RU2197429C2 - Method of processing aluminum-containing raw material - Google Patents

Method of processing aluminum-containing raw material Download PDF

Info

Publication number
RU2197429C2
RU2197429C2 RU2000128699/12A RU2000128699A RU2197429C2 RU 2197429 C2 RU2197429 C2 RU 2197429C2 RU 2000128699/12 A RU2000128699/12 A RU 2000128699/12A RU 2000128699 A RU2000128699 A RU 2000128699A RU 2197429 C2 RU2197429 C2 RU 2197429C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
sintering
carbonization
alkali
carbonate
Prior art date
Application number
RU2000128699/12A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000128699A (en
Inventor
В.А. Липин
А.Н. Шмаргуненко
Е.А. Беликов
А.А. Кузнецов
В.Г. Лазарев
С.Н. Макаров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Металлург"
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
Application filed by Открытое акционерное общество "Металлург" filed Critical Открытое акционерное общество "Металлург"
Priority to RU2000128699/12A priority Critical patent/RU2197429C2/en
Publication of RU2000128699A publication Critical patent/RU2000128699A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2197429C2 publication Critical patent/RU2197429C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

FIELD: processing aluminum-containing raw materials by sintering; production of aluminum hydroxide of pseudoboehmite structure. SUBSTANCE: includes sintering with limestone and alkalicontaining material forming gaseous products and sinter, leaching sinter at obtaining aluminate solution, desiliconization of aluminate solution, dilution of desiliconized solution by aqueous solution, carbonization of diluted solution, separation of sediment formed during carbonization from carbonate solution and flushing the sediment obtaining pseudoboehmite and industrial water. Used as aqueous solution for dilution is carbonate solution; dilution is performed till molar ratio of carbonate alkali to common alkali is equal to 0.15 to 0.6; carbonization is performed with gaseous sintering products at temperature of 10 to 50 C and consumption of CO2/Al2O3 equal to 1.5 cu dm/g; flushing the sediment is performed at temperature of 40 to 100 C; carbonates of alkaline metals are extracted from carbonate solution and industrial water. Soda is used as alkali- containing material at sintering. Aqueous solution for dilution is preliminarily saturated with gaseous sintering products. Molar fraction of potassium is sum of sodium and potassium in solution ranges from 0.2 to 0.8 before carbonization. Proposed method makes it possible to recover liquid waste. EFFECT: enhanced efficiency. 4 cl, 4 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к способам переработки алюминийсодержащего сырья, например бокситов или нефелинов, по способу спекания, а также к технологии получения гидроксида алюминия псевдобемитной структуры. The invention relates to methods for processing aluminum-containing raw materials, such as bauxite or nepheline, by a sintering method, as well as to a technology for producing aluminum hydroxide of a pseudoboehmite structure.

Псевдобемит является метастабильной формой гидроксида алюминия, близкой по химическому составу и рентгеновским характеристикам к бемиту. В отличие от бемита псевдобемит имеет более размытые показатели на рентгенограмме и смещение дифракционного пика [020] от 6,1-6,2

Figure 00000001
в область 6,4-6,8
Figure 00000002
, отличную от бемита кристаллическую структуру (рыхло связанные пористые агрегаты), высокую удельную поверхность, а также ряд других характерных признаков, позволяющих отличить псевдобемит от других форм гидроксидов. Метастабильная фаза - псевдобемит может использоваться при получении осушителей, сорбентов, катализаторов, используемых в химической, металлургической и ряде других отраслей промышленности.Pseudoboehmite is a metastable form of aluminum hydroxide, similar in chemical composition and x-ray characteristics to boehmite. In contrast to boehmite, pseudoboehmite has more diffuse indices on the X-ray diffraction pattern and the shift of the diffraction peak [020] from 6.1-6.2
Figure 00000001
to the area of 6.4-6.8
Figure 00000002
a crystalline structure different from boehmite (loosely coupled porous aggregates), a high specific surface, as well as a number of other characteristic features that distinguish pseudoboehmite from other forms of hydroxides. Metastable phase - pseudoboehmite can be used to obtain desiccants, sorbents, catalysts used in the chemical, metallurgical and some other industries.

В качестве сырья для получения псевдобемита используется, как правило, металлический алюминий или гидроксид алюминия. Наиболее распространенным способом получения псевдобемита является переосаждение кристаллического гидроксида алюминия путем смешения щелочного и кислого раствора, один из которых или оба содержат алюминий. Например, в способе получения псевдобемита по пат. США 4.154.812, 1977 производится смешение алюминатного раствора и раствора сульфата алюминия. Данный способ включает выдержку пульпы при 60-82oС с достижением конечной величины рН в пределах от 9,5 до 10,5, отделение осадка фильтрацией, промывку и сушку с получением псевдобемита, раствора сульфата натрия и промвод от промывки осадка.As a raw material for the production of pseudoboehmite, metal aluminum or aluminum hydroxide is used, as a rule. The most common way to obtain pseudoboehmite is to reprecipitate crystalline aluminum hydroxide by mixing an alkaline and acidic solution, one of which or both contain aluminum. For example, in the method for producing pseudoboehmite according to US Pat. USA 4.154.812, 1977 is a mixture of an aluminate solution and a solution of aluminum sulfate. This method includes holding the pulp at 60-82 ° C. to achieve a final pH in the range of 9.5 to 10.5, separating the precipitate by filtration, washing and drying to obtain pseudoboehmite, sodium sulfate solution and washing from washing the precipitate.

Недостатками способа являются трудности разделения фаз при фильтрации, а также образование жидких отходов, утилизация которых затруднена в силу низких концентраций. Упарка таких растворов связана с высокими энергозатратами, которые несопоставимы с эффектом от реализации получаемых солей. В результате эти отходы загрязняют водный бассейн, ухудшая экологическую обстановку. Кроме того, анион кислоты не может быть полностью удален промывкой из осадка, что ухудшает качество получаемого псевдобемита. The disadvantages of the method are the difficulties of phase separation during filtration, as well as the formation of liquid waste, the disposal of which is difficult due to low concentrations. The evaporation of such solutions is associated with high energy costs, which are not comparable with the effect of the sale of the resulting salts. As a result, these wastes pollute the water basin, worsening the environmental situation. In addition, the anion of the acid cannot be completely removed by washing from the precipitate, which affects the quality of the resulting pseudoboehmite.

