствовать полному протеканию реакции гидроксида кальция и приводит к образованию частиц, внутри которых находится непрореагировавшая известь, что снижает эффективность реакции. Концентрация карбоната является менее важной, однако, чем меньше концентрация карбоната, тем ниже максимальная температура, при которой можно проводить эту стадию способа. Подходящие щелочные растворы обладают концентрацией 8, равной от 0 до 400 г/л (предпочтительно от 40 до 200 г/л), и отношением А/С, равным от 0 до 0,95 (предпочтительно более 0,2). Время пребывания, необходимое для завершения этой реакции, не является критически важным и обычно составляет от 5 до 90 мин. Однако при использовании необходимых состава щелочного раствора и температуры более длительные времена пребывания не приведут к заметным неблагоприятным последствиям.
Время пребывания в реакторе 14 не является критически важным. Обычно обнаруживают, что реакция завершается менее чем за 5 мин, но время пребывания, составляющее до 2 ч, приводит к незначительным неблагоприятным последствиям или вообще к ним не приводит. Предпочтительное время пребывания составляет от 5 до 30 мин. Чрезмерно длительное время пребывания может привести к нежелательному образованию ТКА, в особенности при высоких температурах, что приведет к уменьшению эффективности. Аналогичным образом, для сведения к минимуму опасности образования ТКА температура в реакторе не должна превышать 120°С и предпочтительно находиться в диапазоне от 20 до 100°С и более предпочтительно от 70 до 80°С.
Глинозем, извлеченный из потока обработанного первого щелочного раствора при образовании
- 7 013687 гидрокалюмита, можно возвратить в другое подходящее положение на установке получения глинозема, в котором предпочтительно повторно ввести в производство алюминатные ионы, гидроксильные ионы и воду. Твердый гидрокалюмит, выделенный из потока обработанного первого щелочного раствора с помощью сепаратора жидкой и твердой фаз 18, подают в каустификатор 22, в котором он вводится во взаимодействие с раствором, содержащим карбонатные ионы. В каустификаторе 22 гидрокалюмит разлагается по приведенному ниже уравнению (7) с образованием суспензии, содержащей нерастворимое соединение, карбонат кальция, и второй щелочной раствор, содержащий алюминатные ионы, выделившиеся из гидрокалюмита [Со2Л/(ОЯ)6]2Х2 пН2О + 4СО? « 4СиСО, + 2А1{ОН)\ + 6ОЯ + ηΗ2Ο + 2Х- (7)
Катионом в растворе, содержащем карбонатные ионы, может быть любой подходящий катион, но предпочтительным является катион натрия, поскольку он уже широко применятся в технологии Байера и поэтому его без труда можно использовать. Одним таким источником карбонатных ионов является вещество, которое в данной области техники называется Тгопа и представляет собой смесь карбоната натрия и бикарбоната натрия. Другим удобным раствором, содержащим карбонатные ионы, является поток второго щелочного раствора, такой как любой из потоков верхнего слива из контура промывки шлама 24, как это показано на фиг. 2. В этом варианте осуществления гидрокалюмит, выделенный из потока обработанного первого щелочного раствора с использованием сепаратора жидкой и твердой фаз 18, повторно суспендируют в каустификаторе 22 с использованием части потока второго щелочного раствора, каустифицируемого в качестве источника карбонатных ионов. Температура потока второго щелочного раствора должна составлять от 40 до 180°С, более предпочтительно от 100 до 140°С. Щелочной раствор может представлять собой любой технологический поток при концентрации 8, равной от 40 до 350 г/л. Однако наилучшие результаты получаются при использовании сильнее разбавленных щелочных растворов при концентрации 8, равной от 100 до 160 г/л. В одном варианте осуществления второй щелочной раствор нагревают до температуры, близкой к температуре кипения при атмосферном давлении, перед направлением в каустификатор 22, в котором выдерживают в течение от 20 мин до 4 ч, предпочтительно 2 ч, при 103°С, и за это время протекает реакция, описываемая уравнением (7).
Условия перемешивания в каустификаторе 22 следует регулировать так, чтобы были суспендированы все твердые вещества, но избыточного перемешивания следует избегать для сведения к минимуму образования нежелательного ТКА вместо более желательного карбоната кальция. В качестве каустификатора 22 предпочтительно использовать реактор идеального вытеснения, хотя вполне приемлемым является реактор с мешалкой.
В другом варианте осуществления повторно суспендированный гидрокалюмит нагревают до более высоких температур, обычно примерно от 100 до 180°С, более предпочтительно от 120 до 140°С, и требуется время пребывания, равное от 1 до 40 мин.
Концентрацию карбонатных ионов в потоке второго щелочного раствора можно повысить путем прибавления потока или твердого вещества, содержащего много карбоната натрия. Это можно осуществить разными путями, например с помощью испарителя с кристаллизацией, продукта Тгопа (для увеличения существующего поступления щелочи в установку) или путем присоединения выходного потока из технологии окислительного удаления органических соединений, такой как мокрое окисление или электролиз. Альтернативно концентрацию карбоната натрия можно увеличить за счет концентрации щелочи по реакции щелочного раствора с диоксидом углерода с использованием барботирования или другой подходящей системы поглощения газа. При необходимости гидрокалюмит также можно повторно суспендировать в каустификаторе 22 с использованием воды, если в качестве источника карбонатных ионов прибавляют карбонат натрия.
Следует отметить, что в щелочном растворе Байера и в присутствии карбоната гидрокалюмит разлагается по двум возможным реакциям - по желательной реакции с карбонатными ионами, по которой образуется карбонат кальция, и по нежелательной реакции, по которой образуется ТКА. Скорость разложения и то, какие вещества образуются, зависит от состава раствора, с которым взаимодействует ГК, и температуры раствора. Образование ТКА нежелательно, поскольку это приводит к удалению глинозема из реактора в виде нерастворимого твердого вещества. С другой стороны, образование карбоната кальция не приводит к потере глинозема и обладает тем преимуществом, что возможна регенерация извести путем прокаливания.
Как показано в Международной заявке РСТ/АИ99/00757 (\УО 00/18684), содержание которой включено в настоящее изобретение в качестве ссылки, для подавления нежелательной реакции гидрокалюмита с карбонатом с образованием карбоната кальция необязательно можно прибавлять подходящие ингибиторы. Подходящие ингибиторы не оказывают существенного влияния на реакцию гидрокалюмита с карбонатом с образованием карбоната кальция. Если не ограничиваться теоретическими соображениями, то это понятно, поскольку реакция гидрокалюмита с алюминатными и гидроксильными ионами с образованием ТКА контролируется диффузией, а реакция ГК с карбонатом (уравнение (7)) контролируется химически. Поэтому соединения, которые адсорбируются на активных центрах поверхности ГК будут подавлять диффузию активных частиц к этим центрам и замедлять реакцию. С другой стороны, по
- 8 013687 скольку наличие этих адсорбированных молекул также может частично ингибировать реакцию с карбонатом, эффект будет намного меньшим. Это небольшое уменьшение скорости реакции ГК с карбонатом можно устранить путем усиления воздействия ряда факторов, благоприятствующих протеканию реакции (7), из которых повышение температуры вероятно является наиболее эффективным и простым.
