PL103422B1 - Sposob ciaglego odkrzemowywania roztworow glinianowych - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób glebokiego ciaglego odkrzemowywania roztworów glinianowych znajdujacy zastosowanie przy otrzymywaniu wodorotlenku glinu.

Stan techniki. Roztwory glinianowe, szczególnie uzyskiwanie na drodze ekstrakcji spieków, charakteryzuja sie zawartoscia krzemu. Udzial oraz typ polaczen krzemowych zawartych w tych roztworach zalezy od zawartosci jonów glinianowych oraz od modulu kaustycznego roztworu. W przypadku, gdy glin wydzielany jest z roztworu w postaci osadu wodorotlenku, konieczne jest uzyskanie roztworu glinianowego o wysokim module krzemowym, to znaczy stosunku tlenku glinowego do tlenku krzemowego rzedu setek. Otrzymywane roztwory glinianowe maja zazwyczaj nizsza wartosc modulu krzemowego, co zmusza do stosowania procesu odkrzemowania, najczesciej poprzez wiazanie krzemu w trudno rozpuszczalne zwiazki.

Znane sa sposoby odkrzemowywania roztworów glinianowych bez dodatku lub z dodatkiem substancji wiazacej krzem.

Pierwszy sposób stosowany jest dla roztworów o duzym stezeniu glinu. Usuniecie krzemu z roztworu przeprowadza sie przez podwyzszenie temperatury w celu wytracenia osadu uwodnionego glinokrzemianu sodowego, którego rozpuszczalnosc maleje ze wzrostem temperatury. Proces prowadzi sie w autoklawach w temperaturze od 150° do 250°C. Sposób ten charakteryzuje sie malymi stratami glinu, jednakze w przypadku odkrzemowywania roztworów o srednich i niskich stezeniach glinu, nie zapewnia uzyskania odpowiednio wysokiego modulu krzemowego. Ponadto sposób ten wymaga stosowania cisnien rzedu dziesiatek atmosfer, co wprowadza komplikacje ze wzgledu na koniecznosc doboru stosowanej aparatury.

Drugi znany sposób polega na dodawaniu do roztworu zawiesiny wodorotlenku wapniowego, co prowadzi do nastepujacych reakcji: 3Ca++ + 2A1(0H)4-+ 40H -$ 3CaOAl203-6H2CH 3CaO_rAl203-6H20 + mSi03=^ 3CaO-Al203-mSi02-(6-2m)H2CH + 2mOH " Przy dodawaniu do roztworu glinianowego uwodnionego glinianu trójwapniowego - nie zachodzi reakcja opisana w pierwszym równaniu. Sposób odkrzemowywania roztworów glinia.iowych poprzez v/liacanic2 103 422 glinokrzemianów wymienionych zwiazkami wapnia daje bardzo wysokie, rzedu setek i tysiecy wartosci modulu krzemowego. Wielkosc m wysycenia hydrogranatów krzemem zalezy od skladu roztworu, temperatury i czasu trwania procesu. Maksymalny stopien wysycenia nie przekracza 20%. Z wartoscia ta sa bezposrednio zwiazane straty glinu koniecznego do wytworzenia hydrogranatu. Znany jest sposób realizacji tego procesu prowadzony w aparatach zbiornikowych z mieszadlami, do których okresowo doprowadza sie roztwór poddawany odkrzemowywaniu oraz stosowana do jego masy mase jednego z wymienionych zwiazków wapnia. Po zakonczeniu reakcji trwajacych z reguly nie krócej niz jedna godzine, przerywa sie mieszanie, a uklad pozostawia do rozdzialu faz na kilka godzin, po czym poszczególne fazy wypompowuje sie z aparatu. Sposób ten ma charakter cykliczny. Wymaga budowy aparatów o bardzo duzych gabarytach, co utrudnia realizacje procesu w skali wielkoprzemyslowej. Okresowy charakter pracy nie pozwala na utrzymanie jednakowych parametrów roztworu odkrzemowanego, co komplikuje dalsza jego przeróbke.

W ksiazce: Z.Orman: Produkcja tlenku glinowego, 1963., str. 198, przedstawiony jest sposób ciaglego odkrzemowania roztworów glinianowych w kaskadzie kilkunastu autoklawów polaczonych szeregowo, przez które przepuszcza sie zawiesine odkrzemowywanego roztworu z dodatkiem mleka wapiennego przez czas okolo 3 godzin. Mieszanie roztworu zachodzi czesciowo bezprzeponowo para a czesciowo wskutek stalego przeplywu roztworu przez autoklawy.