Известен также способ получения псевдобемита, включающий приготовление гидроксида алюминия по способу Байера, растворение этого гидроксида в каустической щелочи с получением алюминатного раствора концентрацией 20-200 г/л Аl2О3, карбонизацию алюминатного раствора при температуре 0-60oС до получения рН в конечном растворе 7-11,5 с получением рентгеноаморфного осадка, отделение осадка, его промывку водным раствором при температуре около 30oС, обработку осадка раствором минеральной кислоты /Пат. Франции 2.520.722, 1982; Европейский патент 0.085.592, 1983/.There is also known a method of producing pseudoboehmite, including the preparation of aluminum hydroxide according to the Bayer method, dissolving this hydroxide in caustic alkali to obtain an aluminate solution with a concentration of 20-200 g / l Al 2 O 3 , carbonizing the aluminate solution at a temperature of 0-60 o C to obtain a pH of the final solution is 7-11.5 to obtain an X-ray amorphous precipitate, separating the precipitate, washing it with an aqueous solution at a temperature of about 30 ° C. , treating the precipitate with a solution of mineral acid / Pat. France 2.520.722, 1982; European Patent 0.085.592, 1983 /.

Недостатками способа являются использование Аl(ОН)3 в качестве исходного продукта для приготовления алюминатного раствора, трудности регулирования процесса, а также необходимость утилизации отходов. Непосредственная карбонизация раствора, полученного в цикле Байера, без предварительной очистки от железа и других примесей приводит к загрязнению выделяемого при карбонизации осадка. Ионы СО32-, получаемые в результате карбонизации, и анионы минеральных кислот, являются крайне нежелательными для процесса Байера. Поэтому фильтраты и промводы, получаемые по данному способу, должны утилизироваться в отдельном цикле при соответствующих затратах на их упарку. Трудности регулирования объясняются относительно кратковременным периодом выпадения осадка из раствора поскольку основное время карбонизации отводится на преодоление буферной емкости карбонизируемого раствора. В этих условиях высока вероятность выхода режима за требуемый интервал величины рН раствора и образование кристаллической фазы, которая ухудшает качество конечного продукта.The disadvantages of the method are the use of Al (OH) 3 as a starting material for the preparation of an aluminate solution, difficulties in controlling the process, and the need for waste disposal. Direct carbonization of the solution obtained in the Bayer cycle without preliminary purification from iron and other impurities leads to contamination of the precipitate released during carbonization. Ions of CO 3 2- , obtained as a result of carbonization, and anions of mineral acids are extremely undesirable for the Bayer process. Therefore, the filtrates and promoters obtained by this method must be disposed of in a separate cycle at the appropriate cost for their evaporation. Difficulties of regulation are explained by the relatively short period of precipitation from the solution, since the majority of the carbonization time is devoted to overcoming the buffer capacity of the carbonized solution. Under these conditions, there is a high probability that the regime will go beyond the required range of the pH of the solution and the formation of a crystalline phase, which affects the quality of the final product.

Известен способ переработки алюминийсодержащего сырья по способу спекания, включающий спекание с известняком и оборотными материалами с образованием газовых продуктов и спека, выщелачивание спека с получением алюминатного раствора, обескремнивание алюминатного раствора, карбонизацию обескремненного раствора газовыми продуктами спекания, отделение образовавшегося при карбонизации осадка от карбонатного раствора, из которого выделяют карбонаты щелочных металлов (например, соды и поташа), промывку осадка с получением гидроксида алюминия в форме гиббсита /Лайнер А.И. и др. Производство глинозема. М.: Металлургия, 1978. С. 184 - 193/. A known method of processing aluminum-containing raw materials by the sintering method, including sintering with limestone and working materials with the formation of gas products and cake, leaching cake to obtain an aluminate solution, silicification of the aluminate solution, carbonization of the siliconized solution by gas sintering products, separation of the precipitate formed during carbonization from carbonate solution, from which alkali metal carbonates (e.g., soda and potash) are isolated, washing the precipitate to obtain aluminum hydroxide The line in the form of gibbsite / liner AI and others. Production of alumina. M .: Metallurgy, 1978.P. 184 - 193 /.

Карбонизация, наряду с декомпозицией, является методом выделения гидроксида алюминия из алюминатных растворов при переработке глиноземсодержащего сырья по способу спекания. В отличие от декомпозиции карбонизация позволяет достаточно быстро перевести алюминий из раствора в осадок с получением раствора карбонатов щелочных металлов, из которого выделяют содопродукты. Газовые продукты спекания содержат свыше 20% СО2, однако при транспортировке газов от печного агрегата до емкости, в которой осуществляют карбонизацию, эта концентрация уменьшается до 7-18% СО2.Carbonization, along with decomposition, is a method for the separation of aluminum hydroxide from aluminate solutions in the processing of alumina-containing raw materials by the sintering method. In contrast to decomposition, carbonization makes it possible to quickly transfer aluminum from solution to precipitate to obtain a solution of alkali metal carbonates, from which soda products are isolated. Sintering gas products contain more than 20% CO 2 , however, when transporting gases from the furnace unit to the tank in which carbonization is carried out, this concentration decreases to 7-18% CO 2 .

При производстве глинозема по способу спекания содержание примесей кремния и железа в алюминатных растворах перед карбонизацией таково, что в получаемом гидроксиде алюминия содержание SiO2 менее 0,02%, a Fe2O3 менее 0,01%.In the production of alumina by the sintering method, the content of silicon and iron impurities in aluminate solutions before carbonization is such that in the resulting aluminum hydroxide the content of SiO 2 is less than 0.02%, and Fe 2 O 3 less than 0.01%.

