Спосіб одержання гідроксиду алюмінію

Изобретение относится к производству гидроксида алюминия, а конкретно к производству мелкодисперсного гидроксида алюминия из водных растворов алюмината натрия. Известен способ получения мелкодисперсного гидроксида алюминия [1], в котором процесс ведут в две стадии. На первой стадии алюминатный раствор нейтрализуют соляной кислотой, а образовавшийся при этом гидроксид алюминия используют в качестве затравки при разложении пересыщенного алюминатного раствора декомпозицией на второй стадии. В результате получают гидроксид алюминия со структурой гидроаргиллита, который используют для различных целей, например, для приготовления пигментов и т.д. В указанном способе получение затравочного гидроксида алюминия происходит в результате нейтрализации каустической щелочи алюминатного раствора. Образующийся при этом гидроксид алюминия характеризуется высокой дисперсностью и аморфной структурой частиц, что предполагает его высокую затравочную активность при разложении алюминатных растворов. Однако такой способ приготовления затравки возможен только при использовании специально приготовленных, не содержащих примесей алюминатных растворов. В противном случае образующийся гидроксид алюминия сорбирует примеси из раствора и его затравочная активность снижается. К тому же, при реализации указанного способа, из-за низких скоростей отстаивания и фильтрования, затравочный гидроксид алюминия подают на вторую стадию в виде суспензии. При этом все образовавшиеся на первой стадии соли попадают на вторую стадию, загрязняя основной продукт и циркулирующие в сфере производства растворы. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения мелкодисперсного гидроксида алюминия, в котором в качестве затравки используют гидроксид алюминия, измельченный до удельной поверхности >1 м2/г, при этом затравку вводят в алюминатный раствор в таком количестве, чтобы общая поверхность затравки составляла 40-150 м2/л [2]. Указанный способ позволяет получить химически чистую затравку, однако ее химическая и, следовательно, затравочная активность низкая, что делает необходимым использование значительных количеств затравки и высоких затрат энергии на ее приготовление. В основу изобретения положена задача разработать такой способ приготовления затравочного гидроксида алюминия, который обеспечил бы его высокую затравочную активность и химическую чистоту, что в конечном итоге приведет к снижению расхода материальных и энергетических ресурсов. Получение вышеизложенного технического результата обеспечивается тем, что в способе получения гидроксида алюминия, включающем измельчение затравочного гидроксида алюминия, смешение измельченной затравки с пересыщенным раствором, выдержку полученной суспензии при перемешивании, отделение выделившегося гидроксида алюминия от маточного раствора и его промывку, измельчение гидроксида алюминия осуществляют паром при температуре 120-250°С, полученную паропылевую суспензию конденсируют и сгущают до получения водной суспензии с содержанием твердого 50-300 г/л и ее вводят в пересыщенный раствор. При этом содержание оксида натрия в жидкой фазе суспензии поддерживают в пределах 0,05-5 г/л. Измельчение гидроксида алюминия паром при температуре 120-250°С Обеспечивает получение химически чистого гидроксида алюминия высокой затравочной активности. Исследования показали, что кристаллы измельченного таким образом гидроксида алюминия имеют на поверхности значительное количество трещин, сколов, выступов, которые имеют аморфную структуру. Указанное строение поверхности обуславливает ее высокую затравочную активность при использовании гидроксида алюминия в качестве затравки. Максимальный эффект достигается при температуре пара в размольной камере -120-150°С. При снижении температуры ниже 120°С химическая активность поверхности измельченного гидроксида алюминия такая же, как и при других способах измельчения. Повышение температуры выше 250°С практически не приводит к росту химической активности поверхности, однако растут затраты тепловой энергии