RU2805533C1 - Method for complex processing of gas cleaning solutions in aluminum production - Google Patents

Method for complex processing of gas cleaning solutions in aluminum production Download PDF

Info

Publication number
RU2805533C1
RU2805533C1 RU2022132680A RU2022132680A RU2805533C1 RU 2805533 C1 RU2805533 C1 RU 2805533C1 RU 2022132680 A RU2022132680 A RU 2022132680A RU 2022132680 A RU2022132680 A RU 2022132680A RU 2805533 C1 RU2805533 C1 RU 2805533C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
cryolite
aluminum
cake
concentrate
Prior art date
Application number
RU2022132680A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Дмитриевич Николаев
Татьяна Игоревна Сысоева
Виктор Викторович Кондратьев
Александр Алексеевич Немаров
Наталья Николаевна Брюханова
Юлия Игоревна Тарасова
Александр Евгеньевич Будяк
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр Энерго-ресурсосберегающие технологии"
ФГБУН Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр Энерго-ресурсосберегающие технологии", ФГБУН Институт геохимии им. А.П. Виноградова СО РАН filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-исследовательский центр Энерго-ресурсосберегающие технологии"
Application granted granted Critical
Publication of RU2805533C1 publication Critical patent/RU2805533C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemical technology.
SUBSTANCE: invention can be used for production of commercial products from aluminum production waste. In the method for complex processing of an aluminum production gas purification solution containing NaF, Na2CO3, NaHCO3 and Na2SO4, an aqueous solution of Al2(SO4)3 is added and the resulting solution is mixed, to which a flocculant is added, sedimentation and thickening of the solution are carried, the condensed solution is filtered under vacuum and separated into a cake of cryolite and aluminum hydroxide concentrate and a clarified Na2SO4 solution. The clarified Na2SO4 solution is evaporated and dried to obtain Na2SO4 crystals, and the cake of cryolite concentrate and aluminum hydroxide is dried at a temperature of 500-700°C. The cake of cryolite concentrate and aluminum hydroxide is fed into a drum drying oven, in which at a temperature of 500-700°C γ-modification of Al2O3 is obtained and crystallization moisture is removed until it takes up 1 wt.%.
EFFECT: it is possible to obtain commercial quality sodium sulfate and cryolite by acting on the gas cleaning solution with aluminum sulfate.
2 cl, 2 ex

Description

Предлагаемое изобретение относится к области производства алюминия и может быть использовано при регенерации фтора, содержащегося в отходящих газах алюминиевых электролизеров. Целью изобретения является получение сульфата натрия товарного качества и криолита действием на раствор газоочистки сульфатом алюминия.The present invention relates to the field of aluminum production and can be used for the regeneration of fluorine contained in the exhaust gases of aluminum electrolyzers. The purpose of the invention is to obtain commercial quality sodium sulfate and cryolite by acting on a gas purification solution with aluminum sulfate.

Изобретение относится к электролитическому производству алюминия и может быть использовано при регенерации фтора, содержащегося в отходящих газах алюминиевых электролизеров, с получением криолита и сульфата натрия товарного качества.The invention relates to the electrolytic production of aluminum and can be used for the regeneration of fluorine contained in the exhaust gases of aluminum electrolyzers to produce cryolite and sodium sulfate of commercial quality.

В настоящее время в процессе электролиза алюминия с отходящими фторсодержащими газами выделяется 100-300 мг/дм3 сернистого газа, который улавливается содовым раствором в системе мокрой газоочистки, окисляется до сульфатной формы и накапливается в растворах газоочистки.Currently, during the electrolysis of aluminum with fluorine-containing flue gases, 100-300 mg/dm 3 of sulfur dioxide is released, which is captured by a soda solution in a wet gas cleaning system, oxidized to the sulfate form and accumulated in gas cleaning solutions.