При карбонизации алюминатных растворов концентрацией 70-120 г/дм3 Аl2О3 газовыми продуктами спекания, содержащими 7-18% CO2, диоксид углерода сначала расходуется на преодоление буферной емкости с последующим формированием рентгеноаморфной фазы, которая растворяется в избытке каустической щелочи:
СО2+2ОH-=СO32-2О; (1)
СО2+3Н2О=2Н3О++СО32-; (2)
[Аl(ОН)4]-3O+=АlOOН+3Н2O; (3)
АlOOН+ОН-2O=[Аl(ОН)4]- (4)
В условиях сопоставимых скоростей образования новых частиц и кристаллизации в твердую фазу выделяется тригидроксид алюминия:
{Al(OH)4]-=Al(OH)3+OH-. (5)
В зависимости от температуры в осадок выделяется преимущественно гиббсит (при температуре более 50oС) или байерит (при температуре менее 50oС). При дальнейшей карбонизации углекислота расходуется на образование в растворе бикарбонатных ионов:
2+2H2О=Н3О++НСО3-. (6)
При величинах pH жидкой фазы ниже 10 ед. и увеличения содержания в ней ионов HCO3- происходит образование алюмокарбонатов щелочных металлов:
2АlOOН+2(Na, K)++2НСО3-=(Na, K)2O•Al2O3•2CО2•2H2О. (7)
При получении металлургического глинозема из алюминийсодержащего сырья по способу спекания температура карбонизации составляет не ниже 60-90oС и выделяющийся осадок гидроксида алюминия представлен гиббситом. Алюмокарбонаты щелочных металлов получают в конце карбонизации отдельно от основного осадка, растворяют и возвращают обратно в замкнутый цикл глиноземного производства.
During the carbonization of aluminate solutions with a concentration of 70-120 g / dm 3 Al 2 O 3 with gas sintering products containing 7-18% CO 2 , carbon dioxide is first consumed to overcome the buffer capacity with the subsequent formation of an X-ray amorphous phase, which dissolves in excess caustic alkali:
CO 2 + 2 OH - = CO 3 2- + H 2 O; (1)
СО 2 + 3Н 2 О = 2Н 3 О + + СО 3 2- ; (2)
[Al (OH) 4 ] - + H 3 O + = AlOOH + 3H 2 O; (3)
AlOOH + OH - + H 2 O = [Al (OH) 4 ] - (4)
Under conditions of comparable rates of formation of new particles and crystallization, aluminum trihydroxide is released into the solid phase:
{Al (OH) 4 ] - = Al (OH) 3 + OH - . (5)
Depending on the temperature, gibbsite (at a temperature of more than 50 ° C) or bayerite (at a temperature of less than 50 ° C) is precipitated predominantly. With further carbonization, carbon dioxide is spent on the formation of bicarbonate ions in a solution:
CO 2 + 2H 2 O = H 3 O + + HCO 3 - . (6)
When the pH of the liquid phase is below 10 units. and increasing the content of HCO 3 ions in it - the formation of alkali metal aluminocarbonates occurs:
2АlOOН + 2 (Na, K) + + 2НСО 3 - = (Na, K) 2 O • Al 2 O 3 • 2CO 2 • 2H 2 O. (7)
Upon receipt of metallurgical alumina from aluminum-containing raw materials by the sintering method, the carbonization temperature is not lower than 60-90 o C and the precipitate of aluminum hydroxide is represented by gibbsite. Alkali metal carbonates at the end of carbonation are obtained separately from the main precipitate, dissolved and returned back to the closed cycle of alumina production.

Недостатком способа является низкая удельная поверхность выделяемых при карбонизации осадков гиббсита (менее 1 м2/г), его низкие пластические свойства и недостаточная механическая прочность сформованных и прокаленных гранул. Это не позволяет использовать гидроксид алюминия, получаемый по данному способу, в качестве основы для получения осушителей, сорбентов, катализаторов и в ряде других областей применения. Кроме того, получаемый по способу спекания глинозем из-за высоких издержек производства на топливо всегда является менее экономичным по сравнению с традиционным способом Байера.The disadvantage of this method is the low specific surface area of Gibbsite precipitated during carbonization (less than 1 m 2 / g), its low plastic properties and insufficient mechanical strength of the formed and calcined granules. This does not allow the use of aluminum hydroxide obtained by this method as the basis for the production of desiccants, sorbents, catalysts and in a number of other applications. In addition, obtained by the method of sintering alumina due to high production costs for fuel is always less economical compared to the traditional Bayer method.

Прототипом предлагаемого изобретения является способ получения гидроксида алюминия, имеющего структуру псевдобемита, включающий разбавление алюминатного раствора, полученного, например, по способу Байер - спекание из содо-известняковой шихты, пропускание через раствор углекислого газа при температуре 30-43oС при расходе газа из расчета СO2/Аl2О3 около 0,5 дм3/г, репульпацию осадка водой при температуре 65 - 100oС /Пат. США 3.268.295, 1961; пат. Великобритании 1.440.194, 1973/.The prototype of the invention is a method for producing aluminum hydroxide having a pseudoboehmite structure, including diluting an aluminate solution obtained, for example, according to the Bayer method — sintering from a soda-limestone mixture, passing carbon dioxide through a solution at a temperature of 30-43 ° C. at a gas flow rate of CO 2 / Al 2 O 3 about 0.5 DM 3 / g, repulpation of the precipitate with water at a temperature of 65 - 100 o C / Pat. U.S. 3.268.295, 1961; US Pat. UK 1.440.194, 1973 /.

Недостатками способа-прототипа являются необходимость независимого источника углекислого газа, например газовых баллонов, и непостоянство качества получаемого продукта по содержанию основного вещества. В начале карбонизации высока вероятность образования байерита, который загрязняет псевдобемит. Кроме того, в способе-прототипе не предусмотрена возможность утилизации растворов после фильтрации и промывки осадка. The disadvantages of the prototype method are the need for an independent source of carbon dioxide, for example gas cylinders, and inconsistency in the quality of the resulting product according to the content of the main substance. At the beginning of carbonization, the formation of bayerite, which pollutes pseudoboehmite, is highly likely. In addition, the prototype method does not provide for the possibility of disposal of solutions after filtering and washing the precipitate.