Istota wynalazku. Przemiotem wynalazku jest sposób glebokiego ciaglego odkrzemowywania roztworów glinianowych poprzez wydzielanie glinokrzemianów wapniowych zwiazkami wapnia w postaci wodorotlenku wapniowego lub uwodnionego glinianu trójwapniowego, w przeplywie przy ciaglym mieszaniu i ciaglym rozdziale faz. Istota wynalazku polega na tym, ze roztwór przeznaczony do odkrzemowywania przepuszcza sie przez kaskade stopni reakcyjnych, do których doprowadza sie w sposób ciagly jeden z wymienionych zwiazków wapnia. Ze znajdujacego sie na wyjsciu z kaskady wezla rozdzialu faz zawraca sie strumien szlamu do pierwszego stopnia reakcyjnego kaskady, natomiast zawiesine z tego stopria rozdziela sie najkorzystniej w hydrocyklonie, kierujac przelew do drugiego stopnia reakcyjnego i odprowadzajac szlam w sposób ciagly. Jest korzystne, gdy stozenie nadawy do hydrocyklonu utrzymuje sie w granicach od 20 do 100 kg/m3, a temperature roztworów utrzymuje powyzej 90°C.

W celu maksymalnego zmniejszenia strat glinu celowe jest wprowadzenie do ukladu nie wiecej niz 20 kg zwiazków wapnia, w przeliczeniu na aktywny tlenek wapniowy na jeden kilogram krzemu, w przeliczeniu na dwutlenek krzemowy, zawartego w roztworze poddawanym odkrzemowywaniu.

Sposób wedlug wynalazku przebiega wedlug przedstawionych w opisie stanu techniki równan chemicznych. Zaleta sposobu wedlug wynalazku jest to, ze odebrany w urzadzeniu do rozdzialu faz szlam, zawracany do pierwszego zbiornikowego aparatu kaskady, w którym panuje najwyzsze stezenie krzemu, wysyca sie pelniej, przez co zmniejszaja sie straty glinu konieczne do wytworzenia uwodnionego glinianu trójwapniowego. Ponadto sposób zapewnia prowadzenie odkrzemowywania roztworów glinianowych w sposób ciagly, co prowadzi do uzyskiwania wiekszej stabilnosci parametrów roztworu odkrzemowywanego oraz zmniejszenia gabarytów stosowanej aparatury, w porównaniu do znanej metody okresowej. Dzieki temu nadaje sie on szczególnie dla instalacji wielkoprzemyslowych.

Objasnienie rysunku. Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w dwóch przykladach wykonania zilustrowanych rysunkiem, przedstawiajacym schemat technologiczny realizacji sposobu.

Przyklady realizacji.

Przyklad I. Sposób opisany w pierwszym przykladowym rozwiazaniu dotyczy odkrzemowywania realizowanego za pomoca zawiesiny wodorotlenku wapniowego. Przeznaczony do odkrzemowywania roztwór 1 o skladzie: tlenek glinowy - 32,0 kg/m3 wodorotlenek -12,2 kg/m3 weglan sodowy - 1,4 kg/m3 dwutlenek krzemowy - 0,308 kg/m3 oraz temperaturze 95°C poddawany jest procesowi odkrzemowywania w kaskadzie utworzonej z trzech przeplywowych zbiornikowych aparatów, pierwszego aparatu 2, drugiego aparatu 3 i trzeciego aparatu 4, wyposazonych w mieszadla 5. Do pierwszego aparatu 2 podawany jest w sposób ciagly roztwór 1, ciagly strumien 6 szlamu z odstojnika 7 znajdujacego sie na wyjsciu z kaskady, zawierajacy 62 kg szlamu na jeden metr szescienny odkrzemowywanego roztworu 1 oraz zawiesina 8 wodorotlenku wapnia zawierajaca 2 kg aktywnego tlenku wapniowego na jeden metr szescienny roztworu 1.