на приготовление затравки. При содержании твердого в водной суспензии, полученной после конденсации паро-пылевой смеси, 50300 г/л затравочная активность суспензии максимальная. Уменьшение содержания твердого в суспензии ниже 50 г/л практически не сказывается на ее затравочной активности, однако в процессе вводится значительное количество воды, что требует дополнительных затрат на ее упаривание. При увеличении концентрации твердого в водной суспензии выше 300 г/л ее затравочная активность снижается. Это вызвано уменьшением химической активности поверхности кристаллов гидроксида алюминия за счет протекания между частицами реакций кислотно-основного типа. Содержание оксида натрия в жидкой фазе водной суспензии в пределах 0,05-5 г/л обеспечивает ее максимальную затравочную активность. Нижний предел концентрации ограничен содержанием внутрикристаллической щелочи в промытом гидроксиде алюминия, поступающем на измельчение. При повышении концентрации оксида натрия выше 5 г/л затравочная активность суспензии снижается за счет растворения аморфных структур поверхности затравки. Принципиальная аппаратурно-техноло-гическая схема процесса приведена на рисунке. Гидроксид алюминия из бункера 1 шнеком 2 подается в разгонные трубки струйной мельницы 3. В разгонных трубах гидроксид алюминия разгоняется паром высокого давления. Частицы встречных пучков сталкиваются, дробятся и выносятся паром в центробежный сепаратор 4. Крупные частицы возвращаются в мельницу на доразмол, а измельченные до нужной крупности выносятся в систему пылеулавливания 5. Паропылевой поток охлаждается, конденсируется, водная суспензия б сгущается в сгустителе 7, смешивается с пересыщенным алюминатным раствором 8 и поступает в реактор 9, где выдерживается при перемешивании. После выдержки гидроксид алюминия отделяется от маточного раствора на фильтре 10, промывается и отправляется потребителю. Сравнение данных многократных экспериментов дает основание утверждать, что измельчение гидроксида алюминия в струйной мельнице паром при температуре 120-250°С и последующем использовании водной суспензии измельченного материала, содержащей 50-300 г/л твердого в качестве затравки, позволяет повысить эффективность процесса и качество готового продукта за счет получения химически чистой затравки, обладающей высокой затравочной активностью. Промышленная применимость способа подтверждается нижеприведенными примерами практического осуществления. Πример 1.1 кг гидроксида алюминия со средним размером кристаллов 40 мкм измельчили паром в лабораторной струйной мельнице. Температура пара на входе в струйную мельницу составляла 160°С, давление - 7 ати. Температура в размольной камере- 140°С. Средний размер кристаллов после измельчения - 2,0 мкм. Измельченный гидроксид алюминия, вынесенный в виде паропылевой смеси, уловили в баромконденсаторе пленочного типа. Конденсацию пара производили подачей холодной воды в баромконденсатор. После конденсации паропылевого потока получили 10л суспензии, содержащей 100 г/л измельченного гидроксида алюминия и 0,4 г/л оксида натрия в жидкой фазе. -0,04 л водной суспензии смешали с 1 литром алюминатного раствора, содержащего, г/л: Nа2Оку - 130,9; АІ 2О3 - 137,2; Nа2СО3 - 20,3; NaCI - 12,2; Na2SO4 - 5.4; органический углерод (Сорят) -12,4. Полученную суспензию поместил» в реактор и выдержали при перемешивании при температуре 55°С в течение 24 часов. Степень разложения алюминатного раствора составила 50,2%. количество продукционного гидроксида алюминия - 109,4 г. Средний размер кристаллов в осадке - 3,6 мкм, содержание примесей в гидроксиде алюминия, %: Nа2О - 0.42; Fе2О3 - 0.021; SIO2- 0.018. Результаты опытов в пределах заявленных режимов, их оптимальных и запредельных значений представлены в таблице. Как следует из данных, приведенных в таблице, максимальный эффект в эффективности декомпозиции достигается при температуре в размольной камере 120-250°С, содержании измельченного гидроксида алюминия в водной суспензии 50-300 г/л и содержании оксида натрия в жидкой фазе водной суспензии 0,05-5 г/л.