Технической задачей заявляемого способа является упрощение процесса за счет использования CO2, образующегося в качестве побочного продукта, повышение качества псевдобемита, а также полная утилизация жидких отходов его производства. Технический результат достигается путем переработки алюминийсодержащего сырья, включающей спекание с известняком и щелочесодержащим материалом с образованием газовых продуктов и спека, выщелачивание спека с получением алюминатного раствора, обескремнивание алюминатного раствора, разбавление обескремненного раствора водным раствором до получения молярного отношения карбонатной щелочи к общей щелочи, равного 0,15-0,6, карбонизацию разбавленного раствора газовыми продуктами спекания при температуре 10-50oС и расходе СО2/Аl2О3= 1-5 дм3/г, отделение образовавшегося при карбонизации осадка от карбонатного раствора, промывку осадка при температуре 40-100oС с получением псевдобемита и промвод, выделение из карбонатного раствора и промвод карбонатов щелочных металлов.The technical task of the proposed method is to simplify the process by using CO 2 formed as a by-product, improving the quality of pseudoboehmite, as well as the complete utilization of liquid waste from its production. The technical result is achieved by processing aluminum-containing raw materials, including sintering with limestone and alkali-containing material with the formation of gas products and cake, leaching cake to obtain an aluminate solution, desalination of the aluminate solution, diluting the siliconized solution with an aqueous solution to obtain a molar ratio of carbonate alkali to total alkali equal to 0 , 15-0.6, carbonization of the diluted solution with gas products of sintering at a temperature of 10-50 o C and a flow rate of CO 2 / Al 2 About 3 = 1-5 DM 3 / g, separating the precipitate formed during carbonization from the carbonate solution, washing the precipitate at a temperature of 40-100 ° C. to obtain pseudoboehmite and washing, separating the alkali metal carbonates from the carbonate solution and washing.

Использование совокупности заявляемых признаков в пределах заявляемых параметров позволяет упростить способ получения псевдобемита, повысить содержание в нем основного вещества до уровня не ниже 95%, а также утилизировать образующиеся жидкие отходы. Using the combination of the claimed features within the claimed parameters allows us to simplify the method of obtaining pseudoboehmite, increase the content of the main substance in it to a level of at least 95%, and also utilize the resulting liquid waste.

При разбавлении обескремненных алюминатных растворов и последующей карбонизации алюминатных растворов газовыми продуктами спекания при температуре 10-50oС и расходе их из расчета СО2/А12О3=1-5 дм3/г взаимодействие протекает преимущественно по реакции (1). Выделяемый осадок после промывки при температуре 40-100oС в основном представляет собой псевдобемит. Карбонизация растворов газовыми продуктами спекания позволяет исключить использование баллонов со сжиженным газом как источник CO2, полнее использовать исходные сырьевые компоненты для получения псевдобемита. Карбонатные растворы после отделения осадка используются для получения соды, поташа и других солей путем ступенчатой упарки и кристаллизации. Эти продукты, а также маточные растворы после кристаллизации могут быть возвращены на спекание как щелочесодержащие материалы.When diluting siliceous aluminate solutions and subsequent carbonization of aluminate solutions with gas sintering products at a temperature of 10-50 ° С and their consumption from the calculation of СО 2 / А1 2 О 3 = 1-5 dm 3 / g, the interaction proceeds mainly by reaction (1). The precipitate formed after washing at a temperature of 40-100 o With mainly represents pseudoboehmite. The carbonization of solutions by gas sintering products eliminates the use of cylinders with liquefied gas as a source of CO 2 , more fully use the original raw materials to obtain pseudoboehmite. Carbonate solutions after separation of the precipitate are used to obtain soda, potash and other salts by stepwise evaporation and crystallization. After crystallization, these products, as well as mother liquors, can be returned to sintering as alkali-containing materials.

В качестве водного раствора для разбавления используют карбонатный раствор, который может быть получен при переработке алюминийсодержащего сырья по способу спекания, например карбонатный раствор карбонизации или промывки осадка. Причем молярное соотношение карбонатной щелочи к общей щелочи в растворе перед карбонизацией (R2Oкб/R2Oo) предпочтительно должно быть 0,15 - 0,6. "Карбонатная щелочь" (R2Окб), стехиометрически пропорциональная количеству присутствующих в растворе ионов СО32-, определяется в растворах как разница между общей (R2Oo) и каустической (R2Oку) щелочью. Общая и каустическая щелочь определяются титрованием по стандартным методикам, принятым в глиноземном производстве, как сумма оксидов щелочных металлов в пересчете на оксид натрия.As an aqueous dilution solution, a carbonate solution is used, which can be obtained by processing aluminum-containing raw materials by a sintering method, for example, a carbonate solution of carbonization or washing the precipitate. Moreover, the molar ratio of carbonate alkali to total alkali in solution before carbonization (R 2 O kb / R 2 O o ) should preferably be 0.15-0.6. "Carbonate alkali" (R 2 O kb ), stoichiometrically proportional to the amount of CO 3 2- ions present in the solution, is defined in solutions as the difference between the total (R 2 O o ) and caustic (R 2 O ku ) alkali. Total and caustic alkali are determined by titration according to standard methods adopted in alumina production, as the sum of alkali metal oxides in terms of sodium oxide.

Карбонатные растворы могут использоваться в качестве оборотных до насыщения по содержанию карбонатов щелочных металлов, а затем использоваться для выделения из них карбонатов щелочных металлов (соды и/или поташа). Carbonate solutions can be used as working up to saturation on the content of alkali metal carbonates, and then used to separate from them alkali metal carbonates (soda and / or potash).

При расходе газовых продуктов спекания из расчета СO2/Аl2O3 менее 1 дм3/г высока вероятность образования в осадке байерита, который, являясь затравкой, препятствует образованию псевдобемида. При расходе газовых продуктов спекания из расчета СО2/А12О3 более 5 дм3/г в осадке возрастает доля алюмокарбонатов щелочных металлов.When the consumption of gas products of sintering from the calculation of CO 2 / Al 2 O 3 is less than 1 dm 3 / g, the formation of bayerite in the precipitate is high, which, being a seed, prevents the formation of pseudoboehmide. When the consumption of gas products of sintering from the calculation of CO 2 / A1 2 O 3 more than 5 dm 3 / g in the sediment increases the proportion of alkali metal aluminocarbonates.