Вследствие накопления сульфата натрия в растворах, во-первых, происходит потеря фтористого натрия в аппаратах мокрой газоочистки, который выпадает в виде двойной соли NaF·Na2SO4 и удаляется со шламом, во-вторых, происходит потеря соды и фтора при сбрасывании маточных растворов на шламовые поля.Due to the accumulation of sodium sulfate in solutions, firstly, there is a loss of sodium fluoride in wet gas cleaning apparatus, which precipitates in the form of a double salt NaF Na 2 SO 4 and is removed with sludge, and secondly, there is a loss of soda and fluorine when discharging mother liquors to sludge fields.

Известен способ получения сульфата натрия из растворов, содержащих растворенные сульфат и карбонат натрия, путем охлаждения их до температуры от 0ºС - 20ºС (Патент США, N 3508884, кл. 23-З02, 1970).There is a known method for producing sodium sulfate from solutions containing dissolved sodium sulfate and carbonate by cooling them to a temperature from 0ºC to 20ºC (US Patent, N 3508884, class 23-Z02, 1970).

Недостатком данного способа является получение смеси двух солей, что ведет к потерям карбоната натрия, и невозможность использования получаемого осадка.The disadvantage of this method is that it produces a mixture of two salts, which leads to losses of sodium carbonate, and the impossibility of using the resulting precipitate.

Известен способ выделения сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия (Патент RU 2243938).There is a known method for isolating sodium sulfate from gas purification solutions for electrolytic aluminum production (Patent RU 2243938).

Способ выделения сульфата натрия из растворов электролитического производства алюминия включает насыщение раствора газоочистки сульфатом натрия, охлаждение полученного раствора охлаждающим агентом и отделение образовавшегося осадка. Охлаждение сульфатсодержащих растворов до t=8-12°C осуществляют в охлаждающих устройствах через стенку, а охлаждение до t=0--2°C осуществляют путем прямого контакта с охлаждающим агентом.A method for separating sodium sulfate from electrolytic aluminum production solutions involves saturating a gas purification solution with sodium sulfate, cooling the resulting solution with a cooling agent, and separating the resulting precipitate. Cooling of sulfate-containing solutions to t=8-12°C is carried out in cooling devices through the wall, and cooling to t=0--2°C is carried out by direct contact with the cooling agent.

Недостатком данного способа является применение охлаждающих устройств, затраты на оборудование, а также трудо- и энергозатраты.The disadvantage of this method is the use of cooling devices, equipment costs, as well as labor and energy costs.

Наиболее близким по технической сущности (Патент №2254293) является способ переработки содосульфатного раствора, получаемого после газоочистки отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия, включает очистку газа от серных окислов и фтористых соединений путем их орошения содосульфатным раствором в мокрых скрубберах, 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 95-105°С в течение 1,5-2,0 часов известковым молоком, вводимым в содосульфатный раствор из расчета стехиометрического связывания фтора, содержащегося в растворе, в CaF2. Очищенный от фтора содосульфатный раствор далее подвергают концентрирующей выпарке до достижения плотности упаренного раствора 1,37±0,02 г/л и выделяют из него в осадок сульфат натрия в виде беркеитовой соли путем введения в упаренный раствор карбонатной соды до достижения концентрации титруемой щелочи в маточном растворе 215-230 г/л Na2 O(т) 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. Изобретение позволяет обеспечить более полноеThe closest in technical essence (Patent No. 2254293) is a method for processing a sodosulfate solution obtained after gas purification of waste gases from electrolysis buildings in the production of aluminum, which includes purification of gas from sulfur oxides and fluoride compounds by sprinkling them with a sodosulfate solution in wet scrubbers, separation from the solution after gas purification the main amount of sodium fluoride in the form of cryolite. The sodosulfate solution, purified from cryolite, is additionally purified from sodium fluoride by treating it at 95-105°C for 1.5-2.0 hours with lime milk introduced into the sodosulfate solution based on the stoichiometric binding of fluorine contained in the solution to CaF 2 . The sodosulfate solution, purified from fluorine, is then subjected to concentrating evaporation until the density of the evaporated solution reaches 1.37±0.02 g/l and sodium sulfate is separated from it into a precipitate in the form of berkeite salt by introducing carbonate soda into the evaporated solution until the concentration of the titrated alkali in the mother liquor is reached solution of 215-230 g/l Na2 O(t) and the density of the solution in the suspension up to 1.35±0.02 g/l when stirring the suspension at a temperature of 95-100°C for 30-40 minutes. The invention allows for more complete