Zawiesina 9 odbierana z pierwszego aparatu 2 kierowana jest do hydrocyklonu 10 poprzez pompe 11.103422 3 Przelew 12 z hydrocyklonu 10 podawany jest do drugiego aparatu 3, do którego kierowana jest zawiesina L3 wodorotlenku wapniowego zawierajaca 3,5 kg aktywnego tlenku wapniowego na jeden metr szescienny roztworu 1. Wylew 14 z hydrocyklonu 10 zawierajacy 17 kg osadu na jeden metr szescienny roztworu 1 wyprowadzany jest na zewnatrz instalacji.

Zawiesina 15 z drugiego aparatu 3 kierowana jest przez pompe 11 do trzeciego aparatu 4. do którego doprowadzana jest zawiesina 16 wodorotlenku wapniowego zawierajaca 2 kg aktywnego tlenku wapniowego na jeden metr szescienny roztworu 1. Zawiesina 17 z trzeciego aparatu 4 doprowadzana jest pompa 11 do odstojnika 7, na wyjsciu z którego uzyskuje sie sklarowany roztwór 18 o nastepujacym skladzie: tlenekglinowy - 27,4 kg/m3 wodorotlenek sodowy - 22,9 kg/m3 weglan sodowy - 1,4 kg/m3 dwutlenek krzemowy - 0,016 kg/m3 Stopien nasycenia m roztworu 17 wynosi 0,109, natomiast straty glinu 14,4%.

Przyklad II. Sposób opisany w drugim przykladowym rozwiazaniu dotyczy odkrzemowywania realizowanego za pomoca zawiesiny uwodnionego glinianu trójwapniowego, w ukladzie analogicznym jak w pierwszym przykladzie. Przeznaczony do odkrzemowywania roztwór 1 ma identyczny sklad jak w pierwszym przykladzie oraz te sama temperature 95°C. Dane pozostalych czynników sa nastepujace: strumien 6 zawiera 62 kg szlamu na 1 m3 roztworu 1 zawiesina 8 zawiera 4,5 kg uwodnionego glinianu trójwapniowego na 1 m3 roztworu 1 zawiesina 13 zawiera 6,7 kg uwodnionego glinianu trójwapniowego na 1 m3 roztworu 1 wylew 14 zawiera 17 kg osadu na 1 m3 roztworu 1 zawiesina 16 zawiera 4,5 kg uwodnionego glinianu trójwapniowego na 1 m 3 roztworu 1.

Uzyskany na wyjsciu z odstojnika 7 sklarowany roztwór 18 ma sklad: tlenek glinowy -32,0 kg/m3 wodorotlenek sodowa - 12,2 kg/m3 weglan sodowy - 1,4 kg/m3 dwutlenek krzemowy - 0,016 kg/m3 Stopien wysycenia m roztworu 17 wynosi 0,109 przy identycznych stratach glinu, niezbednego do utworzenia wprowadzonej ilosci uwodnionego glinianu trójwapniowego.

Claims (4)

Zastrzezenia patentowe

1. Sposób ciaglego odkrzemowywania roztworów glinianowych poprzez wydzielanie glinokrzemianów wapniowych zwiazkami wapnia w postaci wodorotlenku wapniowego lub uwodnionego glinianu trójwapniowego, w przeplywie przy ciaglym mieszaniu i ciaglym rozdziale faz, przy czym roztwór przeznaczony do odkrzemowywania przepuszcza sie przez kaskade stopni reakcyjnych, do których doprowadza sie w sposób ciagly jeden zwymianionych zwiazków wapnia, znamienny tym, ze ze znajdujacego sie na wyjsciu z kaskady, wezla rozdzialu faz zawraca sie strumien szlamu do pierwszego stopnia reakcyjnego kaskady, natomiast zawiesine z tego stopnia rozdziela sie, najkorzystniej w hydrocyklonie, kierujac przelew do drugiego stopnia reakcyjnego i odprowadzajac szlam w sposób ciagly.

2. Sposób wedlug zastrz. 1,znamienny tym, ze stezenie zawiesiny na wyjsciu z pierwszego stopnia reakcyjnego utrzymuje sie w granicach od 20 kg/m3 do 100 kg/m3.

3. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze temperature roztworów utrzymuje sie powyzej 90°C.

4. Sposób wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze do ukladu wprowadza sie maksimum 20 kg zwiazków wapnia, w przeliczeniu na aktywny tlenek wapniony, na jeden kilogram krzemu, w przeliczeniu na dwutlenek krzemowy, zawartego w roztworze poddawanym odkrzemowaniu.103 422 ^JL Prac. Poligraf. UP PRL naklad 120+18 Cena 45 zl