В этом контексте в качестве ингибитора можно использовать почти любой класс поверхностноактивного вещества при условии, что оно стабилизирует структуру гидрокалюмита. Например, можно использовать сахара, такие как сахарозу и глюкозу, и полисахариды, такие как крахмал. Однако наиболее эффективными являются анионогенные органические поверхностно-активные вещества. Неограничивающий перечень примеров соединений этого класса включает следующие вещества, их соли и производные: любые анионогенные гомополимеры или сополимеры (например, полиакриловую кислоту и ее сополимеры с акриламидом или полимеры, содержащие гидроксаматные функциональные группы), гидроксамовые кислоты, гуминовые и дубильные кислоты, лигносульфонаты, жирные кислоты, сульфированные карбоновые кислоты, карбоновые кислоты и полигидроксикарбоновые кислоты. Прибавление ингибитора можно провести на любой стадии до положения, в котором образуется содержащий алюминий СДГ. Ингибитор можно прибавить со щелочным раствором, подаваемым в реактор 14, прибавить с известью, подаваемой в реактор 14, или прибавить в аппарат для гашения извести 16. Также можно дозировать ингибитор в реактор 14, когда образуется гидрокалюмит или прибавить ингибитор в других положениях технологической схемы Байера при условии, что в реактор 14 будет поступать значительная доля материала. Считается, что вводимое количество конкретного ингибитора является фактором, который специалист в данной области техники может определить экспериментально. Введение ингибитора с ТКА является совершенно необязательным, но приводит к повышению эффективности.
После разложения гидрокалюмита с образованием нерастворимого карбоната кальция в каустификаторе 22 полученную суспензию перекачивают в сепаратор жидкой и твердой фаз 30, такой как декантатор, работающий под давлением, гравитационный осадитель, циклон, центрифуга или, предпочтительно, фильтр. Твердый карбонат кальция, выделенный из суспензии с помощью сепаратора жидкой и твердой фаз 30, можно удалить или промыть и прокалить для регенерации негашеной извести. Регенерированную негашеную известь можно использовать в качестве сырья в аппарате для гашения извести 16.
В осветленный второй щелочной раствор из сепаратора жидкой и твердой фаз 30 прибавляют алюминатные ионы, воду и гидроксидные ионы и направляют в отстойники 32 или на фильтры окончательной очистки щелочного раствора 34. Таким образом глинозем поступает в богатый щелочной раствор, из которого его можно извлечь во время осаждения. Прибавляемая вода также способствует осаждению вследствие увеличения пересыщения.
На максимально возможное достижимое значение С/8 концентрации гидроксида влияют намного сильнее, чем концентрации алюмината, так что в определенной степени предпочтительно, если вводимый в реакцию щелочной раствор обладает большим значением отношения А/С (т. е. низким содержанием свободной щелочи). Однако скорость реакции по уравнению (7) снижается, если концентрация алюмината слишком высока. Предпочтительный диапазон значений А/С составляет от 0,5 до 0,7.
Из приведенного выше описания ясно, что способ, предлагаемый в настоящем изобретении, при использовании в этом варианте осуществления позволяет извлечь глинозем из щелочного раствора, направляемого на варку, и использовать его вместо богатого щелочного раствора для содействия осаждению. Гидрокалюмит используют в качестве удобного носителя для транспортировки алюминатных ионов из первого положения во второе положение на установке получения глинозема. Кроме того, гидрокалюмит используют в качестве средства удаления нескольких молей воды в пересчете на один моль гидрокалюмита в виде твердых веществ, легко выделяемых из щелочного раствора в одном положении и возвращаемых в щелочной раствор в другом положении технологической линии. Этот кругооборот глинозема можно осуществлять даже на технологических установках при относительно низком содержании карбоната путем внесения руды карбоната натрия (например, Тгопа или ΝαΙιϊΙο) в поток, направляемый в кальцификатор, тем самым проводя альтернативное или дополнительное введение щелочи в установку. Альтернативно, для уменьшения щелочности (С/8) соответствующего потока можно использовать диоксид углерода по реакции щелочного раствора с газом с использованием любого подходящего реактора забора газа или системы барботирования. Перед повторным диспергированием предварительна обработка источника карбонатных ионов.
Экспериментальные данные
Тест 1. Извлечение глинозема из отработанного щелочного раствора.
Образец отработанного щелочного раствора из установки по производству глинозема отбирают, фильтруют и аликвоты по 921,4 г (680 мл) отвешивают в каждую из 4 полипропиленовых бутылок объемом по 1000 мл. Бутылки герметизируют, помещают в термостатируемую водяную баню, в которой бутылки переворачиваются, и переворачивают их вверх дном, пока температура содержимого бутылок не станет такой же, как температура водяной бани, равная 70°С. Аликвоты суспензии гашеной извести готовят путем отвешивания 62,2 г гашеной извести (85% доступного Са(ОН)2) в полипропиленовые бутылки объемом по 250 мл, прибавления 210 г горячей деионизированной воды, герметизации бутылок и встряхивания с образованием суспензии.
- 9 013687
Образцы отработанного щелочного раствора по одному извлекают из водяной бани, открывают и прибавляют суспензию гашеной извести. Затем бутылку со щелочным раствором герметизируют и возвращают в водяную баню и переворачивают вверх дном при 70°С в течение 90 мин. Затем бутылки извлекают, отбирают пробы щелочного раствора для анализа и твердое вещество собирают с помощью вакуумного фильтрования. Затем собранное твердое вещество промывают на фильтре деионизированной водой, обладающей комнатной температурой, и обезвоживают и получают уплотненный брикет, который выглядит сухим. Брикет хранят в герметичных пластиковых пакетах для последующего использования на стадии извлечения глинозема.
Образец брикета отбирают для анализа. Для установления содержащихся фаз проводят рентгеноструктурный анализ образца. Другую порцию сухого на вид брикета сушат в вакууме при 110°С для определения остаточной влажности. С помощью рентгеновской флуоресценции дополнительно определяют элементный состав высушенного брикета.
Образцы обработанного и необработанного отработанного щелочного раствора анализируют для определения содержания глинозема (А), щелочи (С), соды (8) и общей соды (Т8), а также определяют плотность при 25°С. Результаты теста 1 приведены ниже в табл. 1 с поправками, введенными в массовый баланс для учета образцов, отобранных для анализа.