извлечение сульфата натрия из упаренного содосульфатного раствора в виде беркеитовой соли, очищенной от фтористого натрия.extraction of sodium sulfate from evaporated sodium sulfate solution in the form of berkeite salt purified from sodium fluoride.

К недостаткам этого способа относится использование электроэнергии на нагревание, неполное извлечение сульфата натрия и невозможность использования фтористого кальция.The disadvantages of this method include the use of electricity for heating, incomplete extraction of sodium sulfate and the inability to use calcium fluoride.

Целью предлагаемого изобретения является получение сульфата натрия товарного качества и криолита.The purpose of the present invention is to obtain commercial quality sodium sulfate and cryolite.

Способ комплексной переработки раствора газоочистки алюминиевого производства, содержащего NaF, Na2CO3, NaHCO3 и Na2SO4, отличающийся тем, что добавляют водный раствор Al2(SO4)3 и производят перемешивание полученного раствора, в который добавляют флокулянт, производят отстаивание и сгущение раствора, сгущенный раствор фильтруют под вакуумом и разделяют на кек концентрата криолита и гидроокиси алюминия и осветленный раствор Na2SO4, при этом осветленный раствор Na2SO4 выпаривают и сушат до получения кристаллов Na2SO4, а кек концентрата криолита и гидроокиси алюминия сушат при температуре 500-700°С.A method for complex processing of an aluminum production gas purification solution containing NaF, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 and Na 2 SO 4 , characterized in that an aqueous solution of Al 2 (SO 4 ) 3 is added and the resulting solution is mixed, to which a flocculant is added, produced settling and thickening of the solution, the condensed solution is filtered under vacuum and divided into a cake of cryolite and aluminum hydroxide concentrate and a clarified solution of Na 2 SO 4 , while the clarified solution of Na 2 SO 4 is evaporated and dried to obtain Na 2 SO 4 crystals, and the cake of cryolite concentrate and aluminum hydroxides are dried at a temperature of 500-700°C.

Кек концентрата криолита и гидроокиси алюминия подают в барабанную сушильную печь, в которой при температуре 500-700°С получают γ-модификацию Al2O3 и удаляют кристаллизационную влагу до 1 мас.%.The cake of cryolite and aluminum hydroxide concentrate is fed into a drum drying oven, in which, at a temperature of 500-700°C, the γ-modification of Al 2 O 3 is obtained and crystallization moisture is removed up to 1 wt.%.

Поставленная цель достигается тем, что в способе выделения сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия, состоящих из сульфатов, бикарбонатов, карбонатов и фторидов натрия, применяется в качестве осадителя, сульфат алюминия.This goal is achieved by the fact that in the method of isolating sodium sulfate from gas purification solutions of electrolytic aluminum production, consisting of sulfates, bicarbonates, carbonates and sodium fluorides, aluminum sulfate is used as a precipitant.

К содосульфатному раствору, получаемому после выделения из раствора после газоочистки основного количества фтористого натрия в виде криолита, добавляется сульфат алюминия, согласно стехиометрии приведенных ниже реакций (согласно данных анализа раствора газоочистки) (реакции 1- 3).Aluminum sulfate is added to the sodosulfate solution obtained after separation of the main amount of sodium fluoride in the form of cryolite from the solution after gas purification, according to the stoichiometry of the reactions below (according to the analysis of the gas purification solution) (reactions 1-3).

