SU42889A1

SU42889A1 - Method for the production of alumina, sodium carbonate and hydrochloric acid

Info

Publication number: SU42889A1
Application number: SU29674A
Authority: SU
Inventors: Кеог Л.Р.
Original assignee: Н.Д. Гаро
Filing date: 1928-07-02
Publication date: 1935-04-30

Description

Изобретение касаетс известного способа одновременного получени глинозема , сол ной кислоты и углекислого натри путем растворени содержащих глинозем материалов в серной кислоте и обработки сернокислого алюмини хлористым натрием, а также окончательной обработки алюмината натри двуокисью углерода.The invention relates to a known method for the simultaneous production of alumina, hydrochloric acid and sodium carbonate by dissolving materials containing alumina in sulfuric acid and treating aluminum sulphate with sodium chloride, as well as the final treatment of sodium aluminate with carbon dioxide.

В предлагаемом способе обожженные глин ные брикеты ввод тс через равные промежутки времени в специально сконструированную башню, где стру холодной воды непрерывно орошает их сверху, а снизу пускаетс гор чий пар, воздух, серный ангидрид, сернистый ангидрид и окислы азота с другими топочными газами . Эта обработка приводит к обогащению брикетов сернокислым алюминием и безводным кремнеземом. Брикеты остаютс в башне в продолжение трех или четырех дней и затем выщелачиваютс в воде, содержащей серную ксслоту, образу концентрированный раствор сернокислого алюмини . Этот раствор пропускаетс через гор чую топку, где он сперва обезвоживаетс , а потом частично разлагаетс , образу вещество.следующей формулы: Л12Оз.5Оз. Эта реакци дает SOo. Соединение Al Os-SOs представл ет собой сухую, пористую, рыхлую, немногоIn the proposed method, calcined clay briquettes are introduced at regular intervals into a specially designed tower, where a stream of cold water continuously irrigates them from above, and hot steam, air, sulfuric anhydride, sulfur dioxide and nitrogen oxides with other flue gases are blown from below. This treatment leads to the enrichment of briquettes with aluminum sulphate and anhydrous silica. The briquettes remain in the tower for three or four days and then are leached in water containing sulfuric acid to form a concentrated solution of aluminum sulphate. This solution is passed through a hot firebox, where it is first dehydrated and then partially decomposed to form a substance. The following formula: Л12Оз.5Оз. This reaction gives SOo. The Al Os-SOs compound is a dry, porous, friable, slightly

гигроскопическую массу, легко оораоатываемую в брикеты. Она смешиваетс с хлористым натрием, каменным углем и небольшим количеством воды и формуетс в брикеты, которые загружаютс В железный цилиндр, нагреваемый до 300 и подвергаемый снизу действию пара, благодар чему образуетс сол на кислота согласно следующему уравнению:hygroscopic mass, easily oraoatyvuyu in briquettes. It is mixed with sodium chloride, bituminous coal and a small amount of water and formed into briquettes that are loaded into an iron cylinder heated to 300 and subjected to steam from below, thereby forming hydrochloric acid according to the following equation:

AloOa.SOs + NaCi + НгО NaoSO4 + 2NC1 + LOsAloOa.SOs + NaCi + NgO NaoSO4 + 2NC1 + LOs

Брикеты, состо щие главным образом из AIjOo и некоторого количества сернокислого натри и угл , загружаютс во вращающуюс нагревательную печь, где они нагреваютс до красного калени . Имеющийс углерод переводит сернокислый натрий в сернистый натрий, согласно следующему уравнению:Briquettes, consisting mainly of AIjOo and some sodium sulphate and coal, are loaded into a rotary heating furnace, where they are heated to red hot. The available carbon converts the sodium sulphate to sodium sulphide, according to the following equation:

Na.SO, -f 2С NajS + 2СО2Na.SO, -f 2C NajS + 2CO2

Брикеты остаютс в печи дл дальнейшего нагревани до более высокой температуры, и при помощи перегретого пара образуетс алюминат натри по следующему уравнению:The briquettes remain in the oven for further heating to a higher temperature, and using superheated steam, sodium aluminate is formed according to the following equation:

