RU2638847C1 - Method of producing aluminium hydroxide - Google Patents
Method of producing aluminium hydroxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2638847C1 RU2638847C1 RU2016152571A RU2016152571A RU2638847C1 RU 2638847 C1 RU2638847 C1 RU 2638847C1 RU 2016152571 A RU2016152571 A RU 2016152571A RU 2016152571 A RU2016152571 A RU 2016152571A RU 2638847 C1 RU2638847 C1 RU 2638847C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aluminum hydroxide
- seed
- decomposition
- aluminate
- solution
- Prior art date
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
- C01F7/14—Aluminium oxide or hydroxide from alkali metal aluminates
Abstract
Description
Изобретение относится к области химии и цветной металлургии и может быть использовано при переработке алюминийсодержащего сырья, в том числе бокситов, нефелинов и других руд щелочными способами.The invention relates to the field of chemistry and non-ferrous metallurgy and can be used in the processing of aluminum-containing raw materials, including bauxite, nepheline and other ores by alkaline methods.
Известен способ извлечения металлов из металлсодержащих отработанных катализаторов на основе оксидов алюминия и/или кремния (патент RU №2075526, опубл. 20.03.1997 г.), включающий выделение гидроксида алюминия из алюминатного раствора в присутствии затравочного гидроксида алюминия последовательно карбонизацией и декомпозицией, фильтрацию, промывку гидроксида алюминия и его последующую кальцинацию, отличающийся тем, что на стадию карбонизации вводят затравочный гидроксид алюминия с содержанием класса минус 45 мкм в количестве 80-100%, и затравочное отношение поддерживают в пределах 0,02-0,25 ед., кроме того, при карбонизации вводят модификатор роста кристаллов.A known method of extracting metals from metal-containing spent catalysts based on aluminum and / or silicon oxides (patent RU No. 2075526, publ. March 20, 1997), including the separation of aluminum hydroxide from an aluminate solution in the presence of seed aluminum hydroxide sequentially by carbonization and decomposition, filtration, washing of aluminum hydroxide and its subsequent calcination, characterized in that at the carbonization stage, seed aluminum hydroxide with a grade content of minus 45 μm in an amount of 80-100% is introduced, and seed ratio is maintained in the range 0,02-0,25 units. In addition, the crystal growth modifier is introduced during carbonation.
К недостаткам способа относится получение продукта с широким интервалом крупности частиц, необходимость приготовления и введения на стадию карбонизации кальцийсодержащего модификатора, с которым в конечный продукт вносится нежелательное количество оксида кальция, необходимость нейтрализации алюминатных растворов углекислым газом.The disadvantages of the method include obtaining a product with a wide range of particle sizes, the need to prepare and introduce at the stage of carbonization a calcium-containing modifier, with which an undesirable amount of calcium oxide is introduced into the final product, the need to neutralize aluminate solutions with carbon dioxide.
Известен способ получения гидроксида алюминия (авторское свидетельство SU №599481, опубл. 10.06.1999 г.) карбонизацией алюминатного раствора и последующей флотацией в присутствии поливинилового спирта, отличающийся тем, что с целью получения мелкодисперсной гидроокиси алюминия с узким интервалом содержания фракций, поливиниловый спирт вводят в алюминатный раствор перед карбонизацией.A known method of producing aluminum hydroxide (copyright SU No. 599481, publ. 06/10/1999) by carbonization of an aluminate solution and subsequent flotation in the presence of polyvinyl alcohol, characterized in that in order to obtain fine aluminum hydroxide with a narrow range of fractions, polyvinyl alcohol is introduced into an aluminate solution before carbonization.
К недостаткам данного способа относится необходимость использования поливинилового спирта в качестве дополнительного расходного материала, применение флотации для отделения мелкодисперсной гидроокиси алюминия, необходимость частичной или полной нейтрализации алюминатных растворов углекислым газом.The disadvantages of this method include the need to use polyvinyl alcohol as an additional consumable, the use of flotation to separate finely dispersed aluminum hydroxide, the need for partial or complete neutralization of aluminate solutions with carbon dioxide.
Известен способ переработки алюминатного раствора при производстве глинозема из нефелина (патент RU №2184703, опубл. 10.07.2002 г.), включающий выщелачивание, обескремнивание, разделение потока алюминатного раствора на две части, одну из которых подают в содовую батарею и разлагают карбонизацией с получением гидроксида алюминия, вторую - в содощелочную батарею и разлагают карбонизацией и выкручиванием, классифицируют полученную суспензию в классификаторе, фильтруют гидроксид алюминия и маточный раствор. Раствор, поступающий в содощелочную батарею, предварительно смешивают с гидроксидом алюминия, отобранным из верхней зоны классификатора, и выдерживают при постоянном перемешивании и температуре 87-65°C в течение 1-4 часов. Полученную суспензию смешивают с гидроксидом алюминия из содовой батареи и обрабатывают углекислым газом. Количество гидроксида алюминия, отобранное из верхней зоны классификатора и возвращаемое в содощелочную ветвь составляет 0,07-0,5 от концентрации Al2O3 в алюминатном растворе. Суспензию после обработки углекислым газом выдерживают при постоянном перемешивании до достижения каустического модуля 3,1-4,1.A known method of processing aluminate solution in the production of alumina from nepheline (patent RU No. 2184703, publ. 07/10/2002), including leaching, desiliconization, separation of the flow of aluminate solution into two parts, one of which is fed into a soda battery and decomposed by carbonization to obtain aluminum hydroxide, the second in soda alkaline battery and decompose by carbonization and twisting, classify the resulting suspension in the classifier, filter aluminum hydroxide and mother liquor. The solution entering the alkaline alkaline battery is preliminarily mixed with aluminum hydroxide taken from the upper zone of the classifier and kept under constant stirring at a temperature of 87-65 ° C for 1-4 hours. The resulting suspension is mixed with aluminum hydroxide from a soda battery and treated with carbon dioxide. The amount of aluminum hydroxide taken from the upper zone of the classifier and returned to the alkaline branch is 0.07-0.5 of the concentration of Al 2 O 3 in the aluminate solution. The suspension after treatment with carbon dioxide is maintained with constant stirring until a caustic module of 3.1-4.1 is reached.