Сульфат алюминия связывает в нерастворимые соединения, фторид натрия, карбонат и бикарбонат натрия.Aluminum sulfate binds into insoluble compounds, sodium fluoride, sodium carbonate and sodium bicarbonate.

Al(OH)3 при взаимодействии с фторидом натрия образует криолит и гидроокись натрия, которая взаимодействуя с углекислым газом вновь образует карбонат натрия, который можно использовать.Al(OH) 3 , when interacting with sodium fluoride, forms cryolite and sodium hydroxide, which, interacting with carbon dioxide, again forms sodium carbonate, which can be used.

При проведении опытов происходит вспенивание, после отстаивания получается молочная взвесь, для осаждения которой применяли флокулянт. Взвесь отстаивали сутки. Осадок получился рыхлый. Отделяли раствор от осадка декантацией. Раствор выпаривали. Сухой остаток после выпаривания состоял из 100% Na2SO4, (разных модификаций). Осадок после декантации состоит из криолита и гидроокиси алюминия, которая при температуре вышеDuring the experiments, foaming occurs; after settling, a milk suspension is obtained, for the sedimentation of which a flocculant was used. The suspension was left for a day. The sediment turned out to be loose. The solution was separated from the precipitate by decantation. The solution was evaporated. The dry residue after evaporation consisted of 100% Na 2 SO 4 (various modifications). The sediment after decantation consists of cryolite and aluminum hydroxide, which at temperatures above

600ºС разлагается на глинозем и воду. Криолит и глинозем снова возвращаются в производство.600ºС decomposes into alumina and water. Cryolite and alumina are coming back into production.

Пример1.Example 1.

Раствор газоочистки алюминиевого производства был со следующими концентрациями растворенных компонентов: 7,5 кг/м3 NaF, 120,0 кг/м3 Na2SO4, 10,0 кг/м3 Na2CO3, 25,0 кг/м3 NaHCO3.The aluminum production gas purification solution had the following concentrations of dissolved components: 7.5 kg/m 3 NaF, 120.0 kg/m 3 Na 2 SO 4 , 10.0 kg/m 3 Na 2 CO 3 , 25.0 kg/m 3 NaHCO 3 .

Раствор сульфата алюминия был взят с концентрацией 37,89 кг/м3.A solution of aluminum sulfate was taken with a concentration of 37.89 kg/ m3 .

1 дм3 раствора газоочистки алюминиевого производства смешивался с 1 дм3 раствора сульфата алюминия при температуре 25-35 ºС. В полученную смесь растворов был добавлен раствор флокулянта «Магнофлок» из расчета 50 г на кубометр смеси растворов. Производилось отстаивание и сгущение. Сгущенный раствор фильтровался под вакуумом и разделялся на кек концентрата криолита и гидроокиси алюминия и осветленный раствор Na2SO4. Кек криолита и гидроокиси алюминия сушился в печи при температуре 500-700ºС. Осветленный раствор Na2SO4 выпаривался до получения кристаллов Na2SO4.1 dm 3 of aluminum production gas purification solution was mixed with 1 dm 3 of aluminum sulfate solution at a temperature of 25-35 ºС. A solution of Magnofloc flocculant was added to the resulting solution mixture at the rate of 50 g per cubic meter of the solution mixture. Settling and thickening were carried out. The condensed solution was filtered under vacuum and separated into a cake of cryolite and aluminum hydroxide concentrate and a clarified Na 2 SO 4 solution. The cake of cryolite and aluminum hydroxide was dried in an oven at a temperature of 500-700ºC. The clarified Na 2 SO 4 solution was evaporated until Na 2 SO 4 crystals were obtained.

В результате было получено: 167,22 г Na2SO4 и 17,63 г Na3AlF6 + Al2O3. Была получена некоторая невязка 15,54 г, обусловленная выделением углекислого газа при взаимодействии компонентов.The result was: 167.22 g of Na 2 SO 4 and 17.63 g of Na 3 AlF 6 + Al 2 O 3 . A certain discrepancy of 15.54 g was obtained, due to the release of carbon dioxide during the interaction of the components.