При температуре карбонизации свыше 50oС в получаемом продукте увеличивается содержание кристаллических фаз (гиббсита), а снижение температуры ниже 10oС не влияет на качество получаемого продукта, но при этом увеличиваются энергетические затраты на ее поддержание.At a carbonization temperature above 50 ° C, the content of crystalline phases (gibbsite) increases in the resulting product, and a decrease in temperature below 10 ° C does not affect the quality of the obtained product, but at the same time, the energy costs of maintaining it increase.

Температура промывки осадка ниже 40oС недостаточна для удаления растворимых примесей и полного перевода осадка в псевдобемит, а промывка при температурах свыше 100oС требует установки специального оборудования для работы под давлением.The temperature of washing the precipitate below 40 o C is insufficient to remove soluble impurities and completely convert the precipitate to pseudoboehmite, and washing at temperatures above 100 o C requires the installation of special equipment for working under pressure.

При молярном соотношении R2Oкб/R2Oо в растворе перед карбонизацией менее 0,15 необходимо принимать специальные меры по снижению содержания карбонатов в технологических растворах, что отрицательно скажется на других операциях переработки алюминийсодержащего сырья по способу спекания. При соотношении R2Oкб/R2Oо в растворе перед карбонизацией свыше 0,6 ед. возрастает доля примеси алюмокарбонатов щелочных металлов в псевдобемите.When the molar ratio of R 2 O kb / R 2 O about in the solution before carbonization is less than 0.15, it is necessary to take special measures to reduce the carbonate content in technological solutions, which will negatively affect other operations of processing aluminum-containing raw materials by the sintering method. When the ratio of R 2 O kb / R 2 O about in solution before carbonization of more than 0.6 units increases the proportion of impurities of alkali metal aluminocarbonates in pseudoboehmite.

В качестве щелочесодержащего материала при спекании используют соду, выделяемую из карбонатного раствора и промвод, что позволяет снизить потери материалов и энергозатраты при осуществлении способа. As the alkali-containing material during sintering, soda is used, which is separated from the carbonate solution and promvod, which allows to reduce the loss of materials and energy consumption during the implementation of the method.

Для упрощения процесса получения псевдобемита водный раствор, применяемый для разбавления обескремненного алюминатного раствора, целесообразно предварительно насыщать газовыми продуктами спекания, содержащими СO2.To simplify the process of obtaining pseudoboehmite, the aqueous solution used to dilute the siliceous aluminate solution, it is advisable to pre-saturate with sintering gas products containing CO 2 .

Получение псевдобемита без примесей кристаллических фаз возможно только при соблюдении режима подачи газа, который обеспечивает постоянство соотношения СO2/НСО3- в жидкой фазе. При разбавлении обескремненного алюминатного раствора существенное значение имеет его буферная емкость. В начале карбонизации подаваемый СO2 расходуется в первую очередь на преодоление буферной емкости и этот период должен быть максимально коротким, иначе возможно образование байерита. Поэтому начальный период карбонизации при получении псевдобемита нужно проводить при повышенном расходе газа. Однако после момента появления твердой фазы скорость газации во избежание резкого изменения соотношения СO2/НСО3- в жидкой фазе нужно уменьшить. Инертность системы не всегда позволяет оперативно это сделать.Obtaining pseudoboehmite without impurities of crystalline phases is possible only if the gas supply mode is observed, which ensures the constant ratio of СО 2 / НСО 3 - in the liquid phase. When diluting a silica-free aluminate solution, its buffer capacity is essential. At the beginning of carbonization, the supplied CO 2 is spent primarily on overcoming the buffer capacity and this period should be as short as possible, otherwise the formation of bayerite is possible. Therefore, the initial period of carbonization upon receipt of pseudoboehmite must be carried out at an increased gas flow rate. However, after the appearance of the solid phase, the rate of carbonation in order to avoid a sharp change in the ratio of CO 2 / HCO 3 - in the liquid phase must be reduced. The inertia of the system does not always allow you to quickly do this.

При насыщении углекислым газом водного раствора, которым разбавляют обескремненный алюминатный раствор, создаются наиболее благоприятные условия быстрого преодоления буферной емкости карбонизируемого раствора и создания необходимого для получения псевдобемита соотношения СО2/НСО3- без существенного изменения скорости подачи газа на карбонизацию. Тем самым упрощается регулирование процесса.When carbon dioxide is saturated with an aqueous solution, which is diluted with a silica-free aluminate solution, the most favorable conditions are created for quickly overcoming the buffer capacity of the carbonized solution and creating the CO 2 / HCO 3 ratio necessary to obtain pseudoboehmite - without significantly changing the rate of gas supply to carbonization. This simplifies the regulation of the process.

Желательно, чтобы молярная доля калия от суммы натрия и калия в растворе перед карбонизацией составляла 0,2-0,8 ед. Это позволяет получать псевдобемит с минимальным содержанием примесей щелочей при фиксированном количестве воды на промывку осадка и прочих равных условиях. При доле калия менее 0,2 ед. содержание щелочей в псевдобемите существенно увеличивается, при доле свыше 0,8 ед. - не влияет на содержание щелочей в псевдобемите. Поддержание необходимого соотношения щелочей достигается путем использования соответствующего сырья или путем разбавления обескремненного раствора соответствующим раствором. Представленные ниже примеры осуществления способа обосновывают целесообразность заявляемых параметров. It is desirable that the molar fraction of potassium from the sum of sodium and potassium in the solution before carbonization is 0.2-0.8 units. This allows you to get pseudoboehmite with a minimum content of alkali impurities with a fixed amount of water for washing the precipitate and other conditions being equal. With a potassium fraction of less than 0.2 units. the alkali content in pseudoboehmite increases significantly, with a fraction of more than 0.8 units. - does not affect the alkali content in pseudoboehmite. Maintaining the necessary ratio of alkalis is achieved by using the appropriate raw materials or by diluting the silicified solution with an appropriate solution. The following examples of the method justify the feasibility of the claimed parameters.