К недостаткам способа относится необходимость организации многопотоковой схемы движения растворов и пульп, включая их промежуточную классификацию, невозможность получения гидроксида алюминия высокой дисперсности, а также необходимость частичной или полной нейтрализации алюминатных растворов углекислым газом.The disadvantages of the method include the necessity of organizing a multi-threaded scheme of movement of solutions and pulps, including their intermediate classification, the impossibility of producing aluminum hydroxide of high dispersion, and the need to partially or completely neutralize aluminate solutions with carbon dioxide.
Известен способ переработки алюминатных растворов (патент RU №2200706, опубл. 20.03.2003 г.), включающий разложение алюминатных растворов карбонизацией путем смешения с дымовыми газами, содержащими CO2, отделение жидкости от частиц образовавшегося гидроксида алюминия, переработку жидкой фазы на содопродукт, а твердой - на продукционный гидрат и глинозем. Алюминатные растворы берут с концентрацией 70,1-79 г/л. Смешение алюминатных растворов с газами, содержащими CO2, осуществляется при соотношении ТСр-ра/αку=33÷44, а в конце карбонизации соотношение уменьшается до ТСр-ра/αку=18÷24, где ТСр-ра - температура алюминатного раствора, а αку - каустический модуль алюминатного раствора.A known method of processing aluminate solutions (patent RU No. 2200706, publ. March 20, 2003), including the decomposition of aluminate solutions by carbonization by mixing with flue gases containing CO 2 , separating the liquid from the particles of the formed aluminum hydroxide, processing the liquid phase into soda product, and solid - on production hydrate and alumina. Aluminate solutions are taken with a concentration of 70.1-79 g / l. Aluminate solutions are mixed with gases containing CO 2 at a ratio of T Cp-pa / α ku = 33 ÷ 44, and at the end of carbonization the ratio decreases to T Cp-pa / α ku = 18 ÷ 24, where T Cp-pa - the temperature of the aluminate solution, and α ku is the caustic module of the aluminate solution.
Недостатком способа является необходимость изменения температурного режима карбонизации алюминатных растворов от начала процесса к его окончанию, получение продукта с широким интервалом крупности частиц, невозможность получения гидроксида алюминия высокой дисперсности, а также необходимость частичной или полной нейтрализации алюминатных растворов углекислым газом.The disadvantage of this method is the need to change the temperature regime of carbonization of aluminate solutions from the beginning of the process to its end, to obtain a product with a wide range of particle sizes, the impossibility of producing aluminum hydroxide of high dispersion, and the need to partially or completely neutralize aluminate solutions with carbon dioxide.
Известен способ разложения алюминатных растворов карбонизацией (патент RU №2305101, опубл. 27.08.2007 г.), включающий смешение их с газами, содержащими CO2 в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделение жидкости от частиц образовавшегося в процессе кристаллизации гидроксида алюминия и последующую переработку его на глинозем, отличающийся тем, что в качестве затравки в процесс вводится гидроксид алюминия, содержащий не менее 75% частиц размером более 40 мкм при затравочном отношении от 0,05 до 0,4 ед.A known method of decomposition of aluminate solutions by carbonization (patent RU No. 2305101, publ. 08.27.2007), including mixing them with gases containing CO 2 in the presence of a seed of aluminum hydroxide, separating the liquid from the particles formed during crystallization of aluminum hydroxide and its subsequent processing alumina, characterized in that as a seed in the process is introduced aluminum hydroxide containing at least 75% of particles larger than 40 microns with a seed ratio from 0.05 to 0.4 units.
Недостатком способа является невозможность получения гидроксида алюминия высокой дисперсности, а также необходимость частичной или полной нейтрализации алюминатных растворов углекислым газом, т.е. признаков характерных и для ранее рассмотренных способов.The disadvantage of this method is the inability to obtain aluminum hydroxide of high dispersion, as well as the need for partial or complete neutralization of aluminate solutions with carbon dioxide, i.e. signs characteristic of previously considered methods.