Пример2.Example 2.

При таких же концентрациях компонентов в растворах и объемах смешивания, что и в предыдущем примере, использовался флокулянт. «Alklar». В результате было получено: 168, 53 г Na2SO4 и 17,3 г Na3AlF6 + Al2O3.At the same concentrations of components in solutions and mixing volumes as in the previous example, a flocculant was used. "Alklar." As a result, 168.53 g of Na 2 SO 4 and 17.3 g of Na 3 AlF 6 + Al 2 O 3 were obtained.

Предварительная технико-экономическая оценка получения продукта, соответствующего ГОСТ 6318-77 показывает, что прибыль на каждую тонну продукции (сульфата натрия) составит:A preliminary technical and economic assessment of obtaining a product that complies with GOST 6318-77 shows that the profit for each ton of product (sodium sulfate) will be:

- от реализации сульфата натрия 2,526 тыс. руб. - from the sale of sodium sulfate 2,526 thousand rubles.

- от реализации криолита 1,5 тыс. руб. - from the sale of cryolite 1.5 thousand rubles.

- от реализации глинозема 0,52 тыс. руб.- from the sale of alumina 0.52 thousand rubles.

Всего: 2,526 + 1,5 + 0,52 = 4,546 тыс. руб. Total: 2.526 + 1.5 + 0.52 = 4.546 thousand rubles.

Claims (2)

1. Способ комплексной переработки раствора газоочистки алюминиевого производства, содержащего NaF, Na2CO3, NaHCO3 и Na2SO4, отличающийся тем, что добавляют водный раствор Al2(SO4)3 и производят перемешивание полученного раствора, в который добавляют флокулянт, производят отстаивание и сгущение раствора, сгущенный раствор фильтруют под вакуумом и разделяют на кек концентрата криолита и гидроокиси алюминия и осветленный раствор Na2SO4, при этом осветленный раствор Na2SO4 выпаривают и сушат до получения кристаллов Na2SO4, а кек концентрата криолита и гидроокиси алюминия сушат при температуре 500-700°С.1. A method for complex processing of an aluminum production gas purification solution containing NaF, Na 2 CO 3 , NaHCO 3 and Na 2 SO 4 , characterized in that an aqueous solution of Al 2 (SO 4 ) 3 is added and the resulting solution is mixed, to which a flocculant is added , the solution is settled and thickened, the condensed solution is filtered under vacuum and separated into a cake of cryolite and aluminum hydroxide concentrate and a clarified Na 2 SO 4 solution, while the clarified Na 2 SO 4 solution is evaporated and dried until Na 2 SO 4 crystals are obtained, and the cake cryolite concentrate and aluminum hydroxide are dried at a temperature of 500-700°C. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кек концентрата криолита и гидроокиси алюминия подают в барабанную сушильную печь, в которой при температуре 500-700°С получают γ-модификацию Al2O3 и удаляют кристаллизационную влагу до 1 мас.%.2. The method according to claim 1, characterized in that the cake of cryolite concentrate and aluminum hydroxide is fed into a drum drying oven, in which, at a temperature of 500-700°C, the γ-modification of Al 2 O 3 is obtained and crystallization moisture is removed up to 1 wt.% .
RU2022132680A 2022-12-14 Method for complex processing of gas cleaning solutions in aluminum production RU2805533C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2805533C1 true RU2805533C1 (en) 2023-10-18

Family

ID=

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU379539A1 (en) * 1971-04-03 1973-04-20 METHOD OF OBTAINING CRYOLITE
RU2064891C1 (en) * 1994-08-08 1996-08-10 Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод" Method of sodium sulfate isolation from scrubbing solution of electrolytical aluminium production
RU2092439C1 (en) * 1995-08-09 1997-10-10 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Method of treatment of fluorine containing aluminium production waste by electrolysis
RU2254293C2 (en) * 2003-05-05 2005-06-20 Открытое акционерное общество "ВСЕРОССИЙСКИЙ АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВЫЙ ИНСТИТУТ" ОАО "ВАМИ" Method of processing of sodium sulfate solution produced after a gas purification of the electrolysis bodies at aluminum production
RU2462418C1 (en) * 2011-06-07 2012-09-27 Эдвард Петрович Ржечицкий Method of producing aluminium fluoride

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU379539A1 (en) * 1971-04-03 1973-04-20 METHOD OF OBTAINING CRYOLITE
RU2064891C1 (en) * 1994-08-08 1996-08-10 Акционерное общество открытого типа "Братский алюминиевый завод" Method of sodium sulfate isolation from scrubbing solution of electrolytical aluminium production
RU2092439C1 (en) * 1995-08-09 1997-10-10 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Method of treatment of fluorine containing aluminium production waste by electrolysis
RU2254293C2 (en) * 2003-05-05 2005-06-20 Открытое акционерное общество "ВСЕРОССИЙСКИЙ АЛЮМИНИЕВО-МАГНИЕВЫЙ ИНСТИТУТ" ОАО "ВАМИ" Method of processing of sodium sulfate solution produced after a gas purification of the electrolysis bodies at aluminum production
RU2462418C1 (en) * 2011-06-07 2012-09-27 Эдвард Петрович Ржечицкий Method of producing aluminium fluoride

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2713360C2 (en) Method of producing lithium hydroxide monohydrate from brines
CN102432046B (en) Utilization method of chloride type salt lake brine
US4308244A (en) Process for producing fluorine compounds and amorphous silica
RU2805533C1 (en) Method for complex processing of gas cleaning solutions in aluminum production
EP0439636A1 (en) Alkali metal (hydrogen) carbonate production process
RU2363525C1 (en) Method for wet cleaning of waste gas from pot rooms of aluminium production
RU2627431C1 (en) Method for producing calcium fluoride from fluorocarbon-containing waste of aluminium production
RU2742987C1 (en) Method for defluorination and isolation of anhydrous sodium sulphate from working gas cleaning solutions of aluminum electrolysers
RU2621334C1 (en) Wet scrubbing method of potroom exit gases of aluminium production
RU2316473C1 (en) Method for separating anhydrous sodium sulfate from return solutions of gas scrubbing of aluminum cells
RU2624570C1 (en) Method of processing of sodium-fluorine-carbon-containing waste of electrolytic production of aluminium
RU2560359C2 (en) Calcification method of producing lithium carbonate from lithium-bearing material
US357824A (en) Josef hawliczek
RU2487082C1 (en) Method of producing calcium fluoride
RU2283283C1 (en) Process of producing h-purity lithium carbonate from lithium-bearing chloride brines
SU789392A1 (en) Method of processing fluorine-containing wastes of aluminium production
RU2030486C1 (en) Method for regeneration of fluorine from electrolysis- produced gases in aluminium industry
RU2769609C2 (en) Method for obtaining lithium hydroxide monohydrate of high purity from materials containing lithium salts
US3065051A (en) Process for the recovery of cryolite from waste gases and from the carbon bottom of an aluminum electrolytic furnace
SU945076A1 (en) Process for purifying phosphogypsum
RU2737659C1 (en) Method of producing magnesium chloride of hexavalent
RU2637694C2 (en) Method for obtaining calcium hypochlorite at integrated processing of natural polycomponent supersaturated brine of chloride calcium-magnesium type
SU929561A1 (en) Process for producing cryolite
RU2036840C1 (en) Method for production of cryolite
RU2003113095A (en) METHOD FOR PROCESSING SODIUM SULPHATE SOLUTION OBTAINED AFTER PURIFICATION OF GAS ELECTROLYZE CASES IN THE PRODUCTION OF ALUMINUM