RU2254293C2

RU2254293C2 - Method of processing of sodium sulfate solution produced after a gas purification of the electrolysis bodies at aluminum production

Info

Publication number: RU2254293C2
Application number: RU2003113095/15A
Authority: RU
Inventors: Г.З. Насыров (RU); Г.З. Насыров
Original assignee: Открытое акционерное общество "ВСЕРОССИЙСКИЙ АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВЫЙ ИНСТИТУТ" ОАО "ВАМИ"
Priority date: 2003-05-05
Filing date: 2003-05-05
Publication date: 2005-06-20

Abstract

FIELD: nonferrous metallurgy; processing of sodium sulfate solutions.

SUBSTANCE: the invention is pertaining to the field of nonferrous metallurgy, in particular, to processing of sodium sulfate solutions, which are released into a slime storage after a gas cleaning treatment electrolysis of bodies by production of aluminum. The method of processing of sodium sulfate solutions produced after the gas purification of the electrolysis bodies at production of aluminum provides for the gases purification from sulfuric oxides and fluorides by their sprinkling with a sodium sulfate solution in the washers, extraction from the solution after the gas purification of the fundamental quantity of sodium fluoride in the form of cryolite. The sodium sulfate solution purified from cryolite is in addition purified from sodium fluoride by its treatment at the temperature of 95-105°С within 1.5-2.0 hours with a lime milk injected into the sodium sulfate solution at the rate of stoichiometric binding of fluorine contained in the solution in CaF₂. The sodium sulfate solution purified from fluorine is further subjected to a concentrating evaporation till achieving the density of a product solution of 1.37±0.02 g/l and extract a sodium sulfate from it into the sediment a in the form of berkeyit salt by introduction in the product solution of a carbonate soda till achieving the concentration of the titratabic alkali in the mother liquor of 215-230 g/l Na₂O_t and the density of the solution in the suspension up to 1.35±0.02 g/l at stirring of the suspension at temperature of 95-100°С within 30-40 minutes. The invention ensures a more complete extraction of sodium sulfate from the product sodium sulfate solution in the form of berkeyit salt purified from sodium fluoride.

EFFECT: the invention ensures a more complete extraction of sodium sulfate from the product sodium sulfate solution in the form of berkeyit salt purified from sodium fluoride.

Description

Способ относится к цветной металлургии, конкретно к переработке содосульфатных растворов, сбрасываемых в шламохранилища после очистки газа электролизных корпусов при производстве алюминия.The method relates to non-ferrous metallurgy, specifically to the processing of soda-sulfate solutions discharged into slurry storages after gas purification of electrolysis bodies in the production of aluminum.

На всех алюминиевых заводах в Российской Федерации, работающих с необожженными анодами, отходящие газы электролизных корпусов очищают от сернистых и фтористых соединений в мокрых скрубберах, орошаемых содовым раствором - до достижения в оборотном растворе концентрации NaF 17-25 г/л, карбонатной и бикарбонатной соды до 15-23 г/л и сульфата натрия до 60-75 г/л. Из оборотного содосульфатного раствора перед его возвращением на газоочистку выделяют в осадок криолит до снижения концентрации фтористого натрия в нем до 5-8 г/л. Около 15% оборотного содосульфатного раствора после выделения из него криолита выбрасывают в шламохранилище. В оставшиеся 85% оборотного содосульфатного раствора дозируют расчетное количество расходуемой на газоочистку свежей соды перед возвращением оборотного раствора обратно в скруббера газоочистки. Со сбрасываемым в шламохранилище содосульфатным раствором при мощности алюминиевого завода 900 тыс.тонн алюминия в год теряется около 16000 тонн Na₂SO₄, 5000 тонн соды, 2200 т фтористого натрия и наносится большой экологический ущерб окружающей природе.At all aluminum smelters in the Russian Federation working with unbaked anodes, the effluent gases of the electrolysis cells are cleaned of sulfur and fluoride compounds in wet scrubbers irrigated with soda solution until the NaF concentration in the circulating solution reaches 17-25 g / l, carbonate and bicarbonate soda to 15-23 g / l and sodium sulfate up to 60-75 g / l. Before returning to the gas treatment, cryolite is precipitated from the circulating soda-sulfate solution to reduce the concentration of sodium fluoride in it to 5-8 g / l. About 15% of the circulating soda-sulfate solution after cryolite is separated from it is thrown into the sludge storage. In the remaining 85% of the circulating soda-sulfate solution, the calculated amount of fresh soda consumed for gas treatment is metered before returning the circulating solution back to the gas scrubber. With a soda-sulfate solution discharged into the sludge storage facility at an aluminum smelter with a capacity of 900 thousand tons of aluminum per year, about 16,000 tons of Na ₂ SO ₄ , 5,000 tons of soda, 2,200 tons of sodium fluoride are lost and great environmental damage is caused to the environment.