Пример 1
Нефелиновый концентрат с влажностью 0,2%, содержащий, %: Аl2О3-28,56; Na2О-13,02; К2О-7,71; Fе2О3-3,35; SiO2-44,16; CaO-1,47, а также известняк с влажностью 12,4 %, содержащий, %: CaO-53,51; MgO-0,90; SiО2-1,34; Fе2О3-0,59; Аl2O3-0,55 и пульпа оборотных щелочесодержащих материалов, содержащих, %: Na2O-2,55; К2O-1,58; Аl2О3-2,44; Н2О-82,10 использовали для приготовления шихты для спекания с молярными соотношениями в шихте, (Na2O+К2О)/Аl2О3=1,04; CaO/SiO2= 1,97. Спекание полученной шихты осуществляли при температуре около 1300oС с образованием спека и газовых продуктов, содержащих свыше 14% СO2. Спек выщелачивали при 75oС оборотным содо-щелочным раствором с образованием белитового шлама и алюминатного раствора, который обескремнивали до получения массового соотношения Al2O3/SiO2 около 5000. Обескремненный алюминатный раствор, содержащий, г/л: R2Оo - 91,68; R2Оку-76,83; R2Oкб-14,85; Аl2О3-71,81; SiO2-0,015, разбавляли оборотными карбонатными растворами и промводами с различным содержанием R2Окб. Разбавленный раствор, имеющий молярное соотношение K2О/(Na2O+K2O)= 0,31 карбонизировали газовыми продуктами спекания при температуре 25oС, отделяли образовавшийся осадок от фильтрата и промывали его конденсатом, имеющим температуру 90oС. Осадок после фильтрации и промывки сушили при 105oС до остаточной влажности менее 1% и анализировали на фазовый состав рентгеновским методом. Полученные результаты в виде зависимости фазового состава конечного продукта от удельного расхода С02 при различных соотношениях R2Окб/R2Оo в растворе для карбонизации представлены в табл. 1. Фильтрат и промводы после отделения осадка подвергали ступенчатой выпарке с выделением соды и поташа.
Example 1
Nepheline concentrate with a moisture content of 0.2%, containing,%: Al 2 O 3 -28.56; Na 2 O-13.02; K 2 O-7.71; Fe 2 O 3 -3.35; SiO 2 -44.16; CaO-1.47, as well as limestone with a moisture content of 12.4%, containing,%: CaO-53.51; MgO-0.90; SiO 2 -1.34; Fe 2 O 3 -0.59; Al 2 O 3 -0.55 and pulp of working alkali-containing materials containing,%: Na 2 O-2.55; K 2 O-1.58; Al 2 O 3 -2.44; H 2 O-82,10 was used to prepare the sintering mixture with molar ratios in the mixture, (Na 2 O + K 2 O) / Al 2 O 3 = 1.04; CaO / SiO 2 = 1.97. Sintering of the obtained mixture was carried out at a temperature of about 1300 o With the formation of cake and gas products containing more than 14% CO 2 . The cake was leached at 75 o With a circulating soda-alkaline solution with the formation of belitic sludge and aluminate solution, which was desalted to obtain a mass ratio of Al 2 O 3 / SiO 2 about 5000. Silicon-free aluminate solution containing, g / l: R 2 O o - 91.68; R 2 About ku -76.83; R 2 O KB -14.85; Al 2 O 3 -71.81; SiO 2 -0.015, was diluted with reverse carbonate solutions and promoters with different contents of R 2 About kb . The diluted solution having a molar ratio of K 2 O / (Na 2 O + K 2 O) = 0.31 was carbonized by gas sintering products at a temperature of 25 ° C. , the precipitate formed was separated from the filtrate and washed with a condensate having a temperature of 90 ° C. after filtration and washing, dried at 105 o C to a residual moisture content of less than 1% and analyzed for phase composition by x-ray method. The results obtained in the form of the dependence of the phase composition of the final product on the specific consumption of С0 2 at various ratios R 2 О кб / R 2 О o in the solution for carbonization are presented in table. 1. The filtrate and washes after separation of the precipitate was subjected to stepwise evaporation with the release of soda and potash.

Пример 2
Разбавленный раствор, полученный как в примере 1, содержащий, г/л: R2Oo-35,21; R2Oкy-29,47; R2Окб-5,74; Аl2О3-27,62, карбонизировали газовыми продуктами спекания из расчета расхода CO2=2,32 дм3/г Аl2О3 в растворе. Образовавшийся осадок отделяли от фильтрата и промывали его конденсатом, имеющим температуру 90oС. Осадок после фильтрации и промывки сушили при 105oС до остаточной влажности менее 1% и анализировали на фазовый состав рентгеновским методом. Полученные результаты в виде зависимости фазового состава конечного продукта от температуры карбонизации представлены в табл. 2.
Example 2
The diluted solution obtained as in example 1, containing, g / l: R 2 O o -35,21; R 2 O ky -29.47; R 2 About kb -5.74; Al 2 O 3 -27.62, carbonized by gas sintering products based on the consumption of CO 2 = 2.32 dm 3 / g Al 2 O 3 in solution. The precipitate formed was separated from the filtrate and washed with a condensate having a temperature of 90 ° C. The precipitate, after filtration and washing, was dried at 105 ° C. to a residual moisture content of less than 1% and analyzed for phase composition by X-ray. The results obtained in the form of the dependence of the phase composition of the final product on the carbonization temperature are presented in table. 2.

Пример 3
Разбавленный раствор, полученный как в примере 2, карбонизировали при температуре 25oС газовыми продуктами спекания из расчета расхода СO2=2,32 дм3/г Аl2О3. Образовавшийся осадок отделяли от фильтрата и промывали. Осадок после фильтрации и промывки сушили при 105oС до остаточной влажности менее 1% и анализировали на химический и фазовый состав. Полученные результаты в виде зависимости химического и фазового состава конечного продукта от температуры промывки представлены в табл.3.
Example 3
The diluted solution obtained as in example 2, was carbonized at a temperature of 25 o With gas sintering products from the calculation of the flow rate of CO 2 = 2,32 DM 3 / g Al 2 About 3 . The precipitate formed was separated from the filtrate and washed. The precipitate after filtration and washing was dried at 105 o C to a residual moisture content of less than 1% and analyzed for chemical and phase composition. The results obtained in the form of the dependence of the chemical and phase composition of the final product on the washing temperature are presented in Table 3.