Р.1.Оз-|-Ма.5-{-Н:О ДЬО.-, NajO-j-H.SР.1.Оз- | -Ма.5 - {- Н: О ДЬО.-, NajO-j-H.S

Расплавленна масса алюмината натри выщелачиваетс дл образовани раствора алюмината,, натри , который обрабатываетс углекислым газом по следующему уравнению:The molten mass of sodium aluminate is leached to form a solution of aluminate, sodium, which is treated with carbon dioxide according to the following equation:

ftljO, Na,O-)-GO2 +-ЗН2О 2А(рН-)з- Ма2СОзftljO, Na, O -) - GO2 + -ZH2O 2A (pH-) s-Ma2COz

Гидрат окиси алюмини обжигаетс дл получени чистого алюмини .The alumina hydrate is burned to produce pure aluminum.

Предлагаемый способ по сн етс чертежом , где фиг. 1 изображает устройство сбоку с частичным разрезом печи и специально сконструированной башни; фиг. 2-боковой вид печи, также снабженной башней нормальной конструкции, соедин ющейс с р дом конденсаторов; фиг. 3-вертикальный продольный разрез железного цилиндра; фиг. 4-разрез по линии . 1; фиг. 5-вид сбоку сосудов дл выщелачивани и разрез сосуда дл осадка; фиг. б-то же, вид сверху; фиг. 7-вид спереди вращающейс нагревательной печи; фиг. 8-разрез газоочистител .The proposed method is illustrated in the drawing, where FIG. 1 shows a side view of the device with a partial section of the furnace and a specially designed tower; FIG. 2 is a side view of a furnace, also provided with a tower of normal construction, connected to a series of capacitors; FIG. 3-vertical longitudinal section of the iron cylinder; FIG. 4-section along the line. one; FIG. 5 is a side view of the leaching vessels and the incision of the sediment vessel; FIG. bb, top view; FIG. 7 is a front view of a rotary heating furnace; FIG. 8-section gas scrubber.

Глина формуетс в брикеты, высушиваетс и слабо обжигаетс . Обожженна глина обрабатываетс серной кислотой до образовани раствора сернокислого алюмини . Реакци может быть изображена следующим образом:Clay is molded into briquettes, dried and poorly fired. Calcined clay is treated with sulfuric acid to form a solution of aluminum sulphate. The reaction can be depicted as follows:

f,Q ЗЗЮг 2H,0 + H,S04 RlalSOOs 1бНгО + 351О2 Ч-НзО при этом также будут образовыватьс сернокисла известь, жженна магнези , железо saiiHCHoe и окисное и т. д. Если услови протекани процесса правильные , то кремнезем будет обезвоживатьс под действием тепла, серной кислоты и серного ангидрида.f, Q S3R2H, 0 + H, S04 RlalSOOs 1bNgO + 351О2 H-H3O will also form lithium sulphate, burnt magnesia, iron saiiHCHoe and oxide, etc. If the conditions of the process are correct, then it will disinfect you. heat, sulfuric acid and sulfuric anhydride.

Эта обработка глины может быть осуществлена различными пут ми при пульверизации глины и при кип чении ее с разбавленной серной кислотой, вз той Б избытке.This clay treatment can be carried out in various ways by spraying the clay and boiling it with dilute sulfuric acid, taking excess.