Известен способ получения песчаного глинозема при переработке глиноземсодержащего сырья способом спекания (патент RU №2381992, опубл. 20.02.2010 г.), включающий переработку низкокачественного глиноземсодержащего сырья способом спекания с выделением гидроксида алюминия из алюминатного раствора в присутствии затравочного гидроксида алюминия последовательно карбонизацией и декомпозицией. На стадии карбонизации вводят затравочный гидроксид алюминия с содержанием класса минус 45 мкм в количестве 80-100%, и затравочное отношение поддерживают в пределах 0,02-0,25 ед. При карбонизации алюминатного раствора возможно введение модификатора роста кристаллов. Полученный гидроксид алюминия подвергают фильтрации, промывке и кальцинации.A known method of producing sand alumina in the processing of alumina-containing raw materials by sintering (patent RU No. 2381992, publ. 02/20/2010), including the processing of low-quality alumina-containing raw materials by sintering with the release of aluminum hydroxide from an aluminate solution in the presence of seed aluminum hydroxide sequentially by carbonization and decomposition. At the carbonization stage, seed aluminum hydroxide is introduced with a grade content of minus 45 μm in an amount of 80-100%, and the seed ratio is maintained within the range of 0.02-0.25 units. When carbonizing an aluminate solution, it is possible to introduce a crystal growth modifier. The resulting aluminum hydroxide is subjected to filtration, washing and calcination.
Недостатком способа является необходимость использования модификатора роста, невозможность получения гидроксида алюминия высокой дисперсности, а также необходимость частичной или полной нейтрализации алюминатных растворов углекислым газом, т.е. признаков характерных и для ранее рассмотренных способов.The disadvantage of this method is the need to use a growth modifier, the inability to obtain aluminum hydroxide of high dispersion, as well as the need for partial or complete neutralization of aluminate solutions with carbon dioxide, i.e. signs characteristic of previously considered methods.
Известен способ карбонизации алюминатных растворов (патент RU №2424980, опубл. 27.07.2011 г.), согласно которому проводят карбонизацию алюминатных растворов газами, содержащими CO2, в присутствии затравки гидроксида алюминия, отделяют гидроксид алюминия, образовавшийся в процессе карбонизации, от жидкой фазы и перерабатывают его на глинозем. Обработку алюминатного раствора газом, содержащим CO2, начинают до подачи затравки при достижении каустического модуля в растворе 1,15-1,55 единиц.A known method of carbonization of aluminate solutions (patent RU No. 2424980, publ. 07.27.2011), according to which the carbonization of aluminate solutions with gases containing CO 2 in the presence of seed of aluminum hydroxide is carried out, aluminum hydroxide formed during the carbonization is separated from the liquid phase and process it into alumina. The processing of the aluminate solution with a gas containing CO 2 is started before the seed is applied when the caustic module in the solution is 1.15-1.55 units.
Недостаток данного способа заключается в невозможности получения гидроксида алюминия высокой дисперсности, а также необходимости частичной или полной нейтрализации алюминатных растворов углекислым газом, т.е. признаков характерных и для ранее рассмотренных способов.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining aluminum hydroxide of high dispersion, as well as the need for partial or complete neutralization of aluminate solutions with carbon dioxide, i.e. signs characteristic of previously considered methods.
Известен способ разложения алюминатных растворов при переработке нефелинового сырья (патент RU №2599295, опубл. 10.10.2016 г., бюл. №28), включающий деление раствора после первой стадии обескремнивания на содощелочную и содовую ветви, при этом раствор в содощелочной ветви подвергают декомпозиции и карбонизации, а в содовой ветви раствор после глубокого обескремнивания подвергают карбонизации, вводя в качестве затравки гидроксид алюминия, полученный в содощелочной ветви, согласно которому разложение алюминатного раствора в содощелочной и содовой ветви выполняется путем декомпозиции, длительность которой составляет от 3 до 4 часов при начальной концентрации затравки от 120 до 130 г/л и температуре процесса от 60 до 80°C с последующей карбонизацией растворов газами, содержащими CO2, обеспечивающими снижение концентрации каустической щелочи в растворе со скоростью на уровне 10 г/л⋅час, до достижения требуемой концентрации углекислой щелочи и степени разложения алюминатного раствора.A known method of decomposition of aluminate solutions in the processing of nepheline raw materials (patent RU No. 2599295, publ. 10.10.2016, bull. No. 28), including dividing the solution after the first stage of desalination into soda alkaline and soda branches, while the solution in the soda alkaline branch is decomposed and carbonization, and in the soda branch, the solution after deep desiliconization is subjected to carbonization, introducing as a seed the aluminum hydroxide obtained in the co-alkaline branch, according to which the decomposition of the aluminate solution in the co-alkaline and soda branch is performed by decomposition, the duration of which is 3 to 4 hours at the initial concentration of primers of from 120 to 130 g / l and a process temperature of 60 to 80 ° C followed by carbonization solutions gases containing CO 2 that provide reduced concentration caustic alkali solution at a rate of 10 g / l⋅h, until the desired concentration of carbonic alkali and the degree of decomposition of the aluminate solution are achieved.
Недостаток данного способа заключается в невозможности получения гидроксида алюминия высокой дисперсности, а также необходимости частичной или полной нейтрализации алюминатных растворов углекислым газом, т.е. признаков характерных и для ранее рассмотренных способов.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining aluminum hydroxide of high dispersion, as well as the need for partial or complete neutralization of aluminate solutions with carbon dioxide, i.e. signs characteristic of previously considered methods.