Пример 4
Боксит с влажностью 19,05%, содержащий, %: Аl2O3-53,51; Fe2O3-7,25; SiO2-18,20; CaO-0,60; TiO2-2,7, известняк как в примере 1, сода, содержащая, %: Na2O; и оборотные щелочесодержащие материалы использовали для приготовления шихты с молярными соотношениями Na2O/(Al2O3+Fе2O3+SO3)=1,00; СаО/SiO2=2,00. Шихту спекали при температуре около 1200oС с образованием спека и газовых продуктов спекания. Спек выщелачивали оборотным раствором при температуре 70oС, отделяли шлам от алюминатного раствора и обескремнивали последний в две стадии до получения массового соотношения Аl2О3/SiO2 около 2000. Обескремненный алюминатный раствор, содержащий, г/л: R2Oo - 139,51; R2Оку-114,15; R2Oкб-25,36; Аl2О3-116,14; SiO2-0,050, разбавляли оборотной промводой. Разбавленный раствор содержащий, г/л: R2Оо-41,71; R2Oкy-34,13; R2Окб-7,58; Аl2О3-34,72, с молярным соотношением R2Окб/R2Оo=0,18 карбонизировали газовыми продуктами спекания при температуре 25oС из расчета расхода СО2=2,93 дм3/г А12О3, отделяли образовавшийся осадок от фильтрата и промывали его конденсатом, имеющим температуру 90oС. Осадок после фильтрации и промывки, высушенный при 105oС до остаточной влажности менее 1% на 100%, был представлен псевдобемитом. Фильтрат и промводы после отделения осадка подвергали ступенчатой выпарке с выделением соды, которую использовали в качестве щелочесодержащего материала для приготовления шихты.
Example 4
Bauxite with a moisture content of 19.05%, containing,%: Al 2 O 3 -53.51; Fe 2 O 3 -7.25; SiO 2 -18.20; CaO 0.60; TiO 2 -2,7, limestone as in example 1, soda containing,%: Na 2 O; and reverse alkali-containing materials were used to prepare the mixture with molar ratios of Na 2 O / (Al 2 O 3 + Fe 2 O 3 + SO 3 ) = 1.00; CaO / SiO 2 = 2.00. The mixture was sintered at a temperature of about 1200 o With the formation of cake and gas sintering products. The cake was leached with a circulating solution at a temperature of 70 o C, the sludge was separated from the aluminate solution and the latter was silicified in two stages until a mass ratio Al 2 O 3 / SiO 2 of about 2000 was obtained. A silicified aluminate solution containing, g / l: R 2 O o - 139.51; R 2 About ku -114.15; R 2 O KB -25.36; Al 2 O 3 -116.14; SiO 2 -0,050, was diluted with reverse promvod. Diluted solution containing, g / l: R 2 O about -41.71; R 2 O ky -34.13; R 2 About kb -7.58; Al 2 O 3 -34.72, with a molar ratio of R 2 O kb / R 2 O o = 0.18, were carbonized by gas sintering products at a temperature of 25 o C based on the consumption of CO 2 = 2.93 dm 3 / g A1 2 O 3 , the precipitate formed was separated from the filtrate and washed with a condensate having a temperature of 90 ° C. The precipitate after filtration and washing, dried at 105 ° C. to a residual moisture content of less than 1% by 100%, was represented by pseudoboehmite. After separation of the precipitate, the filtrate and wastes were subjected to stepwise evaporation with the release of soda, which was used as an alkali-containing material for the preparation of the charge.

Пример 5
Через промводу пропускали газовые продукты спекания до получения величины рН менее 7 ед. и использовали ее для разбавления обескремненного алюминатного раствора, полученного, как в примере 1. В результате получали разбавленный раствор для карбонизации, содержащий, г/л: R2O-42,51; R2Oку-35,47; R2Окб-7,04; Аl2О3-33,02. Разбавленный раствор, имеющий молярное соотношение K2O/(Na2O+K2O)= 0,31, карбонизировали газовыми продуктами спекания при температуре 25oС из расчета расхода CO2=1,21 дм3/г Al2О3. Образовавшийся осадок отделяли от фильтрата и промывали его конденсатом, имеющим температуру 90oС. Осадок после фильтрации и промывки сушили при 105oС до остаточной влажности менее 1% и анализировали на фазовый состав рентгеновским методом. Высушенный продукт на 100% состоял из псевдобемита в отличие от результатов, полученных по примеру 1 ( 4,5 - табл. 1). Фильтрат и промводы от промывки осадка использовали для разбавления обескремненного раствора и получения в результате упарки и охлаждения соды и поташа.
Example 5
Sintering gas products were passed through the promo to obtain a pH of less than 7 units. and used it to dilute the siliceous aluminate solution obtained as in Example 1. The result was a diluted carbonization solution containing, g / l: R 2 O-42.51; R 2 O ku -35.47; R 2 About kb -7.04; Al 2 O 3 -33.02. The diluted solution having a molar ratio of K 2 O / (Na 2 O + K 2 O) = 0.31 was carbonized by gas sintering products at a temperature of 25 ° C. based on a consumption of CO 2 = 1.21 dm 3 / g Al 2 O 3 . The precipitate formed was separated from the filtrate and washed with a condensate having a temperature of 90 ° C. The precipitate, after filtration and washing, was dried at 105 ° C. to a residual moisture content of less than 1% and analyzed for phase composition by X-ray. The dried product 100% consisted of pseudoboehmite, in contrast to the results obtained in example 1 (4.5 - table. 1). The filtrate and wastewater from washing the precipitate were used to dilute the silicified solution and to obtain soda and potash as a result of evaporation and cooling.

Пример 6
Обескремненный алюминатный раствор, полученный, как в примере 1, разбавляли растворами с различным соотношением K2O/(Na2О+К2О). Разбавленные растворы с различным соотношением K2О/(Na2O+К2O) карбонизировали газовыми продуктами спекания при температуре 25oС из расчета расхода СО2=2,32 дм3/г Аl2О3 в растворе.
Example 6
The siliceous aluminate solution obtained as in Example 1 was diluted with solutions with different ratios of K 2 O / (Na 2 O + K 2 O). Diluted solutions with different ratios of K 2 O / (Na 2 O + K 2 O) were carbonized by gas sintering products at a temperature of 25 ° C based on the consumption of CO 2 = 2.32 dm 3 / g Al 2 O 3 in solution.