Таблица 1. Анализы щелочных растворов
Необработанный отработанный щелочной раствор Обработанный отработанный щелочной раствор
Масса (г) 924,08 1092,7
А (г/л) 120,5 80,1
С (г/л) 265,9 226,8
8 (г/л) 311,5 248,5
А/С 0,453 0,353
С/8 0,854 0,913
Плотность (г/см3, 25С) 1,3589 1,2819
Объем (мл) 680 852,4
Извлеченный глинозем (в пересчете на А120з) 13,7 г
Превращение доступного Са(ОН)2 в гидрокалюмит 83,6%
Уменьшение объема щелочного раствора вследствие потерь глинозема 15,1 мл
Вода, включенная в каналы гидрокалюмита 4,3 мл
Количество молей включенной воды в пересчете на моль гидрокалюмита 10,5 мл
По данным, приведенным в табл. 1, примерно 17% глинозема, содержащегося в отработанном щелочном растворе, удаляется из раствора и включается в твердый гидрокалюмит. Реальное удаляемое количество ограничивается наличием реагентов (в данном случае - извести). Примерно 83,6% доступного Са(ОН)2, содержащегося в твердой гашеной извести, превращается в гидрокалюмит. Рентгеноструктурный анализ показывает, что остальные твердые вещества, содержащиеся в этом брикете, в основном представляют собой непрореагировавший портландит и следы ТКА (трикальцийалюминат). Содержится пренебрежимо малое количество кальцита.
Для обеспечения точности количественного анализа в этом эксперименте для диспергирования гашеной извести в суспензии гашеной извести используют воду. На практике прибавление воды не является необходимым, и поэтому при использовании способа на предприятии по производству глинозема можно исключить разбавление щелочного раствора, обусловленное этой экспериментальной методикой.
Этот пример показывает, что и глинозем, и вода извлечены из раствора и включены в твердый гидрокалюмит и одновременно повышена щелочность обработанного щелочного раствора.
Тест 2. Извлечение глинозема в верхний слив щелочного раствора 1-го устройства промывки шлама.
Образец верхнего слива щелочного раствора первого устройства промывки из установки по производству глинозема отбирают, фильтруют и 1578,7 г (1300 мл) отвешивают в автоклав Монеля объемом 2 л с мешалкой. Щелочной раствор нагревают до 103°С и перемешивают при 300 об./мин. К верхнему сливу щелочного раствора прибавляют 1,8 мл концентрированного раствора глюконата натрия с получением концентрации, равной 60 мг/л.
66,4 г образца влажного брикета гидрокалюмита, полученного в соответствии с тестом 1, описанным выше, отвешивают в полипропиленовую бутылку объемом 250 мл и затем суспендируют и промывают в автоклаве с помощью всего 119,6 г деионизированной воды, обладающей комнатной температурой. Реактор герметизируют и реакции дают протекать при 103°С при перемешивании при 300 об./мин в течение 120 мин. После отбора образца щелочного раствора для анализа собирают все содержимое реактора и собранное твердое вещество собирают с помощью вакуумного фильтрования. Осадок на фильтре
- 10 013687 промывают водой, обладающей комнатной температурой, обезвоживают до сухого на вид состояния и хранят в пластиковых пакетах для последующего анализа.
Образец брикета отбирают для анализа. Для установления содержащихся фаз проводят рентгеноструктурный анализ образца. Другую порцию сухого на вид брикета сушат в вакууме при 110°С для определения остаточной влажности. С помощью рентгеновской флуоресценции дополнительно определяют элементный состав высушенного брикета.
Образцы обработанного и необработанного верхнего слива щелочного раствора первого устройства промывки анализируют для определения содержания глинозема (А), щелочи (С), соды (8) и общей соды (Т8), а также определяют плотность при 25°С. Результаты теста 2 приведены ниже в табл. 2 с поправками, введенными в массовый баланс для учета образцов, отобранных для анализа.
Таблица 2. Анализы щелочных растворов
Необработанный верхний слив щелочного раствора 1 -го устройства промывки Обработанный верхний слив щелочного раствора 1-го устройства промывки
Масса (г) 1578,7 1711,7
А (г/л) 89,8 83,3
С (г/л) 132,3 128,8
8 (г/л) 158,0 143,4
А/С 0,679 0,647
С/8 0,837 0,898
Плотность (г/см3, 25“С) 1,2144 1,1950
Объем (мл) 1300 1432,4
Извлеченный глинозем (в пересчете на АЦОз) 2,62 г
Извлечение глинозема из гидрокалюмит 74,0%
Увеличение объема щелочного раствора вследствие поступления глинозема 2,0 мл
Вода, выделившаяся из каналов гидрокалюмита 10,6 мл
Количество жидкости, включенной в брикет гидрокалюмита 7,3 мл
Охарактеризованный в табл. 2 брикет гидрокалюмита, полученный в соответствии с тестом 1, описанным выше, вводят в реакцию с карбонатными ионами в верхнем сливе щелочного раствора первого устройства промывки с образованием карбоната кальция и выделением воды и глинозема в раствор. Тест 2 показывает, что реакция способна обеспечивать выделение алюминатных ионов в раствор, который уже сильно пересыщен гиббситом, и что таким образом может происходить кругооборот или перенос глинозема из щелочного раствора до варки и извлечение в другой щелочной раствор после варки. Количество глинозема, которое может быть перенесено таким образом, регулируется количеством карбоната, содержащегося во втором щелочном растворе (в этом примере в верхнем сливе щелочного раствора 1-го устройства промывки), и максимальной щелочностью (С/8), которая может быть установлена в этом щелочном растворе.
Рентгеноструктурный анализ твердых веществ показывает, что продукт представляет собой почти исключительно кальцит со следами остаточного гидрокалюмита и ТКА при отсутствии портландита. Отсутствие портландита показывает, что на этой стадии расходуется вся известь, которая не вступила в реакцию на первой стадии образования гидрокалюмита.
Для обеспечения точности количественного анализа в этом эксперименте для диспергирования гашеной извести используют воду. На практике эта вода не является необходимой, и поэтому можно исключить обусловленное ею разбавление щелочного раствора.
Пример 2. Контур промывки шлама.