Известен способ получения гидроксида алюминия (патент RU №2175641, опубл. 10.11.2001 г.), принятый за прототип, включающий декомпозицию алюминатного раствора в присутствии затравки, фильтрацию гидроксида алюминия и его сушку, отличающийся тем, что гидроксид алюминия в процессе сушки подвергают классификации по классу менее 40 мкм, и сухой гидроксид алюминия фракции менее 40 мкм используют в качестве затравки при декомпозиции алюминатного раствора или в качестве товарного продукта, а сухой гидроксид алюминия фракции более 40 мкм прокаливают с получением укрупненного оксида алюминия.A known method of producing aluminum hydroxide (patent RU No. 2175641, publ. 10.11.2001), adopted as a prototype, including the decomposition of an aluminate solution in the presence of seed, filtering aluminum hydroxide and drying, characterized in that the aluminum hydroxide is subjected to classification during drying less than 40 microns in class, and dry aluminum hydroxide fractions of less than 40 microns are used as seed for decomposition of the aluminate solution or as a commercial product, and dry aluminum hydroxide fractions of more than 40 microns are calcined with iem enlarged alumina.
Недостаток данного способа заключается в невозможности получения гидроксида алюминия высокой дисперсности и необходимости классификации сухого гидроксида алюминия с выделением фракции менее 40 мкм для использования в качестве затравки.The disadvantage of this method is the impossibility of obtaining aluminum hydroxide of high dispersion and the need to classify dry aluminum hydroxide with a fraction of less than 40 microns for use as a seed.
Техническим результатом изобретения является достижение высокой скорости процесса разложения алюминатного раствора и получение гидроксида алюминия высокой дисперсности. Изобретение позволяет устойчиво получать высокодисперсный гидроксид алюминия и оксид алюминия на его основе с заданным средним диаметром частиц методом разложения алюминатных растворов на затравке.The technical result of the invention is to achieve a high rate of decomposition of an aluminate solution and to obtain aluminum hydroxide of high dispersion. EFFECT: invention makes it possible to stably obtain highly dispersed aluminum hydroxide and aluminum oxide based on it with a given average particle diameter by the method of decomposition of aluminate solutions on a seed.
Технический результат достигается тем, что декомпозиция алюминатного раствора выполняется при введении затравки в количестве от 20 до 100 г/л, в качестве которой используется гидроксид алюминия после его термической обработки с высокоскоростным нагревом частиц до температуры 340-630°C и их последующим охлаждением.The technical result is achieved in that the decomposition of the aluminate solution is carried out by introducing the seed in an amount of from 20 to 100 g / l, which is used as aluminum hydroxide after heat treatment with high-speed heating of the particles to a temperature of 340-630 ° C and their subsequent cooling.
Способ осуществляется следующим образом. Для получения гидроксида алюминия используют растворы, полученные при выщелачивании боксита в производстве глинозема способом Байера или при выщелачивании спеков от переработки нефелинового, бокситового и иного низкокачественного алюми-нийсодержащего сырья способом спекания, или иные аналогичные по составу щелочные алюминатные растворы с каустическим модулем от 1,5 до 1,9 при эквивалентной концентрации каустической щелочи в пересчете на Na2Oк от 90 до 140 г/л. При необходимости растворы поступают на очистку от кремния и других примесей до их содержания в растворе, обеспечивающего в процессе декомпозиции получение гидроксида алюминия требуемого качества. Подготовленный алюминатный раствор смешивают с затравкой, в качестве которой используют гидроксид алюминия, который после сушки поступает на высокоградиентную термообработку с достижением максимальной температуры нагрева в диапазоне от 340 до 630°C. Разложение алюминатного раствора выполняется методом декомпозиции при температуре 50-70°C, сущность которого заключается в самопроизвольном гидролизе алюмината натрия при участии затравочной фазы, обеспечивающей возможность его реализации в области метастабильных составов системы Na2O-Al2O3-H2O и ее близких аналогов, отличающихся наличием примесей катионов и анионов. Процесс декомпозиции выполняется в режиме перемешивания раствора и образующейся при декомпозиции пульпы, что обеспечивает создание условий для кристаллизации осадка гидроксида алюминия с получением частиц однотипной структуры и крупности в диапазоне 3-6 мкм. После достижения требуемой степени разложения алюминатного раствора на уровне 50%, полученная пульпа поступает на дальнейшую переработку с отделением гидроксида алюминия от раствора, его промывку, фильтрацию, при необходимости сушку и кальцинацию.The method is as follows. To obtain aluminum hydroxide, use is made of solutions obtained by leaching bauxite in the production of alumina by the Bayer method or by leaching cakes from processing nepheline, bauxite and other low-quality aluminum-containing raw materials by sintering, or other alkaline aluminate solutions of a similar composition with a caustic module from 1.5 up to 1.9 at an equivalent concentration of caustic alkali in terms of Na 2 O to from 90 to 140 g / l. If necessary, the solutions are sent for purification from silicon and other impurities to their content in the solution, which ensures the production of aluminum hydroxide of the required quality during the decomposition. The prepared aluminate solution is mixed with a seed, which is used as aluminum hydroxide, which, after drying, goes to a high-gradient heat treatment to achieve a maximum heating temperature in the range from 340 to 630 ° C. The decomposition of the aluminate solution is carried out by decomposition at a temperature of 50-70 ° C, the essence of which is the spontaneous hydrolysis of sodium aluminate with the participation of the seed phase, which enables its implementation in the field of metastable compositions of the Na 2 O-Al 2 O 3 -H 2 O system and its close analogues, characterized by the presence of impurities of cations and anions. The decomposition process is carried out in the mixing mode of the solution and the pulp formed during the decomposition, which ensures the creation of conditions for crystallization of the precipitate of aluminum hydroxide to obtain particles of the same structure and fineness in the range of 3-6 microns. After reaching the required degree of decomposition of the aluminate solution at the level of 50%, the resulting pulp goes to further processing with the separation of aluminum hydroxide from the solution, washing, filtering it, and, if necessary, drying and calcining.
