Login| Sign Up| Help| Contact|

Patent Searching and Data


Title:
A METHOD FOR PRODUCING ALUMINA
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/042549
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to metallurgy, specifically to acidic methods for producing alumina, and can be used in the processing of low-quality aluminium-containing raw materials. The method for producing alumina comprises treating an aluminium-containing raw material with hydrochloric acid, crystallizing aluminium chloride hexahydrate from a clarified chloride solution, a two step thermal decomposition of aluminium chloride hexahydrate resulting in alumina, and a thermal hydrolysis of the mother liquor with recovery of hematite. In order to increase the quality of the alumina, the first step of the thermal decomposition of aluminium chloride hexahydrate is carried out until oxychlorides and amorphous aluminium hydroxide are formed, a part thereof is added in portions to the clarified solution prior to the crystallisation of aluminium chloride hexahydrate and until a pH in a range of 1.6-2.2 is achieved, wherein precipitated iron hydroxide is isolated and subsequently mixed with the mother liquor. 

Inventors:
MAKSIMOVA LYUDMILA NIKOLAEVNA (RU)
SENYUTA ALEKSANDR SERGEEVICH (RU)
PANOV ANDREY VLADIMIROVICH (RU)
Application Number:
PCT/RU2012/000757
Publication Date:
March 20, 2014
Filing Date:
September 13, 2012
Export Citation:
Click for automatic bibliography generation   Help
Assignee:
OBSHESTVO S OGRANICHENNOY OTVETSTVENNOST YU OBEDINENNAYA KOMPANIYA RUSAL INZH T TS (RU)
MAKSIMOVA LYUDMILA NIKOLAEVNA (RU)
SENYUTA ALEKSANDR SERGEEVICH (RU)
PANOV ANDREY VLADIMIROVICH (RU)
International Classes:
C01F7/20; C01F7/306; C01F7/441; C01F7/56; C22B21/00; C22B3/10; C22B3/44
Foreign References:
US4237102A1980-12-02
SU1258815A11986-09-23
RU2153466C12000-07-27
GB2042486A1980-09-24
US6468483B22002-10-22
Download PDF:
Claims:
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ получения глинозема, включающий обработку алюминийсодержащего сырья соляной кислотой, кристаллизацию гексагидрата хлорида алюминия из осветленного хлоридного раствора, двухстадийное термическое разложение гексагидрата хлорида алюминия с получением глинозема и термогидролиз маточного раствора с выделением гематита, отличающийся тем, что первую стадию термического разложения гексагидрата хлорида алюминия ведут до образования оксихлоридов и аморфного гидроксида алюминия, часть их порционно вводят в осветленный раствор перед кристаллизацией гексагидрата хлорида алюминия до достижения рН, равного 1 ,6-2,2, образовавшийся при этом осадок гидроксида железа отделяют и смешивают с маточным раствором.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что, часть полученного гематита возвращают в осветленный раствор после достижения рН, равного 1,6-2,2.

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Description:
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИНОЗЕМА

Изобретение относится к металлургии, в частности к кислотным способам получения глинозема и может быть использовано при переработке низкосортного алюминийсодержащего сырья.

Известен солянокислотный способ получения глинозема путем кислотной обработки сырья, выпаривания осветленного хлоридного раствора с кристаллизацией гексагидрата хлорида алюминия (AICI3 6H2O) с последующей кальцинацией его до оксида, который ввиду значительного содержания железа и других примесей (за исключением кремния), назван авторами «черновым глиноземом» (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство глинозема. М:. Металлургия, 1970, С. 236-237). Далее этот промежуточный продукт перерабатывался по традиционной щелочной схеме Байера для удаления железа и получения глинозема металлургического качества.

К недостаткам данного способа получения глинозема относятся также сложность технологической схемы, высокие энергозатраты при ее реализации, попадание хлоридов из кислотного цикла в щелочной, и связанные с этим дополнительные потери щелочи, достигавшие 36-37 кг/т глинозема. По перечисленным причинам этот способ не нашел применения в промышленности.

Наиболее близким к заявленному способу является способ получения глинозема из алюминийсодержащего сырья, включающий обработку его соляной кислотой, кристаллизацию (высаливание) гексагидрата хлорида алюминия путем насыщения осветленного хлоридного раствора газообразным хлороводородом, двухстадийное термическое разложение гексагидрата хлорида алюминия для получения оксида алюминия и образовавшегося хлороводорода на стадии кислотной обработки и высаливания (Eisner D., Jenkins D.H. and Sinha H.N. Alumina via hydrochloric acid leaching of high silica bauxites - process development. Light metals, 1984, p. 411 -426).