Второй вариант осуществления настоящего изобретения описывается со ссылкой на фиг. 3, на которой приведено аналогичное оборудование и использована такая же нумерация. В противоточном контуре промывки шлама 24 концентрация глинозема в верхнем сливе устройства промывки из первого устройства промывки шлама 40 является весьма высокой и обычно составляет примерно половину концентрации в богатом щелочном растворе, который перетекает в отстойный резервуар 32 на стадии осветления. С использованием противоточной декантации остаточный шлам перекачивают из первого устройства промывки 40 во второе устройство промывки 42 и так далее в η-е устройство промывки 44, а пресную воду или бассейновую воду вводят сначала в последнее (η-е) устройство промывки 44 в контуре промывки шлама 24, и она перетекает в (п-1)-е устройство промывки 46 и так далее вплоть до первого устройства промывки шлама 40. В традиционной технологии Байера глинозем теряется в контуре промывки шлама вследствие осаждения, а также в растворенном виде в щелочном растворе, переносящем шлам на участки удаления остаточного шлама. Верхний слив щелочного раствора устройства промывки на всех стадиях контура промывки шлама является, как и большинство щелочных растворов, пересыщенным по гиббситу. Верхний слив промывочного щелочного раствора на каждой последующей стадии промывки
- 11 013687 становится все более охлажденным и более разбавленным, что приводит к потере глинозема вследствие осаждения на частицах шлама.
В этом втором варианте осуществления настоящего изобретения гидрокалюмит образуется в реакторе 14 по такой же технологической схеме, что и описанная выше в примере 1, единственным отличием является то, что первый щелочной раствор, загружаемый в реактор в этом варианте осуществления, представляет собой верхний слив промывочного раствора из (п-1)-го устройства промывки 46. Следует понимать, что можно использовать верхний слив щелочного раствора устройства промывки из любого из других устройств промывки, однако извлечение глинозема с помощью гидрокалюмита наиболее эффективно, если верхний слив щелочного раствора устройства промывки отбирать из любого или из всех устройств промывки от 2-го до (п-1)-го устройства промывки, и менее эффективно, если первый щелочной раствор представляет собой верхний слив из первого или последнего устройства промывки в контуре промывки шлама. Не имеет смысла использовать верхний слив из первого устройства промывки 40, поскольку верхний слив щелочного раствора из первого устройства промывки 40 в любом случае подается в отстойный резервуар 32. Концентрация глинозема в верхнем сливе щелочного раствора в последнее (п-е) устройство промывки обычно близка к концентрации в бассейновой воде и поэтому слишком мала для практического использования. Кроме того, извлечение глинозема на этой стадии слабо препятствует дальнейшему осаждению гиббсита вплоть до контура промывки шлама.
Гидрокалюмит, образовавшийся в реакторе 14, удаляют по методике, описанной выше в примере 1, с использованием сепаратора жидкой и твердой фаз 18 и осветленный поток обработанного первого щелочного раствора (из которого удален глинозем) возвращают в следующее устройство промывки, расположенное последовательно, в этом примере в (п-2)-е устройство промывки 48 в положении, в которое его обычно возвращают. Вследствие образования и извлечения ГК из контура промывки шлама 24 извлекают глинозем, который в противном случае был бы потерян вследствие осаждения или был бы удален в растворимой форме со щелочным раствором, переносящим шлам. Удаление воды также способствует уменьшению пересыщения.
Отделенный твердый гидрокалюмит из сепаратора жидкой и твердой фаз 18 направляют в каустификатор 22, в котором глинозем извлекают из гидрокалюмита путем взаимодействия гидрокалюмита с раствором, содержащим карбонатные ионы, разлагающие гидрокалюмит, с образованием карбоната кальция по методике, описанной выше в примере 1. В этом варианте осуществления суспензию из каустификатора 32 направляют в сепаратор жидкой и твердой фаз 30. Твердые вещества, удаленные из суспензии с помощью сепаратора жидкой и твердой фаз 30, возвращают в контур промывки шлама 24 и осветленный обработанный второй щелочной раствор из сепаратора жидкой и твердой фаз 30 возвращают в отстойник 32 или на фильтры окончательной очистки 34.
Следует четко понимать, что, хотя на фиг. 3 для извлечения глинозема используется только один из потоков верхнего слива из устройств промывки, настоящее изобретение также применимо для обработки множества потоков верхнего слива из устройств промывки и каждый обрабатывают в одном или соответствующих нескольких реакторах 14. Также следует четко понимать, что способы, описанные выше в примерах 1 и 2, также можно применять независимо или в комбинации друг с другом.
Экспериментальные данные
Тест 3. Извлечение глинозема из верхнего слива щелочного раствора 2-го устройства промывки шлама.
Образец верхнего слива щелочного раствора из 2-го устройства промывки шлама из установки по производству глинозема отбирают, фильтруют и аликвоты по 786,3 г (680 мл) отвешивают в каждую из 4 полипропиленовых бутылок объемом по 1000 мл. Бутылки герметизируют, помещают в термостатируемую водяную баню, в которой бутылки переворачиваются, и переворачивают их вверх дном, пока температура содержимого бутылок не станет такой же, как температура водяной бани, равная 80°С. Аликвоты суспензии гашеной извести готовят путем отвешивания 62,2 г гашеной извести (85% доступного Са(ОН)2) в полипропиленовые бутылки объемом по 250 мл, прибавления 212,5 г горячей деионизированной воды, герметизации бутылок и встряхивания с образованием суспензии гашеной извести.
Образцы верхнего слива щелочного раствора устройства промывки по одному извлекают из водяной бани, открывают и прибавляют суспензию гашеной извести. Затем бутылку со щелочным раствором герметизируют и возвращают в водяную баню и переворачивают вверх дном при 80°С в течение 60 мин. Затем бутылки извлекают, отбирают пробы щелочного раствора для анализа и твердое вещество собирают с помощью вакуумного фильтрования. Затем собранное твердое вещество промывают на фильтре деионизированной водой, обладающей комнатной температурой, и обезвоживают и получают уплотненный брикет, который выглядит сухим. Брикет хранят в герметичных пластиковых пакетах для последующего использования на стадии извлечения глинозема.
Образец брикета отбирают для анализа. Для установления содержащихся фаз проводят рентгеноструктурный анализ образца. Другую порцию сухого на вид брикета сушат в вакууме при 110°С для определения остаточной влажности. С помощью рентгеновской флуоресценции дополнительно определяют элементный состав высушенного брикета.
Образцы обработанного и необработанного отработанного щелочного раствора анализируют для
- 12 013687 определения содержания глинозема (А), щелочи (С), соды (8) и общей соды (Т8), а также определяют плотность при 25°С. Результаты теста 3 приведены ниже в табл. 3 с поправками, введенными в массовый баланс для учета образцов, отобранных для анализа.