Теоретическое обоснование достижимости заявленного технического результата связано с кинетическими особенностями процесса кристаллизации и возможностью самопроизвольного образования частиц новой фазы при выходе системы за пределы области метастабильного существования, т.е. в лабильную область, что позволяет создать контролируемое количество центров кристаллизации и обеспечить получение продукта высокой дисперсности. В производственных условиях процесс декомпозиции выполняется с использованием затравки оборотного гидроксида алюминия, что обеспечивает ее рост в области метастабильных составов и исключает возможность образования центров кристаллизации по указанному гомогенному механизму. При использовании затравки, не отвечающей структуре кристаллизующегося осадка, процесс ее роста тормозится согласно теории Фольмера-Гиббса, что не исключает ее растворение с выходом системы в лабильную область. Это обеспечивает самопроизвольное образование центров кристаллизации и их рост, который ввиду большой поверхности новой фазы может вызывать перекристаллизацию с измельчением уже введенной затравки. Таким образом, выбор материала и условий его дополнительной подготовки, для получения высоко пересыщенных алюминатных растворов должны обеспечивать получение активированного реагента с высокоразвитой поверхностью и не идентичного структуре осаждаемого гиббсита.The theoretical justification of the attainability of the claimed technical result is due to the kinetic features of the crystallization process and the possibility of spontaneous formation of particles of a new phase when the system leaves the region of metastable existence, i.e. in the labile region, which allows you to create a controlled number of crystallization centers and to provide a product of high dispersion. Under industrial conditions, the decomposition process is performed using a seed of reverse aluminum hydroxide, which ensures its growth in the field of metastable compositions and excludes the possibility of the formation of crystallization centers by the indicated homogeneous mechanism. When using a seed that does not correspond to the structure of the crystallizing precipitate, the process of its growth is inhibited according to the Volmer-Gibbs theory, which does not exclude its dissolution with the system entering the labile region. This ensures the spontaneous formation of crystallization centers and their growth, which, due to the large surface of the new phase, can cause recrystallization with grinding of the already introduced seed. Thus, the choice of material and the conditions for its additional preparation for obtaining highly supersaturated aluminate solutions should provide an activated reagent with a highly developed surface and not identical to the structure of the deposited gibbsite.
Технический результат подтвержден серией опытов, выполненных по следующей методике:The technical result is confirmed by a series of experiments performed by the following method:
- приготовление алюминатного раствора, близкого по составу к производственному, с каустическим модулем от 1,5 до 1,9 при эквивалентной концентрации каустической щелочи в пересчете на Na2Oк от 90 до 140 г/л и с использованием известных лабораторных методик, основанных на химических взаимодействиях с участием материалов производственного и лабораторного назначения:- preparation of an aluminate solution, similar in composition to the production one, with a caustic module from 1.5 to 1.9 with an equivalent concentration of caustic alkali in terms of Na 2 O to from 90 to 140 g / l and using well-known laboratory methods based on chemical interactions involving industrial and laboratory materials:
Al(OH)3+NaOH=NaАl(ОН)4,Al (OH) 3 + NaOH = NaAl (OH) 4 ,
2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(ОН)4+3Н2;2Al + 2NaOH + 6H 2 O = 2NaAl (OH) 4 + 3H 2 ;
- приготовление затравки путем высокоскоростного нагрева и охлаждения сухой пробы гидроксида алюминия с достижением максимальной температуры нагрева в диапазоне от 340 до 630°C, для чего используются печи муфельного типа или специальные реакторные системы. Охлаждение продукта от температуры максимального нагрева производится принудительно или в режиме естественного охлаждения при температуре в лаборатории 20-25°C. После охлаждения пробы до температуры около 100°C она помещается в осушенную атмосферу с последующим вакуумированием;- seed preparation by high-speed heating and cooling of a dry sample of aluminum hydroxide with a maximum heating temperature in the range from 340 to 630 ° C, for which muffle-type furnaces or special reactor systems are used. The product is cooled from the maximum heating temperature by force or in free cooling mode at a laboratory temperature of 20-25 ° C. After cooling the sample to a temperature of about 100 ° C, it is placed in a dried atmosphere, followed by evacuation;
- нагрев алюминатного раствора в режиме механического перемешивания до температуры 50-70°C с точностью ±0,1°C в реакторах из нержавеющей стали, обеспечивающих стабилизацию объема жидкой фазы за счет возврата конденсата. При этом используются одно- и многореакоторные лабораторные системы Auto-LAB и Auto-MATE II с объемом реакторов от 500 мл до 5 л;- heating the aluminate solution in the mechanical stirring mode to a temperature of 50-70 ° C with an accuracy of ± 0.1 ° C in stainless steel reactors that stabilize the volume of the liquid phase due to condensate return. In this case, one- and multi-reactor laboratory systems Auto-LAB and Auto-MATE II are used with a reactor volume of 500 ml to 5 l;
- декомпозиция алюминатного раствора указанного состава после введения в реактор затравки с последующей изотермической выдержкой пульпы установленной длительности в режиме непрерывного механического перемешивания;- decomposition of the aluminate solution of the specified composition after introducing the seed into the reactor, followed by isothermal exposure of the pulp of the specified duration in the continuous mechanical mixing mode;