Брикеты загружаютс в больших количествах в специально сконструированную башню 70 (фиг. 1) с отверстием 7/, через которое ввод тс новые брикеты через определенные промежутки времени , обработанные же брикеты удал ютс снизу. На зершине башни стру 9 холодной воды непрерывно орошает загрузку брикетированной глины, а снизу через решетку 72 непрерывно впускаютс гор чий пар, воздух, серный ангидрит , сернистый ангидрит и окислы азота с большим или меньшим- количеством топочных газов из топки 75. Эти газы прот гиваютс через башню при помощи эксгаустора J4. Серна и азотна кислота поглощаютс водой и глиной, в то врем как больша часть углекислого газа и азота проходит через эксгаустор .The briquettes are loaded in large quantities into a specially designed tower 70 (Fig. 1) with an opening 7 /, through which new briquettes are introduced at regular intervals, while the processed briquettes are removed from the bottom. At the top of the tower, the cold water jet 9 continuously irrigates the briquetted clay load, and hot steam, air, sulfuric anhydrite, sulfurous anhydrite and nitrogen oxides with more or less flue gases from the furnace 75 are continuously injected through the bottom of the grill 72. These gases are drawn through the tower with the help of the J4. Sulfuric acid and nitric acid are absorbed by water and clay, while most of the carbon dioxide and nitrogen passes through the exhauster.

Вверху холодна вода поглощает всю серную и азотную кислоту, не захваченную внизу, и полученный раствор поглощаетс глиной. По мере погружени массы раствор концентрируетс и обогреваетс , причем серна кислота действует на глину, а азотна кислота остаетс дл последующего действи ; пар сгущаетс наверху.Above, the cold water absorbs all the sulfuric and nitric acid not trapped in the bottom, and the resulting solution is absorbed in the clay. As the mass sinks, the solution is concentrated and heated, with the sulfuric acid acting on the clay, and the nitric acid remains for subsequent action; steam thickens above.

Серна кислота, котора всегда имеетс в избытке, раствор ет глину под действием увеличивающейс температуры; ниже высока температура и свободный ЗОз и избыток HgSOi обезвоживают кремнезем, а у основани башни температура так регулируетс , чтобы завершить этот процесс без растворени образованного сернокислого алюмини ; таким образом брикеты перемещаютс к основанию башни насыщенными сернокислыми сол ми, но с обезвоженным кремнеземом .Sulfuric acid, which is always in excess, dissolves the clay under the effect of increasing temperature; the temperature is high and the free ZOZ and the excess HgSOi dehydrate the silica, and the temperature at the base of the tower is adjusted to complete this process without dissolving the aluminum sulphate formed; In this way, the briquettes are moved to the base of the tower with saturated sulphate salts, but with dehydrated silica.

Брикеты остаютс в башне три или четыре дн , после чего они выщелачиваютс в гор чей воде, подкисленной серной кислотой. Этот раствор концентрируетс при прохождении через р д выщелачивающих сосудов 77 (фиг. 5 и 6), в последнем из которых наход тс свежие брикеты, в то врем как свежа гор ча подкисленна вода направл етс в сосуд, содержащий осадки выщелачивани . Этот концентрат и последующий концентрат под действием теплоты топок выдел ют из раствора много сернокислой извести, если она образуетс в процессе обработки. Сильно концентрированный раствор сернокислого алюмини , получающийс беспрерывно и содержащий сернокислые соли железа и, возможно , магни , поступает небольшой беспрерывной струей в гор чий приемник 75 печи 7Р, где он сперва обезвоживаетс , а затем частично разлагаетс по уравнени м;The briquettes remain in the tower for three or four days, after which they are leached in hot water acidified with sulfuric acid. This solution is concentrated by passing through a series of leaching vessels 77 (Figs. 5 and 6), the latter of which contains fresh briquettes, while fresh hot acidified water is sent to a vessel containing precipitate leaching. This concentrate and the subsequent concentrate are exposed to a lot of lime sulphate from the solution under the action of the heat from the fires, if it is formed during processing. A strongly concentrated solution of aluminum sulphate, obtained continuously and containing iron sulfate salts and, possibly, magnesium, is fed in a small continuous stream to the hot receiver 75 of the 7P furnace, where it is first dehydrated and then partially decomposed by the equations;

AlsCSOO, 16H,O R,(S04 + 16H,O Л1,(50,) 50з + 250зAlsCSOO, 16H, O R, (S04 + 16H, O L1, (50,) 50h + 250z

Пар и серный ангидрид с топочными газЗми проход т вверх по башне, как выше описано, где они восстанавливаютс и снова употребл ютс . Таким образом практически две трети серы тотчас же восстанавливаютс в виде 5Оз, а не SO, без какой-либо специальной установки или обработки, что вл етс очень важным моментом. Процесс заканчиваетс при красном накаливании; получающа с суха , пориста масса состава AlaOj 5Оз легко перерабатываетс в брикеты.Steam and sulfuric anhydride with flue gases pass through the tower, as described above, where they are reduced and reused. Thus, almost two-thirds of the sulfur is immediately recovered as 5Oz, and not SO, without any special installation or treatment, which is a very important point. The process ends with a red glow; the resulting dry, porous mass of AlaOj 5O3 composition is easily processed into briquettes.

Сернокислые соли кальци и магни остаютс неизменными в этой стадии, но сернокислые слои железа претерпевают изменени , аналогичные изменени м сернокислого алюмини .Sulfuric salts of calcium and magnesium remain unchanged at this stage, but the sulphate layers of iron undergo changes similar to those of aluminum sulphate.

Пориста масса SO, удал етс из печи и раздробл етс вместе с хлористым натрием и мелким углем в соответствующей пропорции; мелко раздробленна масса смешиваетс с достаточным количеством воды и формуетс в брикеты , которые скоро затвердевают под гигроскопическим действием AljOs SOj. Они нагружаютс в замкнутые железные цилиндры 15, нагреваютс при температуре около 300° и подвергаютс снизу действию пара, что вызывает немедленное выделение сол ной кислоты по следующей формуле:The porous mass of SO is removed from the furnace and crushed together with sodium chloride and fine coal in an appropriate proportion; the finely divided mass is mixed with a sufficient amount of water and molded into briquettes, which soon solidify under the hygroscopic effect of AljOs SOj. They are loaded into closed iron cylinders 15, heated at a temperature of about 300 ° C and subjected to steam underneath, which causes the immediate release of hydrochloric acid according to the following formula:

Л1,Оз SO3 + 2NaCl + MaoSOi -{- 2НС + .L1, Oz SO3 + 2NaCl + MaoSOi - {- 2HC +.

Сернокислое железо претерпевает аналогичное разложение, как и ЯЬОз 5Оз, уголь же и сернокислый кальций и магний остаютс неизмененными.Ferrous sulphate undergoes a similar decomposition, as does RH5O3, while coal and calcium sulphate and magnesium remain unchanged.

Кислота удал етс через трубку 7(5 и конденсируетс . Брикеты сжимаютс , но остаютс пористыми и могут хороша переносить дальнейшую обработку.The acid is removed through tube 7 (5 and condenses. The briquettes are compressed, but remain porous and may well tolerate further processing.

Обработанные таким образом брикеты состо т из небольшого количества угл , и т. д. и NaoS04. Они загружаютс во вращающуюс нагревательную печь 2Q, Б г оторой нагреваютс до красного калени . Углерод восстанавливает rSaoSOj по реакции Леблана, РезОз восстанавливаетс з Fe и СО, а Са5О4, если он имеетс , - в CaS. Сернокислый магний 3 значите. мере не восстанавливаетс . Двуокись углерода проходит вместе с топочными газами над печью и над вышеупом нутой башней, а затем прот гиваетс эксгаустором через башню и употребл етс дл осаждени глинозема с целью образовани раствора углекислого натри , как будет сказано ниже. Брикеты остаютс в нагревательной печи, где нагреваютс до высокой температуры , и через загрузку вводитс в небольшом количестве перегретый пар нормального давлени , что приводит к следующей важной реакции:The briquettes thus treated consist of a small amount of coal, etc., and NaoS04. They are loaded into a 2Q rotary heating furnace, Bg of the heats are heated to red heat. Carbon recovers rSaoSOj by Leblanc reaction, ReZoZ recovers from Fe and CO, and Ca5O4, if it exists, in CaS. Magnesium sulphate 3 mean. least restored. Carbon dioxide passes along with the flue gases above the furnace and above the above tower, and then is drawn by an exhauster through the tower and used to precipitate alumina to form a sodium carbonate solution, as will be discussed below. The briquettes remain in the heating furnace, where they are heated to a high temperature, and superheated normal pressure steam is introduced through the charge in a small amount, which leads to the following important reaction:

flbOs+Na.S-fН.,О ЛиО, - Na.O-fNjS.flbOs + Na.S-fН., О ЛО, - Na.O-fNjS.

Образуетс алюминат натри и освобождаетс сероводород, который сгорает в SOj и Н;О; эти газы вместе с образовавшимис парами SO, проход т с топочными газами поверх башни. Таким образом сера образует SOj, количество восстанавливаетс и снова примен етс в башне дл образовани сернокислого алюмини и т. п., без какойлибо специальной обработки.Sodium aluminate is formed and hydrogen sulfide is released, which burns in SOj and H; O; these gases, together with the resulting SO vapor, are carried with flue gases over the top of the tower. In this way, sulfur forms SOj, the amount is reduced and used again in the tower to form aluminum sulphate and the like, without any special treatment.

Металлическое железо, восстановленное углеродом, образует с HjS сернистое железо которое затем окисл етс в РезОз и SO, и сера таким образом получаетс вновь.Metallic iron reduced by carbon forms sulfurous iron with HjS, which is then oxidized to ReZoZ and SO, and sulfur is thus obtained again.

В печи остаетс расплавленна масса алюмината натри , содержаща примеси, напр. РеоОз, некоторое количество золь, угл , CaS и MgSOi (если он имеетс ). Эта масса удал етс , охлаждаетс и выщелачиваетс , причем алюминаты (и сернокислый магний, если он имеетс ) переход т в раствор а CaS, , уголь и зола остаютс нерастворенными. Алюминат натри и сернокислый магний вступают немедленно в растворе во взаимодействие , образу сернокислый натрий и .чарастворимый алюминат магни , и таким образом получаетс чистый раствор натриевой соли, который процеживаетс , концантрируетс и осаждаетс , как указано ниже.A melted mass of sodium aluminate, containing impurities, remains in the furnace, for example. PeoOz, some amount of sol, coal, CaS and MgSOi (if available). This mass is removed, cooled and leached, and the aluminates (and magnesium sulphate, if present) are dissolved in CaS solution, and the coal and ash remain undissolved. Sodium aluminate and magnesium sulphate immediately react in solution to form sodium sulphate and soluble magnesium aluminate, and a clear solution of sodium salt is obtained, which is filtered, concentrated and precipitated as indicated below.

Раствор алюмината натри обрабатываетс затем углекислым газол из башни вышеупом нутого эксгаустора, пропущенным через газоочиститель 21 дл удалени имеющегос в нем SO и т. п., глинозем таким образом осаждаетс , а сода образуетс а растворе по следующей форлтуле: flIsOs Na.,O + CO,+3H2O 2А1(ОН)з + Ма,СОз. Глинозем промываетс при процеживании, после чего может служить дл восстановлени в металл по электролитическому способу Галл или же может быть употреблен дл производства чистого сернокиаюго алюмини , примен емого в сульфидном способе. Предмет патента. 1.Способ производства глинозема, углекислого натри и сол ной кислоты из глины путем последовательного образовани сернокислого алюмини , сернокислого натри (обработкою углем и хлористым натрием и образованием сол ной кислоты), а также алюмината натри путем окончательной обработки последнего двуокисью углерода, отличающийс тем, что сернокислый алюминий получают путем воздействи на обожженные брикеты глины в башне направленного вниз потока холодвой воды и встречного потока вверх газов, содержащих окислы азота и серы, после чего сернокислый алюминий из брикетов раствор ют и обрабатывают дл испарени воды и частичного обезвоживани в печи, имеющей в качестве набойки пористый материал с целью получени легко растираемой и легко брикетируемой массы состава ДЬОз SO.,. 2.Прием выполнени способа по п. 1, отличающийс тем, что двуокись углерода дл превращени алюмината натри в углекислый натрий и глинозем получают подогреванием до высоких температур сухой пористой брикетированной массы flljOs SOs вместе с углеродом и: с хлористым натрием вне стадии, при которой образуетс сол на кислота,, с тем, чтобы сернокислый натрий переходил в сернистый натр, и образовалась двуокись углерода. отличающийс тем, что сухую пористую массу SOo брикетируют с небольшим количеством угл и хлористого натри и подогревают до температуры около 300° с доступом снизу пара, в цел х получени сол ной кислоты. отличающийс дальнейшим подогреванием и применением перегретого пара, с целью приведени глинозема и сернистого натри в реакцию с образованием алюмината натри и сероводорода и превращени имеющегос металлического железа в сульфид или в окись с образованием двуокиси серы, переход щей в триокись и служащей дл получени сернокислого алюмини из глины. и 2, отличающийс тем, что образовавшуюс двуокись углерода пропускают через башню, где производитс сернокислый алюминий, вместе с окислами серы и азота, а затем отвод т и очищают. тем, что газы из шахтной печи провод т через башню, дающую сернокислый алюминий. 3.Прием выполнени способа поп. 1, 4.Прием выполнени способа по п. 3, 5.Прием выполнени способа по пп. 1 6.Способ по п. 1, отличающийс The sodium aluminate solution is then treated with carbon dioxide gasol from the tower of the above-mentioned exhauster, passed through a scrubber 21 to remove the SO in it, etc., alumina is thus precipitated, and soda is formed in a solution according to the following formula: flIsOs Na., O + CO , + 3H2O 2A1 (OH) s + Ma, SOz. Alumina is washed during the sieving process, after which it can be used for reduction to the metal by the electrolytic method of Gaul, or it can be used to produce pure aluminum sulphide used in the sulphide method. The subject of the patent. 1. A method for producing alumina, sodium carbonate and hydrochloric acid from clay by successively forming aluminum sulphate, sodium sulphate (with coal and sodium chloride and forming hydrochloric acid), and sodium aluminate by final treatment with carbon dioxide, characterized in that aluminum sulphate is produced by acting on the baked clay briquettes in the tower of the downward flow of cold water and upward flow of gases containing oxides of nitrogen and sulfur, after briquettes of aluminum sulphate was dissolved and treated for evaporation of water and partial dewatering in a furnace having taps as the porous material to obtain easily and readily triturated briquetted DOz composition weight SO.,. 2. A method according to claim 1, wherein carbon dioxide to convert sodium aluminate to sodium carbonate and alumina is obtained by heating to high temperatures dry porous briquetted flljOs SOs together with carbon and: with sodium chloride at the stage at which hydrochloric acid, so that sodium sulfate is converted to sodium sulphide, and carbon dioxide is formed. characterized in that the dry porous mass of SOo is briquetted with a small amount of coal and sodium chloride and heated to a temperature of about 300 ° with access from the bottom of the steam in order to produce hydrochloric acid. characterized by further preheating and use of superheated steam to bring alumina and sodium sulphide into reaction to form sodium aluminate and hydrogen sulphide and convert the existing metallic iron to sulphide or oxide to form sulfur dioxide, which is converted to trioxide and is used to produce aluminum sulphate from clay . and 2, characterized in that the carbon dioxide formed is passed through a tower, where aluminum sulphate is produced, together with oxides of sulfur and nitrogen, and then removed and purified. in that the gases from the shaft furnace are conducted through a tower giving aluminum sulphate. 3. Acceptance of the pop method. 1, 4. Acceptance of the method of claim 3, 5. Acceptance of the method of paragraphs. 1 6. The method according to claim 1, which is different

нг 3ng 3

1one

J (J (

I I

1ИГ. 21G 2

,,,,, , ,.4 -j,jJJ ,,,,,,,,,, .4 -j, jJJ ,,,

i r ./ |Д, .t -si r ./ | D, .t -s

IL..,.,J .( ,-ff .F ХоУ -./.kIL ..,., J. (, -Ff .F HOW -./.k

S патенту ин-ца Но Д. Гаро Ks 428S patent of the In-tsa But D. Garo Ks 428

фиг. 8FIG. eight

.V .V

fTfT

j j

iLX-4siLX-4s