Таблица 3. Анализы щелочных растворов
Необработанный верхний слив щелочного раствора 2-го устройства промывки Обработанный верхний слив щелочного раствора 2-го устройства промывки
Масса (г) 786,25 930,6
А (г/л) 61,8 33,5
С (г/л) 94,5 90,4
8 (г/л) 115,1 93,7
А/С 0,654 0,370
С/8 0,821 0,965
Плотность (г/см·21, 25°С) 1,1563 1,1141
Объем (мл) 680,0 835,4
Извлеченный глинозем (в пересчете на ЛЬОО 14,04 г
Превращение доступного Са(ОН)2 в гидрокалюмит 83,5%
Уменьшение объема щелочного раствора вследствие потерь глинозема 8,9 мл
Вода, включенная в каналы гидрокалюмита 48,2 мл
Количество молей включенной воды в пересчете на моль гидрокалюмита 16,0
По данным, приведенным в табл. 3, примерно 33% глинозема, содержащегося в щелочном растворе, удаляется из раствора и включается в твердый гидрокалюмит. Реальное удаляемое количество ограничивается наличием реагентов (в данном случае - извести). Примерно 83,5% доступного Са(ОН)2, содержащегося в твердой гашеной извести, превращается в гидрокалюмит, рентгеноструктурный анализ показывает, что остальные твердые вещества, содержащиеся в этом брикете, представляют собой непрореагировавший портландит. Содержится пренебрежимо малое количество кальцита или ТКА (трикальцийалюминат).
Для обеспечения точности количественного анализа в этом эксперименте для диспергирования гашеной извести используют воду. На практике эта вода не является необходимой, и поэтому можно исключить обусловленное ею разбавление щелочного раствора.
Как можно видеть из приведенного выше примера, и глинозем, и вода удалены из раствора и включены в твердый гидрокалюмит.
Тест 4. Извлечение глинозема в верхний слив щелочного раствора 1-го устройства промывки шлама.
Образец верхнего слива щелочного раствора из 1-го устройства промывки шлама из установки по производству глинозема отбирают, фильтруют и 1600 г отвешивают в автоклав Монеля объемом 2 л с мешалкой. Щелочной раствор нагревают до 103°С и перемешивают при 300 об./мин, 1,8 мл концентрированного раствора глюконата натрия прибавляют в щелочной раствор с получением концентрации, равной 60 мг/л.
Образец влажного брикета гидрокалюмита, полученного на предыдущей стадии (66,5 г), отвешивают в полипропиленовую бутылку объемом 250 мл и затем суспендируют и промывают в автоклаве с помощью всего 115 г деионизированной воды, обладающей комнатной температурой. Реактор герметизируют и реакции дают протекать при 103°С при перемешивании при 300 оборотов/мин в течение 120 мин. После отбора образца щелочного раствора для анализа собирают все содержимое реактора и собранное твердое вещество собирают с помощью вакуумного фильтрования. Осадок на фильтре промывают водой, обладающей комнатной температурой, обезвоживают до сухого на вид состояния и хранят в пластиковых пакетах для последующего анализа.
Образец брикета отбирают для анализа. Для установления содержащихся фаз проводят рентгеноструктурный анализ образца. Другую порцию сухого на вид брикета сушат в вакууме при 110°С для определения остаточной влажности.
С помощью рентгеновской флуоресценции дополнительно определяют элементный состав высушенного брикета.
Образцы обработанного и необработанного верхнего слива щелочного раствора 1-го устройства промывки шлама анализируют для определения содержания глинозема (А), щелочи (С), соды (8) и общей соды (Т8), а также определяют плотность при 25°С.
Результаты теста 4 приведены ниже в табл. 4 с поправками, введенными в массовый баланс для учета образцов, отобранных для анализа.
- 13 013687
Таблица 4. Анализы щелочных растворов
Необработанный верхний слив щелочного раствора 1-го устройства промывки Обработанный верхний слив щелочного раствора 1го устройства промывки
Масса (г) 1600,4 1737,7
А (г/л) 94,1 87,5
С (г/л) 138,1 134,9
5 (г/л) 165,7 150,2
А/С 0,682 0,649
С/8 0,833 0,898
Плотность (г/см3, 25°С) 1,2223 1,2030
Объем (мл) 1309,3 1444,5
Извлеченный глинозем (в пересчете на ΑΙ2Ο3) 3,11 г
Извлечение глинозема из гидрокалюмит 83,0%
Увеличение объема щелочного раствора вследствие поступления глинозема 2,4 мл
Вода, выделившаяся из каналов гидрокалюмита 10,6 мл
Количество жидкости, включенной в брикет гидрокалюмита 7,3 мл
В этом примере брикет гидрокалюмита, полученный из верхнего слива 2-го устройства промывки на предыдущей стадии, вводят в реакцию с карбонатными ионами в верхнем сливе щелочного раствора 1-го устройства промывки с образованием карбоната кальция и выделением воды и глинозема в раствор. Этот пример показывает, что реакция способна обеспечивать выделение алюминатных ионов в раствор, который уже сильно пересыщен гиббситом. Количество глинозема, которое может быть перенесено таким образом, регулируется количеством карбоната, содержащегося в целевом щелочном растворе (верхний слив 1-го устройства промывки), и максимальной щелочностью (С/8), которая может быть установлена в этом щелочном растворе.
Тест 5. Увеличение способности извлечения глинозема с помощью верхнего слива щелочного раствора 1-го устройства промывки шлама путем прибавления карбоната натрия.
Образец верхнего слива щелочного раствора из верхнего слива 1-го устройства промывки шлама из установки по производству глинозема отбирают, фильтруют и 1629 г отвешивают в автоклав Монеля объемом 2 л с мешалкой. В щелочной раствор прибавляют безводный карбонат натрия (42,3 г) и ему дают раствориться путем перемешивания смеси при 300 оборотов/мин и 80°С. Образец раствора отбирают для анализа и остальной раствор нагревают до 103°С. К щелочному раствору прибавляют 1,8 мл концентрированного раствора глюконата натрия с получением концентрации, равной 60 мг/л.
242,2 г Образца влажного брикета гидрокалюмита, полученного в соответствии с тестом 3, описанным выше, отвешивают в полипропиленовую бутылку объемом 500 мл и затем суспендируют и промывают в автоклаве с помощью всего 245 г деионизированной воды, обладающей комнатной температурой. Реактор герметизируют и реакции дают протекать при 103°С при перемешивании при 300 об./мин в течение 120 мин. После отбора образца щелочного раствора для анализа собирают все содержимое реактора и собранное твердое вещество собирают с помощью вакуумного фильтрования. Осадок на фильтре промывают водой, обладающей комнатной температурой, обезвоживают до сухого на вид состояния и хранят в пластиковых пакетах для последующего анализа.
Образец брикета отбирают для анализа. Для установления содержащихся фаз проводят рентгеноструктурный анализ образца. Другую порцию сухого на вид брикета сушат в вакууме при 110°С для определения остаточной влажности. С помощью рентгеновской флуоресценции дополнительно определяют элементный состав высушенного брикета.