Образовавшийся осадок отделяли от фильтрата и промывали его конденсатом, имеющим температуру 90oС. Осадок после фильтрации и промывки сушили при 105oС до остаточной влажности менее 1% и анализировали на химический и фазовый состав. Полученные осадки были представлены псевдобемитом. Зависимость химического состава псевдобемита от соотношения K2О/(Na2O+К2О) в карбонизируемом растворе представлены в табл. 4. Фильтрат и промводы от промывки осадков использовали для разбавления обескремненного раствора и получения в результате упарки и охлаждения соды и поташа.The precipitate formed was separated from the filtrate and washed with a condensate having a temperature of 90 ° C. The precipitate, after filtration and washing, was dried at 105 ° C. to a residual moisture content of less than 1% and analyzed for chemical and phase composition. The resulting precipitation was represented by pseudoboehmite. The dependence of the chemical composition of pseudoboehmite on the ratio of K 2 O / (Na 2 O + K 2 O) in the carbonized solution is presented in Table. 4. The filtrate and washes from washing the precipitates were used to dilute the silica-free solution and to obtain soda and potash as a result of evaporation and cooling.

Claims (4)

1. Способ переработки алюминийсодержащего сырья, включающий спекание с известняком и щелочесодержащим материалом с образованием газовых продуктов и спека, выщелачивание спека с получением алюминатного раствора, обескремнивание алюминатного раствора, разбавление обескремненного раствора водным раствором, карбонизацию разбавленного раствора, отделение образовавшегося при карбонизации осадка от карбонатного раствора, промывку осадка с получением псевдобемита и промвод, отличающийся тем, что в качестве водного раствора для разбавления используют карбонатный раствор и разбавление ведут до получения молярного отношения карбонатной щелочи к общей щелочи, равного 0,15-0,6, карбонизацию ведут газовыми продуктами спекания при температуре 10-50oС и расходе СO2/Аl2О3= 1-5 дм3/г, промывку осадка ведут при 40-100oС, а из карбонатного раствора и промвод выделяют карбонаты щелочных металлов.1. A method of processing aluminum-containing raw materials, including sintering with limestone and an alkali-containing material with the formation of gas products and cake, leaching cake to obtain an aluminate solution, desalination of the aluminate solution, diluting the siliconized solution with an aqueous solution, carbonization of the diluted solution, separation of the precipitate formed from the carbonation of the carbonate solution washing the precipitate to obtain pseudoboehmite and a washing agent, characterized in that as an aqueous solution for diluted I use the carbonate solution and dilution is carried out to obtain a molar ratio of alkali carbonate to the total alkali equal to 0.15-0.6, carbonization gas products are sintered at a temperature of 10-50 o C and a flow rate of CO 2 / Al 2 O 3 = 1- 5 dm 3 / g, the washing of the precipitate is carried out at 40-100 o C, and alkali metal carbonates are isolated from the carbonate solution and the wash. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве щелочесодержащего материала при спекании используют соду. 2. The method according to p. 1, characterized in that soda is used as an alkali-containing material during sintering. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водный раствор для разбавления предварительно насыщают газовыми продуктами спекания. 3. The method according to p. 1, characterized in that the aqueous solution for dilution is pre-saturated with gas sintering products. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что молярная доля калия от суммы натрия и калия в растворе перед карбонизацией составляет 0,2-0,8. 4. The method according to p. 1, characterized in that the molar fraction of potassium from the amount of sodium and potassium in the solution before carbonization is 0.2-0.8.
RU2000128699/12A 2000-11-14 2000-11-14 Method of processing aluminum-containing raw material RU2197429C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000128699/12A RU2197429C2 (en) 2000-11-14 2000-11-14 Method of processing aluminum-containing raw material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000128699/12A RU2197429C2 (en) 2000-11-14 2000-11-14 Method of processing aluminum-containing raw material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000128699A RU2000128699A (en) 2002-09-27
RU2197429C2 true RU2197429C2 (en) 2003-01-27

Family

ID=20242221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000128699/12A RU2197429C2 (en) 2000-11-14 2000-11-14 Method of processing aluminum-containing raw material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2197429C2 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101863500B (en) Method for producing alumina with aluminum-containing metallurgical material
CN102424392A (en) Method for preparing white carbon black cogeneration nanometer calcium carbonate by integrally utilizing micro silicon powder
CA2736379C (en) Process for the production of high purity magnesium hydroxide
CN101151212B (en) Alumina recovery
AU2012248126A1 (en) Recovery of soda from bauxite residue
US4668485A (en) Recovery of sodium aluminate from Bayer process red mud
Padilla et al. Sodium aluminate leaching and desilication in lime-soda sinter process for alumina from coal wastes
CN103880044A (en) Method for preparing potassium carbonate by adopting potash feldspar powder
US4915930A (en) Process for producing aluminum hydroxide of improved whiteness
CN103421960A (en) Method for efficiently recycling ferro-aluminium from bauxite tailings and synchronously preparing high siliceous residues
CN101760638B (en) Method for recovering magnesium from magnesium sulfate solution
EA001917B1 (en) Removal of silica from bauxite
RU2197429C2 (en) Method of processing aluminum-containing raw material
CA2556439C (en) Treatment of alkaline bayer process residues
CN100532264C (en) Technique for producing hydroted alumina and silicic acid with coal gangue
Meher et al. Recovery of Al and Na Values from Red Mud by BaO‐Na2CO3 Sinter Process
CN100463856C (en) Novel sodium aluminate dissolving out process
CN103964478B (en) The method of a kind of calcification-carborization process middle-low grade aluminum-containing raw material and aluminium circulation
CN113292087A (en) Processing method for evaporative crystallization of aluminum oxide production system
RU2198842C2 (en) Method of magnesium oxide producing
CN105923640A (en) Method for extracting aluminum oxide from fly ash through sulfuric acid activation impurity removal
RU2157340C1 (en) Method of production of hydroxochloride of aluminium
CN108793212A (en) A method of preparing boehmite using aluminous fly-ash
CN103038174B (en) Process for recovery of alumina using tricalcium aluminate
RU2821274C1 (en) Method of producing alkali-free mineralizer for burning clinker from fluorine-containing wastes of aluminium production

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031115