Спосіб очищення алюмінатних розчинів

Изобретение относится к технологии получения глинозема из бокситов. Известны различные способы очистки алюминатных растворов через слой вспомогательных фильтровальных материалов. Общим недостатком известных способов является невозможность добиться высокой производительности фильтровального оборудования с получением необходимой степени очистки растворов от взвешенных частиц. Особенно трудно подобрать фильтровальный материал для очистки концентрированных алюминатных растворов при повышенных температурах. Так, например, при использовании в качестве вспомогательного фильтровального материала целлюлозы или ее смесей с перлитом а. с. № 874122, поливинилхлоридом а. с. № 1011179, пылью печей кальцинации а. с. № 993589 имеет место существенное загрязнение очищаемых алюминатных растворов органическими и другими примесями. Использование для очистки специально приготовленных материалов на основе извести (а. с. 1464427), являющихся инертными по отношению к алюминатным растворам, не позволяет получить удовлетворительную производительность фильтра, требует использования сложного фильтровального оборудования, ведет к существенным потерям оксида алюминия за счет связывания его в нерастворимый гидроалюминат кальция. Ηаиболее близки м по технической сущности и достигаемому эффекту является способ очистки алюминатных растворов, заключающийся в его пропускании через неподвижный или подвижный слой боксита моногидратного типа (заявка ФРГ № 1592186). Боксит моногидратного типа является практически инертной добавкой при очистке алюминатных растворов с концентрацией Nа2О 110-150 г/л и температуре до 105°С. Однако, несмотря на то, что компоненты моногидратного боксита (оксиды железа, алюминия) практически не растворяются в алюминатном растворе, подвергаемом очистке, при длительном контакте алюминатного раствора с бокситом на его поверхности возникают нарушения кристаллической решетки, способствующие выделению из алюминатного раствора оксида алюминия в форме гидроксида алюминия. При этом происходит лавинообразное нарастание затравочной активности фильтровального материала, интенсивное выделение на нем новых порций гидроксида алюминия и в итоге, забивка пор слоя и падение производительности фильтра. Это делает необходимым замену или регенерацию слоя и увеличивает потери оксида алюминия и каустика, уменьшает производительность фильтра. Целью предлагаемого изобретения является повышение производительности процесса и снижение потерь оксида алюминия. Поставленная цель достигается тем, что очистку алюминатных растворов осуществляют путем пропускания их через слой частиц боксита в смеси с оксидом, гидроксидом или карбонатом кальция в количестве 0,1-1,5 мас.% по СаО от веса сухого боксита. Проведенные исследования позволили установить, что введение в фильтровальный слой из боксита незначительных количеств Са, Са(ОН)гили СаСО3 позволяет уменьшить зарастание слоя частиц боксита гидроксидом алюминия в процессе очистки алюминатного раствора. Это вызвано тем, что ионы кальция сорбируются на поверхности частиц боксита в местах нарушения кристаллической решетки и тем самым препятствуют выделению на них гидроксида алюминия за счет подавления, возникающих активных центров. Максимальный эффект достигается, если количество вводимого в боксит оксида, гидроксида или карбоната кальция составляет 0,1-1,5 мас.% СаО от веса сухо го боксита. При уменьшении вводимого в боксит оксида, гидроксида или карбоната кальция меньше 0,1 мас.% от веса сухого боксита эффект практически не проявляется. При увеличении дозировки выше 1,5 мас.% производительность фильтра остается практически на достигнутом уровне и возрастают потери оксида алюминия. В отличие от известных способов установлено, "что добавка оксида, гидроксида или карбоната кальция к бокситу, используемому в качестве вспомогательного фильтровального материала при очистке алюминатных растворов, позволяет повысить производительность фильтра, снизить потери оксида алюминия, уменьшить расход каустика на регенерацию фильтровального слоя. Дополнительный поиск, проведенный по источникам, научно-технической информации, показал, что предлагаемая совокупность признаков не встречается ни в одном из известных решений, что позволяет сделать вывод о соответствии предлагаемого решения критерию "Существенные отличия". Пример 1 (по прототипу). Исследования проводили на промышленном песчаном фильтре. В качестве фильтровального материала использовали измельченный диаспоровый греческий боксит. Подвергали фильтрованию алюминатный раствор с концентрацией N820 175 г/л, АІ2 О3 160 г/л и температурой 102°С, содержащий 0,2-0,3 г/л взвешенных твердых частиц (в основном Fе2О3). Рабочий цикл фильтра состоял из следующи х операций: фильтрование 20 ч; удаление уловленных частиц шлама 1,5 ч; фильтрование 18,5 ч: удаление шлама 1,5 ч; фильтрование 17,5 ч: очистка каустиком 5 ч. В процессе фильтрования фиксировались: производительность фильтра по фильтрату; потери оксида алюминия; расход каустика на регенерацию. Всего было проведено 10 рабочих циклов. Определяли производительность фильтра, потери оксида алюминия, чистоту фильтрата, количество очисток каустиком и расход каустика. В контрольных опытах перед операцией фильтрования через боксит пропускали суспензию, содержащую гидроксид или карбонат кальция в количестве 5-10 г/л СаО, Суспензию готовили внесением обожженной извести в неотфильтрованный алюми-натный раствор. Продолжительность операции введения гидроксида кальция в слой боксита составляла в зависимости от концентрации СаО в исходной суспензии и дозировки 10-50 мин. Гидроксид кальция вводили в количестве, обеспечивающем его содержание в слое 0,05-1,55 мас.% по СаО от веса сухого боксита. В опыте по прототипу средняя производительность фильтра за полный рабочий цикл составила 116 м 3/ч, общее содержание оксида железа (растворимое и нерастворимое) 20 мг/л, расход каустика на регенерацию 13,5 кг Na2O/т АІ 2О 3, потери АІ2О 32,2%. В контрольном опыте вводили в слой боксита оксид кальция в количестве 0,8 мас.% от веса сухого боксита, что составило 670 кг на одну операцию фильтрования или 2000 кг на полный рабочий цикл. В контрольном опыте была зафиксирована следующая продолжительность отдельных операций: фильтрование 20 ч: удаление уловленных частиц 1,5 ч; фильтрование 20 ч; удаление уловленных частиц 1,5 ч; фильтрование 20 ч; очистка каустиком 2 ч, В контрольном опыте средняя за рабочий цикл продолжительность составила 125 м 3/ч, общее содержание оксида железа 12 мг/л. Средний расход каустика на регенерацию за 10 рабочих циклов составил 5,4 кг Na2О на 1τ АІ 2О3 . Дополнительный расход известен СаО 4,0 кг/т АІ 2О3 , потери АІ 2О 3 1,7%. Следовательно, по сравнению с прототипом производительность фильтра повысилась на 7,8%, потери АІ 2О 3 снизились на 0,5%, расход каустика на 8,1 кг/т и существенно уменьшилось содержание общего железа в фильтрате. Результаты опытов приведены в таблице. Способ позволяет, по сравнению с прототипом, повысить производительность фильтра на 5,2-8,9%, снизить потери АІ 2О3 на 0,3-0,5%, уменьшить расход каустика на регенерацию на 7,3-8,3 кг/т.