Образцы обработанного и необработанного верхнего слива щелочного раствора 1-го устройства промывки для теста 5 анализируют для определения содержания глинозема (А), щелочи (С), соды (8) и общей соды (Т8), а также определяют плотность при 25°С. Результаты теста 5 приведены ниже в табл. 5 с поправками, введенными в массовый баланс для учета образцов, отобранных для анализа.
Таблица 5. Анализы щелочных растворов
Верхний слив щелочного раствора 1го устройства промывки с прибавлением ИагСОз Обработанный верхний слив щелочного раствора 1-го устройства промывки
Масса (г) 1628,9 2011,28
А (г/л) 97,2 82,4
С (г/л) 143,1 141,9
8 (г/л) 201,1 156,1
А/С 0,679 0,581
С/8 0,712 0,909
Плотность (г/см3, 25°С) 1,2544 1,2022
Объем (мл) 1298,5 1673
- 14 013687
Извлеченный глинозем (в пересчете на ΑΙ2Ο3) 11,6 г
Извлечение глинозема из гидрокалюмит 86,0%
Увеличение объема щелочного раствора вследствие поступления глинозема 5,6 мл
Вода, выделившаяся из каналов гидрокалюмита 38,3 мл
Количество жидкости, включенной в брикет гидрокалюмита 84,2 мл
Охарактеризованный в табл. 5 брикет гидрокалюмита, полученный из верхнего слива 2-го устройства промывки в тесте 3, вводят в реакцию с карбонатными ионами в верхнем сливе 1-го устройства промывки с образованием карбоната кальция и выделением воды и глинозема в раствор. Путем прибавления карбоната натрия в верхний сливе щелочного раствора 1-го устройства промывки количество глинозема, которое можно извлечь в щелочной раствор, значительно увеличивается по сравнению с предыдущим примером (они составляют 11,6 г и 3,1 г). Аналогичным образом способность извлечения глинозема в щелочной раствор, такой как верхний слив щелочного раствора 1-го устройства промывки, можно увеличить путем обработки щелочного раствора диоксидом углерода для снижения начальной щелочности.
Хотя некоторые варианты осуществления настоящего изобретения описаны подробно, для специалиста в области химической технологии должно быть очевидно, что без отклонения от основных положений настоящего изобретения в него могут быть внесены многочисленные изменения и модификации. Например, хотя компенсирующие заряд анионы, описанные выше, обычно представляют собой карбонатные или гидроксильные ионы, ими также могут быть сульфат, оксалат или любой другой анион, который включается в структуру СДГ на основе алюминия вследствие конкретных характеристик первого щелочного раствора. Если, например, компенсирующий заряд анион является сульфатом, то будет происходить разложение с образованием нерастворимого карбоната кальция, алюмината натрия, щелочи (ΝαΟΗ) и сульфата натрия в растворе. Настоящее изобретение также применимо для извлечения глинозема из любого потока щелочного раствора, который в противном случае приведет к потерям неизвлекаемого глинозема или уменьшению эффективности растворения глинозема. Все такие модификации и изменения считаются входящими в объем настоящего изобретения, сущность которого следует определять по приведенному выше описанию и прилагаемой формуле изобретения.
Следует четко понимать, что, хотя в настоящем изобретении приведены ссылки на целый ряд публикаций предшествующего уровня техники, эти ссылки не означают допущения того, что любой из этих документов является частью общеизвестных знаний в данной области техники в Австралии или любой другой стране. В изложении сущности настоящего изобретения и описании настоящего изобретения, приведенном выше, если из контекста явно или неявно не следует иное, термин включать и его варианты, такие как включает или включающий используется в инклюзивном смысле, т.е. указывает на наличие указанных особенностей, но не исключает наличие или добавление других особенностей в различных вариантах осуществления настоящего изобретения.

Claims (35)

  1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
    1. Способ извлечения глинозема из первого щелочного раствора, обладающего начальной концентрацией алюминатных ионов и гидроксильных ионов в растворе, включающий:
    a) обработку первого щелочного раствора гидроксидом металла, не являющегося алюминием, с образованием содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида и с получением потока обработанного первого щелочного раствора, причем поток обработанного первого щелочного раствора представляет собой отработанный щелочной раствор, обладающий конечной концентрацией алюминатных ионов, меньшей, чем начальная концентрация алюминатных ионов;
    b) отделение содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида, полученного на стадии а), из потока обработанного первого щелочного раствора для извлечения алюминия из содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида и
    c) последующий возврат потока обработанного первого щелочного раствора на варку.
  2. 2. Способ по п.1, включающий стадию взаимодействия отделенного содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида, полученного на стадии Ь), с раствором, содержащим карбонатные ионы, с получением суспензии, содержащей нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, и второй щелочной раствор, включающий алюминатные ионы, выделившиеся из содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида.
  3. 3. Способ по п.2, включающий стадию отделения нерастворимой соли металла, не являющегося алюминием, из суспензии с образованием осветленного потока второго щелочного раствора.
  4. 4. Способ по п.3, включающий стадию обработки отделенной нерастворимой соли металла, не являющегося алюминием, для регенерации водного раствора гидроксида металла, использующегося на стадии а).
  5. 5. Способ по п.3, включающий стадию возврата осветленного потока второго щелочного раствора во второе положение на установке получения глинозема.
  6. 6. Способ по п.5, в котором второе положение на установке получения глинозема представляет со
    - 15 013687 бой осветление после варки и до осаждения.
  7. 7. Способ по любому из пп.2-6, в котором раствором, содержащим карбонатные ионы, является бассейновая вода, отработанный щелочной раствор или поток верхнего слива со стадии промывки шлама.
  8. 8. Способ по п.7, в котором раствор, содержащий карбонатные ионы, содержит карбонат натрия и/или бикарбонат натрия.
  9. 9. Способ по любому из пп.2-8, включающий стадию увеличения концентрации карбоната в растворе, содержащем карбонатные ионы, путем прибавления потока или твердых веществ, обогащенных карбонатом натрия.
  10. 10. Способ по любому из пп.2-8, включающий стадию увеличения концентрации карбоната в растворе, содержащем карбонатные ионы, путем прибавления диоксида углерода.
  11. 11. Способ по п.10, в котором стадию прибавления диоксида углерода проводят с использованием барботирования или системы поглощения газа.
  12. 12. Способ по любому из пп.1-11, в котором металл, не являющийся алюминием, представляет собой кальций и содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид представляет собой гидрокалюмит.
  13. 13. Способ по п.12, в котором гидроксид кальция, использующийся на стадии а), получают путем гашения негашеной извести раствором для гашения.