- после завершения процесса декомпозиции пульпу фильтруют под вакуумом с использованием лабораторной установки, состоящей из воронки Бюхнера и колбы Бунзена или лабораторного нутч-фильтра периодического действия. Затем осадок промывают на фильтре горячей водой, снимают с фильтра (воронки Бюхнера) и сушат при температуре 60°C до постоянной массы;- after completion of the decomposition process, the pulp is filtered under vacuum using a laboratory setup consisting of a Buchner funnel and a Bunsen flask or a periodic batch laboratory filter. Then the precipitate is washed on the filter with hot water, removed from the filter (Buchner funnel) and dried at a temperature of 60 ° C to constant weight;
- определение показателей разложения алюминатных растворов производится по данным изменения концентрации Al2O3 в растворе и количеству полученного гидроксида алюминия. Эквивалентная концентрация каустической (Na2Oк) и углекислой (Na2Oугл) щелочи, а также концентрация Al2O3 в растворе определялись по результатам химического анализа с использованием известных отраслевых методик, применяемых в практике глиноземного производства. Фазовый состав осадков устанавливался по результатам дифференциально-термического и термовесового исследования с использованием термоанализатора «ТЕРМОСКАН» компании Аналитприбор. Фракционный состав осадка гидроксида алюминия и средний медианный диаметр частиц определялись по результатам лазерного анализа с использованием анализатора размера частиц Horiba LA-950 и Микросайзер 201С.- the determination of the decomposition of aluminate solutions is made according to the change in the concentration of Al 2 O 3 in the solution and the amount of aluminum hydroxide obtained. The equivalent concentration of caustic (Na 2 O к ) and carbon dioxide (Na 2 O carbon ) alkali, as well as the concentration of Al 2 O 3 in the solution were determined by the results of chemical analysis using well-known industry methods used in the practice of alumina production. The phase composition of the precipitates was determined according to the results of differential thermal and thermal weight studies using a thermal analyzer "TERMOSKAN" company Analitpribor. The fractional composition of the aluminum hydroxide precipitate and the average median particle diameter were determined by laser analysis using a Horiba LA-950 particle size analyzer and Microsizer 201C.
Способ поясняется следующими примерами, представленными в таблице 1.The method is illustrated by the following examples presented in table 1.
Пример 1Example 1
Для декомпозиции использованы синтетические алюминатные растворы с каустическим модулем 1,4-1,9 и концентрацией каустической щелочи в пересчете на Na2Oк в диапазоне 90-140 г/л. В качестве затравки использован гидроксид алюминия, полученный в заводских условиях при переработке бокситового сырья способом Байера со средним диаметром частиц 70 мкм. Термообработка гидроксида алюминия выполнялась на установке Цефлар (ТМ), в которой высокая скорость нагрева обеспечивается за счет движения частиц по нагретой металлической поверхности под действием центробежной силы, а высокая скорость охлаждения обеспечивается выводом из реакционной зоны в зону с принудительным охлаждением. Наибольшая температура нагрева гидроксида алюминия составила 340±15°C. Алюминатный раствор указанного состава нагревался до температуры декомпозиции 50-70°C и после ее стабилизации в раствор вводилась затравка в количестве, обеспечивающем ее концентрацию 100 г/л. По окончании процесса декомпозиции, полученная пульпа фильтровалась под вакуумом, а осадок промывался на фильтре и сушился, после чего определялись показатели процесса и характеристики осадка. По результатам анализа степень разложения раствора при длительности процесса 12 часов составила 52,37%, а при длительности 24 часа - 53,18%. Это обеспечило получение осадка гидроксида алюминия со средним диаметром частиц 3,12 мкм.For decomposition, synthetic aluminate solutions with a caustic module of 1.4-1.9 and a concentration of caustic alkali in terms of Na 2 O k in the range of 90-140 g / l were used. As a seed, aluminum hydroxide obtained in the factory during the processing of bauxite raw materials by the Bayer method with an average particle diameter of 70 μm was used. Heat treatment of aluminum hydroxide was carried out at the Ceflar (TM) installation, in which a high heating rate is ensured by the movement of particles on a heated metal surface under the action of centrifugal force, and a high cooling rate is provided by the removal from the reaction zone to the forced cooling zone. The highest heating temperature of aluminum hydroxide was 340 ± 15 ° C. The aluminate solution of this composition was heated to a decomposition temperature of 50-70 ° C and after its stabilization, the seed was introduced into the solution in an amount ensuring its concentration of 100 g / l. At the end of the decomposition process, the resulting pulp was filtered under vacuum, and the precipitate was washed on the filter and dried, after which the process parameters and sediment characteristics were determined. According to the results of the analysis, the degree of solution decomposition with a process duration of 12 hours was 52.37%, and with a duration of 24 hours - 53.18%. This provided a precipitate of aluminum hydroxide with an average particle diameter of 3.12 μm.
Пример 2Example 2
Пример 2 аналогичен Примеру 1, но наибольшая температура нагрева составила 435±15°C. По результатам анализа степень разложения раствора при длительности процесса 12 часов составила 49,95%, а при длительности 24 часа - 52,77%. Это обеспечило получение осадка гидроксида алюминия со средним диаметром частиц 4,97 мкм.Example 2 is similar to Example 1, but the highest heating temperature was 435 ± 15 ° C. According to the results of the analysis, the degree of decomposition of the solution with a process duration of 12 hours was 49.95%, and with a duration of 24 hours - 52.77%. This provided a precipitate of aluminum hydroxide with an average particle diameter of 4.97 μm.
Примеры 3 и 4Examples 3 and 4
Примеры 3 и 4 аналогичны Примерам 1 и 2, но температура наибольшего нагрева составила соответственно 530±15°C и 630±15°C. Полученные результаты сведены в таблицу 1.Examples 3 and 4 are similar to Examples 1 and 2, but the highest heating temperature was 530 ± 15 ° C and 630 ± 15 ° C, respectively. The results obtained are summarized in table 1.
Пример 5Example 5
Пример 5 аналогичен примеру 1, но затравка введена на декомпозицию в количестве, обеспечивающем ее концентрацию 20 г/л. По результатам анализа степень разложения раствора при длительности процесса 12 часов составила 54,79%, а при длительности 24 часа - 56,81%. Это обеспечило получение осадка гидроксида алюминия со средним диаметром частиц 3,77 мкм.Example 5 is similar to example 1, but the seed was introduced into decomposition in an amount providing its concentration of 20 g / l. According to the results of the analysis, the degree of solution decomposition with a process duration of 12 hours was 54.79%, and with a duration of 24 hours - 56.81%. This provided a precipitate of aluminum hydroxide with an average particle diameter of 3.77 μm.
Пример 6Example 6
Пример 6 аналогичен Примеру 1, но в качестве исходного материала для приготовления затравки использовался продукционный гидроксид алюминия, полученный при переработке нефелинового сырья со средним размером частиц 73 мкм, который подвергался нагреву путем внесения в муфельную печь LHT 08/17 NORBETERM (Германия) разогретую до температуры 350°C, а охлаждение выполнялось в режиме естественной конвекции окружающего воздуха при температуре лаборатории 20-25°C. По результатам анализа степень разложения раствора при длительности процесса 12 часов составила 53,14%, а при длительности 24 часа - 53,95%. Это обеспечило получение осадка гидроксида алюминия со средним диаметром частиц 2,95 мкм.Example 6 is similar to Example 1, but production aluminum seed hydroxide obtained by processing nepheline raw materials with an average particle size of 73 μm, which was heated by adding it to a muffle furnace LHT 08/17 NORBETERM (Germany), was heated to a temperature 350 ° C, and cooling was carried out in the mode of natural convection of ambient air at a laboratory temperature of 20-25 ° C. According to the results of the analysis, the degree of solution decomposition with a process duration of 12 hours was 53.14%, and with a duration of 24 hours - 53.95%. This provided a precipitate of aluminum hydroxide with an average particle diameter of 2.95 μm.
Примеры 7 и 8Examples 7 and 8
Примеры 7 и 8 аналогичны Примеру 6, но затравка введена на декомпозицию в количестве, обеспечивающем ее концентрацию соответственно 20 г/л и 50 г/л. Полученные результаты сведены в таблицу 1.Examples 7 and 8 are similar to Example 6, but the seed was introduced into the decomposition in an amount ensuring its concentration, respectively, 20 g / l and 50 g / l. The results obtained are summarized in table 1.
Пример 9Example 9
Пример 9 аналогичен примеру 6, но наибольшая температура нагрева составила 550°C. По результатам анализа степень разложения раствора при длительности процесса 12 часов составила 50,16%, а при длительности 24 часа - 50,85%. Это обеспечило получение осадка гидроксида алюминия со средним диаметром частиц 4,90 мкм.Example 9 is similar to example 6, but the highest heating temperature was 550 ° C. According to the results of the analysis, the degree of decomposition of the solution with a process duration of 12 hours was 50.16%, and with a duration of 24 hours - 50.85%. This provided a precipitate of aluminum hydroxide with an average particle diameter of 4.90 μm.
Экспериментально полученные результаты с использованием описанной методики позволяют установить, что степень разложения алюминатных растворов при времени разложения 24 часа составляет от 49,95% до 56,81%, что находится на уровне промышленных показателей декомпозиции для времени разложения 48 часов и более. При этом показатели разложения для длительности процесса 12 часов находятся в пределах от 49,15% до 54,79%, что позволяет говорить о завершении основного периода разложения алюминатных растворов в пределах этого времени с достижением достаточно высоких показателей по выходу конечного продукта. При этом средний диаметр частиц находится в диапазоне от 2,95 до 6,25 мкм, что удовлетворяет требованиям для производства антипиренов и ряда керамических материалов. Этот показатель в незначительной степени зависит от типа используемого гидроксида алюминия, в то время как количество затравочного материала и режим его термообработки отличаются более заметным влиянием на показатели процесса. Алюминатные растворы, образующиеся в ходе технологического процесса, по своему составу достаточно близки к оборотным растворам глиноземного производства, что делает возможным их повторное использование в соответствующих производственных циклах.The experimentally obtained results using the described method allow us to establish that the degree of decomposition of aluminate solutions at a decomposition time of 24 hours is from 49.95% to 56.81%, which is at the level of industrial decomposition indicators for a decomposition time of 48 hours or more. In this case, the decomposition indices for the process duration of 12 hours are in the range from 49.15% to 54.79%, which allows us to talk about the completion of the main period of decomposition of aluminate solutions within this time with achieving sufficiently high indices for the yield of the final product. Moreover, the average particle diameter is in the range from 2.95 to 6.25 microns, which meets the requirements for the production of flame retardants and a number of ceramic materials. This indicator slightly depends on the type of aluminum hydroxide used, while the amount of seed material and the mode of its heat treatment differ in a more noticeable effect on the process indicators. Aluminate solutions formed during the technological process are quite close in composition to working solutions of alumina production, which makes it possible to reuse them in the corresponding production cycles.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152571A RU2638847C1 (en) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Method of producing aluminium hydroxide |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016152571A RU2638847C1 (en) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Method of producing aluminium hydroxide |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2638847C1 true RU2638847C1 (en) | 2017-12-18 |
Family
ID=60718918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016152571A RU2638847C1 (en) | 2016-12-29 | 2016-12-29 | Method of producing aluminium hydroxide |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2638847C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2746660C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-04-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for producing highly dispersed bayerite |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4234559A (en) * | 1978-11-07 | 1980-11-18 | Swiss Aluminium Ltd. | Process for the manufacture of coarse aluminum hydroxide |
| US4617179A (en) * | 1984-11-22 | 1986-10-14 | Aluminium Pechiney | Process for effecting seeding in two phases for producing large-grain alumina |
| SU1763369A1 (en) * | 1990-01-12 | 1992-09-23 | Богословский Алюминиевый Завод | Method of aluminium hydroxide preparation |
| RU2175641C2 (en) * | 1997-07-08 | 2001-11-10 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Method of preparing aluminium hydroxide |
| RU2361815C1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Method of processing alumina-containing raw material |
| CN102976379A (en) * | 2012-12-01 | 2013-03-20 | 中南大学 | Method for crystal seed precipitation of sodium aluminate solution |
| RU2599295C2 (en) * | 2014-12-12 | 2016-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of decomposing aluminate solutions when processing nepheline raw material |
-
2016
- 2016-12-29 RU RU2016152571A patent/RU2638847C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4234559A (en) * | 1978-11-07 | 1980-11-18 | Swiss Aluminium Ltd. | Process for the manufacture of coarse aluminum hydroxide |
| US4617179A (en) * | 1984-11-22 | 1986-10-14 | Aluminium Pechiney | Process for effecting seeding in two phases for producing large-grain alumina |
| SU1763369A1 (en) * | 1990-01-12 | 1992-09-23 | Богословский Алюминиевый Завод | Method of aluminium hydroxide preparation |
| RU2175641C2 (en) * | 1997-07-08 | 2001-11-10 | Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Method of preparing aluminium hydroxide |
| RU2361815C1 (en) * | 2007-12-03 | 2009-07-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский государственный технический университет-УПИ" | Method of processing alumina-containing raw material |
| CN102976379A (en) * | 2012-12-01 | 2013-03-20 | 中南大学 | Method for crystal seed precipitation of sodium aluminate solution |
| RU2599295C2 (en) * | 2014-12-12 | 2016-10-10 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" | Method of decomposing aluminate solutions when processing nepheline raw material |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2746660C1 (en) * | 2020-10-20 | 2021-04-19 | Общество с ограниченной ответственностью "Объединенная Компания РУСАЛ Инженерно-технологический центр" | Method for producing highly dispersed bayerite |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3120426A (en) | Process for the production of aragonite crystals | |
| KR102090348B1 (en) | System and method for rare earths extraction | |
| CN106115751B (en) | A kind of method that utilization two-part acid reaction method extracts aluminum oxide | |
| CN109790045B (en) | Method for producing smelting-grade aluminum oxide (embodiment mode) | |
| Pan et al. | Pre-desilication and digestion of gibbsitic bauxite with lime in sodium aluminate liquor | |
| US4474736A (en) | Treatment of aluminous materials | |
| Wu et al. | Dissolution kinetics and removal mechanism of kaolinite in diasporic bauxite in alkali solution at atmospheric pressure | |
| EP3167085A1 (en) | Extraction of products from titanium-bearing minerals | |
| RU2638847C1 (en) | Method of producing aluminium hydroxide | |
| RU2612288C1 (en) | Method of decomposing aluminate solutions | |
| Li et al. | Precipitating sandy aluminium hydroxide from sodium aluminate solution by the neutralization of sodium bicarbonate | |
| CN111315688A (en) | Bauxite processing method | |
| RU2599295C2 (en) | Method of decomposing aluminate solutions when processing nepheline raw material | |
| RU2609478C1 (en) | Method of processing spent lining of aluminium electrolytic cell | |
| RU2198842C2 (en) | Method of magnesium oxide producing | |
| JP2007523815A (en) | Low organic carbon content aluminum hydroxide produced by the buyer method | |
| RU2544554C2 (en) | Method of obtaining aluminium oxychlorides | |
| RU2302375C2 (en) | Method of the chemical reprocessing of the ash-and-slag materials with production of silicon dioxide and aluminum oxide | |
| RU2302995C1 (en) | Method of purification of the aluminate solutions from the impurities | |
| CN103038174B (en) | Process for recovery of alumina using tricalcium aluminate | |
| Yan et al. | Dissolution kinetics and removal mechanism of kaolinite in diasporic bauxite in alkali solution at atmospheric pressure | |
| RU2750429C1 (en) | Method for obtaining magnetite | |
| Mahmoodian et al. | Experimental Study of Pollutant Removal Chemical Techniques in the Bayer Process | |
| RU2808415C1 (en) | Method for producing sodium-calcium silicate | |
| Zhang et al. | Crystallization of gibbsite from synthetic chromate leaching solution in sub-molten salt process |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20191230 |