Известен способ выделения сульфата натрия из сбрасываемого в шламохранилище содосульфатного раствора от газоочистки электролизных корпусов по а.с. №6485180 - 05.10.73, включающий выдержку содосульфатного раствора при его глубоком охлаждении до минус 5°С с выделением в осадок сульфата натрия в виде десятиводной глауберовой соли (Na₂SO₄·10Н₂О) с последующим обезвоживанием ее путем плавления и распыления в печных агрегатах. Способ на практике не применяется из-за сложности его в эксплуатации, больших теплоэнергетических затрат и загрязнения конечного продукта фтористым натрием.A known method of separating sodium sulfate from discharged into the sludge storage sodosulfate solution from gas purification of electrolysis buildings according to A. with. No. 6485180 - 10/05/73, including the exposure of sodosulfate solution during its deep cooling to minus 5 ° С with the precipitation of sodium sulfate in the form of ten-water glauber salt (Na ₂ SO ₄ · 10Н ₂ О), followed by dehydration by melting and spraying in furnace units. The method is not applied in practice due to its complexity in operation, high heat energy costs and contamination of the final product with sodium fluoride.

Наиболее близким прототипом заявляемого способа является "Способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевого производства" (авт. св. SU 789392 от 15.01.79), включающий обработку газов раствором соды и твердых отходов щелочным раствором, осаждение криолита из полученных растворов, отделение осадка с последующим разделением маточного раствора на части, одну из которых направляют на обработку отходящих газов, а другую каустифицируют известью с последующей обработкой полученным раствором твердых отходов, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания фтора в криолите и степени извлечения сульфата натрия, после каустификации из раствора кристаллизуют глауберовую соль и отделяют ее. Основным недостатком способа является расход извести на каустификацию соды с образованием отхода карбонатной извести и выделение сульфата натрия в виде десятиводной глауберовой соли при охлаждении маточного раствора до минус 5 - минус 12°С, что связано с большими теплоэнергетическими затратами на глубокое охлаждение маточного раствора и большими затратами топлива на сушку глауберовой соли,The closest prototype of the proposed method is a "Method for processing fluorine-containing waste of aluminum production" (ed. St. SU 789392 from 01/15/79), including the treatment of gases with a solution of soda and solid waste with an alkaline solution, the deposition of cryolite from the resulting solutions, separation of the precipitate, followed by separation of the mother liquor solution into parts, one of which is directed to the treatment of exhaust gases, and the other is causticized with lime, followed by treatment with the resulting solution of solid waste, characterized in that, in order to increase After the fluorine content in cryolite and the degree of extraction of sodium sulfate, after caustification, the Glauber salt crystallizes from the solution and separates it. The main disadvantage of this method is the consumption of lime for causticization of soda with the formation of carbonate lime waste and the allocation of sodium sulfate in the form of a ten-water glauber salt when the mother liquor is cooled to minus 5 - minus 12 ° C, which is associated with large heat and energy costs for deep cooling of the mother liquor and high costs fuel for drying glauber's salt,

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение более глубокого выделения сульфата натрия из упаренного содосульфатного раствора и выделение его в виде беркеитовой соли, очищенной от фтористого натрия со значительным сокращением теплоэнергетических затрат производства и выделения фтора в воде фтористого кальция.The technical task of the invention is to provide a deeper allocation of sodium sulfate from one stripped off sulphate solution and its allocation in the form of a berkeite salt, purified from sodium fluoride with a significant reduction in heat and energy costs of production and allocation of fluorine in water, calcium fluoride.

Поставленную цель достигают тем, что в способе переработки содосульфатного раствора, получаемого после газоочистки отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия, включающем очистку газа от серных окислов и фтористых соединений путем их орошения содосульфатным раствором в мокрых срубберах, выделение из раствора после газоочистки основного количества фтористого натрия в виде криолита, содосульфатный раствор, очищенный от криолита, дополнительно очищают от фтористого натрия путем его обработки при t - 95-105°С в течение 1,5-2 часов известковым молоком, дозируемым в содосульфатный раствор из расчета стехиометрического связывания фтора, содержащегося в растворе в CaF₂, после чего очищенный от фтора содосульфатный раствор далее подвергают концентрирующей выпарке до достижения плотности упаренного раствора до 1,37±0,02 г/л и выделают из него в осадок сульфат натрия в виде безводной беркеитовой соли путем введения в упаренный раствор карбонатной соды до достижения концентрации титруемой щелочи в маточном растворе до 215-230 г/л Na₂O_τ и плотности раствора в суспензии до 1,35±0,02 г/л при перемешивании суспензии при температуре 95-100°С в течение 30-40 минут.This goal is achieved in that in a method for processing a soda-sulfate solution obtained after gas purification of exhaust gases from electrolysis vessels in the production of aluminum, including purification of gas from sulfur oxides and fluoride compounds by irrigation with a soda-sulfate solution in wet srubbers, the main amount of sodium fluoride is separated from the solution after gas purification in the form of cryolite, sodosulfate solution purified from cryolite is additionally purified from sodium fluoride by treating it at t - 95-105 ° С for 1.5-2 hours with milk of lime dosed into a soda-sulfate solution based on the stoichiometric binding of fluorine contained in a solution in CaF ₂ , after which the soda-sulfate solution purified from fluorine is then subjected to a concentrated evaporation until the evaporated solution density reaches 1.37 ± 0.02 g / l and sodium sulfate is precipitated out of it in the form of an anhydrous berkeitic salt by introducing carbonate soda into an evaporated solution until the titrated alkali concentration in the mother liquor reaches 215-230 g / l Na ₂ O _τ and the solution density in suspension and up to 1.35 ± 0.02 g / l while stirring the suspension at a temperature of 95-100 ° C for 30-40 minutes.

Дозировка извести в содосульфатный раствор ниже требуемого по стехиометрии на образование CaF₂ приводит к неполной очистке содосульфатного раствора от фтора и к последующему загрязнению выделяемой из него беркеитовой соли фтористым натрием. Избыточная дозировка извести приводит к ухудшению качества выделяемого из раствора фтористого кальция за счет его загрязнения карбонатом кальция. Снижение температуры содосульфатного раствора ниже 95°С и сокращение времени от обработки содопоташного раствора известковым молоком меньше 1,5 часов приводит к недостаточной очистке содосульфатного раствора от фтористого натрия и к последующему загрязнению выделяемой из него беркеитовой соли фтористым натрием. Повышение температуры содосульфатного раствора выше 105°С и увеличение времени боле двух часов при обработке содосульфатного раствора известковым молоком приводит к увеличению теплоэнергетических и других затрат производства.Dosage of lime in a soda-sulfate solution below the stoichiometry required for the formation of CaF ₂ leads to incomplete purification of the soda-sulfate solution from fluorine and subsequent contamination of the berkeite salt released from it with sodium fluoride. Excessive dosage of lime leads to a deterioration in the quality of calcium fluoride released from the solution due to its contamination with calcium carbonate. Reducing the temperature of the soda-sulfate solution below 95 ° C and reducing the time from processing the soda-lime solution with lime milk for less than 1.5 hours leads to insufficient purification of the soda-sulfate solution from sodium fluoride and subsequent contamination of the berkeite salt released from it with sodium fluoride. An increase in the temperature of the sodosulfate solution above 105 ° C and an increase in the time for more than two hours when treating the sodosulfate solution with lime milk leads to an increase in heat and other energy costs.