  14. 14. Способ по п.12, в котором гидроксид кальция, использующийся на стадии а), прибавляют в сухом виде или в виде гашеной извести или получают ίη 8Йи путем прибавления негашеной извести в первый щелочной раствор.
  15. 15. Способ по любому из пп.1-14, включающий стадию прибавления поверхностно-активного вещества до стадии (а) или во время нее, так чтобы подавить нежелательную побочную реакцию гидрокалюмита с образованием трикальцийалюмината.
  16. 16. Способ по любому из пп.1-15, в котором металл, не являющийся алюминием, представляет собой магний и содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид представляет собой гидроталькит.
  17. 17. Способ по любому из пп.1-16, включающий:
    a) образование алюминий слоистого двойного гидроксида и
    b) транспортировку глинозема из первого положения на установке получения глинозема во второе положение на установке получения глинозема, в котором алюминий слоистый двойной гидроксид используется в качестве носителя для транспортировки глинозема и в котором первое положение представляет собой варку, а второе положение представляет собой осветление после варки и до осаждения.
  18. 18. Способ извлечения глинозема из первого щелочного раствора, обладающего начальной концентрацией алюминатных ионов и гидроксильных ионов в растворе, включающий:
    a) обработку первого щелочного раствора гидроксидом металла, не являющегося алюминием, с образованием содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида и с получением потока обработанного первого щелочного раствора, причем поток обработанного первого щелочного раствора представляет собой верхний слив щелочного раствора устройства промывки, обладающий конечной концентрацией алюминатных ионов, меньшей, чем начальная концентрация алюминатных ионов;
    b) отделение содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида, полученного на стадии а), из потока обработанного первого щелочного раствора для извлечения алюминия из содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида и
    c) последующий возврат потока обработанного первого щелочного раствора на стадию, предшествующую стадии промывки шлама в противоточном контуре промывки шлама.
  19. 19. Способ по п.18, включающий стадию взаимодействия отделенного содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида, полученного на стадии с), с раствором, содержащим карбонатные ионы, с получением суспензии, содержащей нерастворимую соль металла, не являющегося алюминием, и второй щелочной раствор, включающий алюминатные ионы, выделившиеся из содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида.
  20. 20. Способ по п.19, включающий стадию отделения нерастворимой соли металла, не являющегося алюминием, из суспензии с образованием осветленного потока второго щелочного раствора.
  21. 21. Способ по п.20, включающий стадию обработки отделенной нерастворимой соли металла, не являющегося алюминием, для регенерации водного раствора гидроксида металла, использующегося на стадии а).
  22. 22. Способ по п.20, включающий стадию возврата осветленного потока второго щелочного раствора во второе положение на установке получения глинозема, в котором второе положение на установке получения глинозема представляет собой осветление после варки и до осаждения.
  23. 23. Способ по любому из пп.19-22, в котором раствором, содержащим карбонатные ионы, является бассейновая вода, отработанный щелочной раствор или поток верхнего слива со стадии промывки шлама.
  24. 24. Способ по любому из пп.19-22, в котором раствор, содержащий карбонатные ионы, содержит карбонат натрия и/или бикарбонат натрия.
  25. 25. Способ по любому из пп.19-24, включающий стадию увеличения концентрации карбоната в рас
    - 16 013687 творе, содержащем карбонатные ионы, путем прибавления потока или твердых веществ, обогащенных карбонатом натрия.
  26. 26. Способ по любому из пп.19-24, включающий стадию увеличения концентрации карбоната в растворе, содержащем карбонатные ионы, путем прибавления диоксида углерода.
  27. 27. Способ по п.26, в котором стадию прибавления диоксида углерода проводят с использованием барботирования или системы поглощения газа.
  28. 28. Способ по любому из пп.18-27, в котором металл, не являющийся алюминием, представляет собой кальций и содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид представляет собой гидрокалюмит.
  29. 29. Способ по п.28, в котором гидроксид кальция, использующийся на стадии Ь), получают путем гашения негашеной извести раствором для гашения.
  30. 30. Способ по п.28, в котором гидроксид кальция, использующийся на стадии Ь), прибавляют в сухом виде или в виде гашеной извести или получают ίη δίΐιι путем прибавления негашеной извести в первый щелочной раствор.
  31. 31. Способ по любому из пп.18-30, включающий стадию прибавления поверхностно-активного вещества до стадии (Ь) или во время нее, так чтобы подавить нежелательную побочную реакцию гидрокалюмита с образованием трикальцийалюмината.
  32. 32. Способ по любому из пп.18-31, в котором металл, не являющийся алюминием, представляет собой магний и содержащий алюминий слоистый двойной гидроксид представляет собой гидроталькит.
  33. 33. Способ по любому из пп.18-32, включающий:
    a) образование носителя, включающего алюминий слоистый двойной гидроксид; и
    b) транспортировку глинозема из первого положения на установке получения глинозема во второе положение на установке получения глинозема, в котором алюминий слоистый двойной гидроксид используется в качестве носителя для транспортировки глинозема.
  34. 34. Применение содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида, полученного способом по любому из пп.1-33, в качестве средства концентрирования первого щелочного раствора.
  35. 35. Применение содержащего алюминий слоистого двойного гидроксида по п.34, в котором первый щелочной раствор представляет собой отработанный щелочной раствор или поток верхнего слива со стадии промывки шлама.