Согласно этому способу гексагидрат хлорида алюминия кристаллизовался из раствора путем высаливания газообразным хлороводородом, что позволило упростить технологическую схему, отказаться от процесса Байера и снизить энергозатраты. Однако содержание примесей в конечном продукте, особенно, Fe 2 0 3 (0,03 %), не отвечало современным требованиям к металлургическому глинозему (не более 0,015

%)·

При высаливании А1С1 3 -6Н 2 0 из раствора, содержащего хлориды железа и других примесных металлов практически невозможно обеспечить высокую чистоту целевого продукта

В основу изобретения положена задача, заключающаяся в минимизировании содержания железа в продукционном металлургическом глиноземе, получаемом путем кислотной переработки низкосортного алюминийсодержащего сырья.

Техническим результатом является повышение качества глинозема.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в способе получения глинозема, включающем обработку алюминийсодержащего сырья соляной кислотой, кристаллизацию гексагидрата хлорида алюминия из осветленного хлоридного раствора, двухстадийное термическое разложение гексагидрата хлорида алюминия с получением глинозема и термогидролиз маточного раствора с выделением гематита, первую стадию термического разложения гексагидрата хлорида алюминия ведут до образования оксихлоридов и аморфного гидроксида алюминия, часть их порционно вводят в осветленный раствор перед _ , „ f

3

1,6-2,2, образовавшийся при этом осадок гидроксида железа отделяют и смешивают с маточным раствором.

Часть полученного гематита может быть возвращена в осветленный раствор после достижения рН, равного 1 ,6-2,2.

Причинами поступления железа из алюминийсодержащего сырья в продукционный глинозем являются:

- изоморфное соосаждение при кристаллизации А1С1 3 -6Н 2 О;

- остатки маточного раствора на поверхности кристаллов А1С1 3 -6Н 2 0;

- захват маточного раствора в изолированных кавернах кристаллов А1С1 3 -6Н 2 0.

Очевидно, что для ' исключения вышеперечисленных причин необходимо минимизировать содержание железа в осветленном растворе. Наиболее доступным приемом такого обезжелезивания является увеличение уровня рН осветленного раствора до начала выпадения гидроксида железа(Ш) путем введения в раствор какого-либо нейтрализующего реагента, например гидроксидов щелочных, щелочноземельных металлов или аммиака. Однако такой прием неизбежно приводит к увеличению расхода кислоты в технологии.

Установлено, что нейтрализующий реагент может быть получен непосредственно в солянокислотном способе на первой стадии термического разложения гексагидрата хлорида алюминия, когда образуются оксихлориды алюминия различной основности и рентгеноаморфный активный гидроксид алюминия по реакциям:

А1С1 3 -6Н 2 0— Al(OH)Ci 2 + 5Н 2 О + НС1, (1) А1(ОН)С1 2 + Н 2 О -> А1(ОН) 2 С1 + НС1, (2) 2А1(ОН) 2 С1 + Н 2 О— А1 2 (ОН) 5 С1 + НС1, (3) А1 2 (ОН) 5 С1 + Н 2 0 2А1(ОН) 3 + НС1, (4) Все эти соединения алюминия легко растворяются в солянокислых растворах и способны обеспечить увеличение рН среды в заявляемых пределах рН, равном 1,6-2,2. Регенерация таких нейтрализующих реагентов легко осуществляется повторным термическим разложением. Таким образом, может быть организован рациональный технологический оборот без привнесения в солянокислотный цикл щелочных компонентов.

Сущность изобретения поясняется технологической схемой получения глинозема.

Способ получения глинозема осуществляется следующим образом.

Алюминиевую железосодержащую руду подвергают солянокислотной обработке с максимально возможным извлечение всех растворимых компонентов, как целевого (алюминия) так и примесных (главным образом, железа). Полученную хлоридную пульпу фильтруют и промывают с отделением нерастворимого остатка - отвального сиштофа, представляющего собой практически чистый кремнезем.

В осветленный раствор с фильтра порционно вводят смесь оксихлоридов различной основности и аморфного гидроксида алюминия, выступающих в роли нейтрализующего реагента до достижения рН, равного 1,6-2,2, при котором начинается выделение в твердую фазу гидроксида железа. Заявляемый диапазон рН выбран из расчета наиболее полного удаления из раствора железа без нежелательного начала гидролиза хлорида алюминия, который может привести к потерям целевого компонента с железистым осадком. Для более глубокой очистки раствора от железа возможно введение в него в виде затравки активного оксида железа. После отделения железистого осадка обезжелезенный осветленный раствор направляют на кристаллизацию гексагидрата хлорида алюминия, реализуемую путем упаривания или высаливания, например, введением газообразного хлороводорода. Полученные кристаллы промывают не менее чем 30-процентной чистой соляной кислотой для удаления остатков маточного раствора кристаллизации и подвергают двухстадийному термическому разложению. Кислоту после промывки кристаллов направляют на кислотную обработку руды. Маточный раствор после кристаллизации смешивают с железистым осадком и подают на выделение гематита и прочих примесных компонентов с регенерацией соляной кислоты, которую возвращают на кислотную обработку руды.

Первую стадию термического разложения гексагидрата хлорида алюминия ведут до образования оксихлоридов и аморфного гидроксида алюминия, часть которых возвращают на нейтрализацию осветленного раствора, а остальное передают на вторую стадию термического разложения.

Режимные параметры (температуру и время пребывания материала в печи) на первой стадии подбирают опытным путем отдельно для каждого вида печного агрегата (с неподвижным, пересыпающимся или кипящим слоем), в котором проводят термическое разложение.

Выделяющийся на первой стадии термического разложения хлороводород вводят либо на кислотную обработку руды в виде абсорбированной соляной кислоты, либо - на кристаллизацию гексагидрата хлорида алюминия в газообразной форме (зависимости от выбранного метода кристаллизации).

Вторую стадию термического разложения с получением металлургического глинозема осуществляют известными методами, а выделящийся хлороводород в виде соляной кислоты направляют на кислотную обработку руды.

Соляную кислоту, образующуюся при термогидролизе маточного раствора, возвращают на промывку кристаллов гексагидрата хлорида алюминия, а часть выделенного гематита возвращают на передел нейтрализации и вводят в осветленный раствор после достижения рН, равного 1,6-2,2.

Следует отметить, что в зависимости от конкретного состава сырья (главным образом, соотношения в ней алюминия и железа) потоки хлороводорода в газообразной или растворенной форме могут перераспределяться по переделам технологической схемы.

Способ получения глинозема иллюстрируется конкретными примерами.

Лабораторные эксперименты проводили в следующих условиях.

В 20-процентный раствор соляной кислоты, нагретый до 1 10-115°С при перемешивания вводили каолиновую глину с содержанием основных компонентов, %: А1 2 0 3 36,4; Si0 2 45,3; Fe 2 0 3 0,78; ТЮ 2 0,51 ; СаО 0,96; MgO 0,49; Р 2 0 5 0,12; до достижения рН пульпы, равного значению 1 ,4, и выдерживали в этих условиях в течение 3 ч. По окончании процесса полученную пульпу отфильтровывали; В осветленный хлоридный раствор постепенно вводили продукт, полученный после первой стадии термического разложения гексагидрата хлорида алюминия от предыдущих опытов, состоящий из смеси оксихлоридов различно основности и аморфного гидроксида алюминия (примерный состав реагента был определен на основе химического и рентгенофазового анализа) до достижения требуемого (в пределах заявляемого интервала) значения рН и выдерживали при 115°С и перемешивании в течение 1 ч. Полученный железистый осадок отфильтровывали, а обезжелезенный раствор переливали в колбу ротационного испарителя и постепенно упаривали до полного выделения кристаллов гексагидрата хлорида алюминия, которые отделяли и промывали на фильтре двумя оъемами 38-процентной чистой соляной кислоты. Промытые кристаллы помещали в трубчатую лабораторную печь, нагревали ее до 1 100°С и выдерживали в течение 3 ч. Полученный таким образом В экспериментах по дополнительному введению активного гематита предварительно приготовили этот реагент из полученного железистого осадка. Железистый осадок смешали с тремя объемами воды, поместили смесь в автоклав, нагрели его до 180°С и, не снижая температуры, постепенно сбросили паровую фазу через верхний клапан автоклава, осуществив таким образом процесс его термогидролиз с получением активного гематита.

Затем после введения оксихлоридов различной основности и аморфного гидроксида алюминия до достижения требуемого значения рН осветленного раствора дополнительно вводили активный гематит в количестве, десятикратно превышающем расчетную массу РегОз, пришедшего в процесс с сырьем, и далее продолжали опыт до получения глинозема с последующим его анализом, как это описано выше. Полученные результаты примеров реализации заявляемого способа, а также опыт по прототипу представлены в таблице.

Из данных таблицы следует, что во всех примерах реализации заявляемого способа удалось получить требуемое содержание Fe 2 0 3 в глиноземе (не более 0,015 %), в то время как в примере по прототипу оно оказалось вдвое выше.

Дополнительное введение активного гематита позволяет снизить содержание Fe 2 0 3 в продукте на 0,003 - 0,007 % (абс.) от уровня достигнутого очисткой с применением оксихлоридов и аморфного гидроксида алюминия.

Заявляемый способ обеспечивает достижение требуемого технического результата без введения в технологию посторонних реагентов, заменив их оксихлоридами и аморфным гидроксидом алюминия, а также активным гематитом, и осуществить их выделение и регенерацию в рамках существующих переделов, в едином технологическом цикле. Таблица

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)