Снижение плотности содосульфатного раствора при его концентрирующей выпарке ниже 1,35 г/л и при дозировке соды в упаренный раствор ниже 1,33 г/л приводит к снижению выделения беркеитовой соли из содосульфатного раствора.A decrease in the density of the soda-sulfate solution during its concentrating evaporation below 1.35 g / l and when the dosage of soda to the stripped off solution is below 1.33 g / l leads to a decrease in the release of berkeitic salt from the soda-sulfate solution.

Повышение плотности содосульфатного раствора при его концентрирующей выпарке выше 1,39 г/л приводит к зарастанию кипятильных труб выпарной батареи сульфатными солями. Повышение плотности упаренного содосульфатного раствора при дозировке в него карбонатной соды выше 1,37 г/л и концентрации титруемой щелочи выше 230 г/л NaO_τ, приводит к загрязнению выделяемой из него в осадок беркеитовой соли карбонатной содой. Снижение температуры упаренного содосульфатного раствора при дозировке в него соды ниже 95°С приводит к снижению степени выделения беркеитовой соли из содосульфатного раствора. Повышение температуры при дозировке в него соды выше 100°С приводит к увеличению теплоэнергетических и других затрат производства.An increase in the density of the soda-sulfate solution during its concentrating evaporation above 1.39 g / l leads to overgrowth of the boiler tubes by sulfate salts. An increase in the density of one stripped off sodosulfate solution at a dosage of carbonate soda in it above 1.37 g / l and a titratable alkali concentration above 230 g / l NaO _τ leads to contamination of the berkeite salt precipitated from it with carbonate soda. A decrease in the temperature of one stripped off sodosulfate solution at a dosage of soda into it below 95 ° C leads to a decrease in the degree of isolation of the berkeite salt from the sodosulfate solution. An increase in temperature when dosing soda into it above 100 ° C leads to an increase in heat and other energy costs.

Пример практического осуществления переработки содосульфатного раствора, получаемого при очистке газа электролизных корпусов предлагаемым способом при производстве 900 тыс. тонн алюминия в год, приведен в прилагаемом балансе часового материального потока в технологическом цикле (чертеж).An example of the practical implementation of the processing of sodosulfate solution obtained by gas purification of electrolysis cells of the proposed method for the production of 900 thousand tons of aluminum per year is given in the attached balance of the hourly material flow in the technological cycle (drawing).

Claims

A method of processing a sodosulfate solution obtained after gas purification of exhaust gases from electrolysis vessels in the production of aluminum, comprising purifying gas from sulfur oxides and fluoride compounds by irrigation with a sodosulfate solution in wet scrubbers, recovering from the solution after gas purification the main amount of sodium fluoride in the form of cryolite, characterized in that the sodosulfate solution, purified from cryolite, is additionally purified from sodium fluoride by treating it at t 95-105 ° C for 1.5-2.0 hours with lime milk introduced into the sodosulfate solution in the calculation of the stoichiometric binding of fluorine contained in the solution in CaF ₂ , after which the fluorine-purified sodosulfate solution is then subjected to a concentrated evaporation until the evaporated solution density reaches 1.37 ± 0.02 g / l and is isolated from precipitate sodium sulfate in the form of an anhydrous berkeitic salt by introducing carbonate soda into an evaporated solution until the titrated alkali concentration in the mother liquor reaches 215-230 g / l Na ₂ O _t and the solution density in suspension is up to 1.35 ± 0.02 g / l and stirring suspension at a temperature of 95-100 ° C for 30-40 minutes