EA200701620A 2005-02-11 2006-02-10 Способ извлечения глинозема EA013687B1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2005900629A AU2005900629A0 (en) 2005-02-11 Alumina Recovery
PCT/AU2006/000172 WO2006084328A1 (en) 2005-02-11 2006-02-10 Alumina recovery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA200701620A1 EA200701620A1 (ru) 2008-04-28
EA013687B1 true EA013687B1 (ru) 2010-06-30

Family

ID=36792846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA200701620A EA013687B1 (ru) 2005-02-11 2006-02-10 Способ извлечения глинозема

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7666373B2 (ru)
EP (1) EP1846329A4 (ru)
CN (1) CN101151212B (ru)
BR (1) BRPI0608320A2 (ru)
CA (1) CA2597086A1 (ru)
EA (1) EA013687B1 (ru)
WO (1) WO2006084328A1 (ru)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2408717A4 (en) * 2009-03-20 2016-01-06 Commw Scient Ind Res Org TREATMENT OR REHABILITATION OF NATURAL OR WASTE WATER
US9103046B2 (en) 2010-07-07 2015-08-11 Southwest Research Institute Electrophoretic formation of nanostructured composites
AU2012203295B1 (en) * 2012-03-07 2013-03-21 South32 Worsley Alumina Pty Ltd System for causticisation of a bayer liquor
CN104136374B (zh) * 2012-03-07 2016-09-28 萨斯32沃斯勒铝私人有限公司 用于拜耳液的苛性化的系统
WO2015159288A1 (en) 2014-04-13 2015-10-22 Alcoa Inc. Systems and methods for regeneration of aqueous alkaline solution
US10427950B2 (en) 2015-12-04 2019-10-01 Ecolab Usa Inc. Recovery of mining processing product using boronic acid-containing polymers
CN106925418B (zh) * 2015-12-29 2019-10-08 四川省银河化学股份有限公司 一种用于铬渣洗涤的装置系统及方法
EA202092887A1 (ru) * 2018-05-28 2021-02-20 Алкоа Оф Острэйлиа Лимитед Способ управления концентрацией примесей в байеровских растворах
AU2019275942A1 (en) * 2018-05-28 2020-12-10 Alcoa Of Australia Limited Method for impurity control
US11512036B2 (en) 2019-08-22 2022-11-29 Innovator Energy, LLC Process for the production of metal oxides or citric acid

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD155247A5 (de) * 1980-12-11 1982-05-26 Magyar Aluminium Verfahren zur entfernung von eisenoxid und siliziumdioxid aus aluminatlaugen
EP0092028A2 (de) * 1982-04-20 1983-10-26 Alcoa Chemie GmbH Verfahren zur Gewinnung von Feuerfest-Rohstoffen bei gleichzeitiger Entfernung von organischen Substanzen aus Kreislauflaugen des Bayer-Verfahrens
AU4984890A (en) * 1990-02-16 1991-08-22 Vereinigte Aluminium-Werke Ag Berlin, Bonn Improvement process for the precipitation of coarse-grained aluminium trihydroxide from milled seed
EP0445543A1 (de) * 1990-02-07 1991-09-11 Vereinigte Aluminium-Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von grobkörnigen Aluminiumhydroxid-Partikeln
US5068095A (en) * 1986-07-31 1991-11-26 Aluminum Company Of America Method for reducing the amount of colorants in a caustic liquor
WO1999029627A1 (en) * 1997-12-11 1999-06-17 Curtin University Of Technology Of Kent Street Process for producing alumina
JP2002241128A (ja) * 2001-02-08 2002-08-28 Nippon Light Metal Co Ltd 高白色水酸化アルミニウムの製造方法
WO2002083564A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-24 Worsley Alumina Pty Ltd Process for the removal of anionic impurities from caustic aluminate solutions
CN1405092A (zh) * 2002-11-12 2003-03-26 中国铝业股份有限公司 拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法
RU2229440C1 (ru) * 2002-11-22 2004-05-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Способ получения глинозема

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RS50048B (sr) * 1998-09-25 2008-11-28 Worsley Alumina Pty. Ltd., Proces bajerove kaustifikacije
AUPP933499A0 (en) * 1999-03-19 1999-04-15 Worsley Alumina Pty Ltd Process for the removal of oxalate and/or sulphate from bayer liquors

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DD155247A5 (de) * 1980-12-11 1982-05-26 Magyar Aluminium Verfahren zur entfernung von eisenoxid und siliziumdioxid aus aluminatlaugen
EP0092028A2 (de) * 1982-04-20 1983-10-26 Alcoa Chemie GmbH Verfahren zur Gewinnung von Feuerfest-Rohstoffen bei gleichzeitiger Entfernung von organischen Substanzen aus Kreislauflaugen des Bayer-Verfahrens
US5068095A (en) * 1986-07-31 1991-11-26 Aluminum Company Of America Method for reducing the amount of colorants in a caustic liquor
EP0445543A1 (de) * 1990-02-07 1991-09-11 Vereinigte Aluminium-Werke Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung von grobkörnigen Aluminiumhydroxid-Partikeln
AU4984890A (en) * 1990-02-16 1991-08-22 Vereinigte Aluminium-Werke Ag Berlin, Bonn Improvement process for the precipitation of coarse-grained aluminium trihydroxide from milled seed
WO1999029627A1 (en) * 1997-12-11 1999-06-17 Curtin University Of Technology Of Kent Street Process for producing alumina
JP2002241128A (ja) * 2001-02-08 2002-08-28 Nippon Light Metal Co Ltd 高白色水酸化アルミニウムの製造方法
WO2002083564A1 (en) * 2001-04-11 2002-10-24 Worsley Alumina Pty Ltd Process for the removal of anionic impurities from caustic aluminate solutions
CN1405092A (zh) * 2002-11-12 2003-03-26 中国铝业股份有限公司 拜尔法联合生产氧化铝和铝酸钙水泥的方法
RU2229440C1 (ru) * 2002-11-22 2004-05-27 Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Способ получения глинозема

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Derwent Abstract Accession No. 2003-114672/11,Class E33 M25 & JP 2002241128 A (NIPPON LIGHT METAL CO), 28 August 2002; abstract; *
Derwent Abstract Accession No. 2003-469506/45,Class E33 L02 & CN 1405092 A (CHINA ALUMINIUM IND CO LTD.) 26 March 2003;abstract *
Derwent Abstract Accession No. 2004-438304/41,Class E33 & RU 2229440 C1 (ALUMINIUM MAGNESIUM INST STOCK CO) 27 May 2004; abstract; *
Derwent Abstract Accession No. 81440,Class E33 L02 & DD 155247 A5 (MAGYAR ALUMINIUMIPA) 26 May 1982; abstrac *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101151212B (zh) 2013-03-27
EA200701620A1 (ru) 2008-04-28
EP1846329A4 (en) 2009-09-16
CN101151212A (zh) 2008-03-26
CA2597086A1 (en) 2006-08-17
US20080025891A1 (en) 2008-01-31
US7666373B2 (en) 2010-02-23
WO2006084328A1 (en) 2006-08-17
EP1846329A1 (en) 2007-10-24
BRPI0608320A2 (pt) 2011-01-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA013687B1 (ru) Способ извлечения глинозема
WO2000056660A1 (en) Process for the removal of oxalate and/or sulphate from bayer liquors
AU2014203695B2 (en) Process for Manufacture of Sodium Hydroxide and Sodium Chloride Products from Waste Brine
CA2470673C (en) Improved bayer causticisation
UA55365C2 (ru) Безводный хлорид магния
AU2006212716B2 (en) Alumina recovery
AU2011250647B2 (en) Process for recovery of alumina using tricalcium aluminate
AU2011250646B2 (en) Sequestration of carbon dioxide using tricalcium aluminate
WO2013131118A1 (en) High temperature processs for causticisation of a bayer liquor
AU2004201629B2 (en) Improved bayer causticisation
WO2013131119A1 (en) System for causticisation of a bayer liquor
AU2764802A (en) Improved bayer causticisation
AU3137100A (en) Process for the removal of oxalate and/or sulphate from bayer liquors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU