Глинозем способом Байєра

Глинозем способом Байєра добувається тільки з високоякісних бокситів. Це найбільш економічний спосіб одержання глинозему, але вимагає використання бокситів із низьким Вмістом SiО2, S, СО2 і ряди інших домішок.

Оксид алюмінію має амфотерні властивості. Його можна переводити в розчин, обробляючи як лугами, так і кислотами. Крім того, оксиди алюмінію при спіканні досить легко взаємодіють з оксидами лужних і лужноземельних металів з утворенням подвійних з’єднань лугів, що розчиняються у водяних розчинах.

Видобуток глинозему

Історично першими відомими варіантами одержання глинозему були способи спікання. У 1858 р. Ле-Шательє запропонував спосіб спікання бокситів із содою, із наступним вилуговуванням спека оборотним лужним розчином і розкладанням отриманих алюмінатних розчинів карбонізацією при пропущенні через них газів, що містять СО2. Спосіб був придатний, в основному, для переробки низькокремністих бокситів.

У 1880 р. Мюллер запропонував у шихту спікання, крім соди, вводити вапняк, чи магнезит для зв’язування кремнезему в нерозчинні у воді силікати лужноземельних металів. Але дозування були прив’язані до маси вихідного бокситу і завищені. Паккард у 1902 р. вперше вказав на необхідність дозування вапняку в шихту з розрахунку зв’язування двооксиду кремнію у двокальцієвий силікат (2СаО⋅SiО2). Це молярне відношення застосовується і в даний час. У цей період вже починає одержувати визнання спосіб вилуговування бокситів, запатентований Байєром.

Гідрохімічні способи дозволяють переробляти вилуговуванням низькоякісну сировину  що містить алюміній, але вимагають використання висококонцентрованих лужноалюмінатних розчинів, високих тисків і температур (спосіб ПономареваСажина) чи обмежуються тільки зниженням вмісту двооксиду кремнію у вихідній сировині до кремнієвого модуля 1,0 (спосіб Манвеляна).

Спікательні лужні способи найбільш універсальні. Дозволяють переробляти на глинозем із досить високим витягом Al2O3 практично будь-яку сировину, що містить алюміній, у тому числі відходи, що містить глинозем. Основа спікательних способів: утворення при нагріванні із содою алюмінатів натрію й зв’язування двооксиду кремнію при його взаємодії з вапняком у двокальцієвий силікат. Таким чином, у результаті термообробки при 1100-1130 0С утвориться спік, що складається з алюмінату натрію і двокальцієвого силікату.

Глинозем способом Байєра

Способи спікання

Різновиди спікальних способів відрізняються дозуванням компонентів спікательної шихти, видом і складом вихідної сировини. Необхідність проведення спікання при температурах вище 1100 0С обумовлює високі енергетичні витрати на переробку, що веде до підвищення собівартості глинозему. Сполучення способів Байєра і спікання викликано необхідністю переробляти низькоякісні боксити (послідовний спосіб Байєр-спікання) чи одночасне на одному підприємстві переробляти високоякісні й низькоякісні боксити (рівнобіжний варіант Байєр-спікання).

Кислотні способи не знайшли широкого практичного використання в даний час. Вони вимагають наявності дорогої кислотостійкої апаратури, складної технології очищення кислих розчинів від домішок, значних капітальних витрат, характеризуються високою собівартістю глинозему і невисокою його якістю.

Цілком можливі великі удосконалення відомих кислотних способів, а також разробка нових. З алюмосилікатів за допомогою кислот можна одержувати додатково рідкісні метали. От чому цими способами займаються посилено в усьому світі.

Останнім часом розробляли кислотно-лужні способи виробництва глинозему. Суть їх полягає в тому, що руду спочатку обробляють кислотами, одержуючи глинозем із домішками оксидів заліза, титана й ін. Такий глинозем, свого роду концентрат, далі переробляють лужним способом.

Глинозем способом Байєра

Глинозем способом Байєра

Основна ідея способу полягала в тому, що розкладати боксити можна лужноалюмінатними розчинами, із яких виділяти витягнутий з бокситів оксид алюмінію. При цьому витрачений на вилуговування каустичний луг звільняється й у складі розчину, отриманого після відокремлення оксиду алюмінію, знову повертається на вилуговування.

Гідроксид алюмінію з бокситу витягають обробкою оборотним лужноалюмінатним розчином, що містить вільний каустик. У результаті розведення алюмінатної пульпи й відокремлення порожньої породи одержують алюмінатний розчин, у якому луг, зв’язаний в алюмінат натрію. При розкладанні алюмінатного розчину виділяють гідроксид алюмінію, а в розчині залишається вільний каустик. Такий розчин називають матковим. Після випарювання з нього води, одержують концентрований розчин (оборотний), що використовують знову для вилуговування бокситу.

Загальна схема способу Байєра

Основні задачі, що вирішуються в способі Байєра:

  1. забезпечити оптимальні умови для селективного (виборчого) переводу в лужний розчин гідроксиду алюмінію з бокситу;
  2. відокремити нерозчинний залишок (червоний шлам) від отриманого алюмінатного розчину;
  3. створити умови для найбільш повного виділення з алюмінатного розчину гідроксиду алюмінію, що після прожарювання повинний відповідати вимогам до продукційного глинозему.

Боксити, що переробляються за способом Байєра, повинні мати низький вміст оксиду кремнію (кременевий модуль вище 7), мінімальні кількості сірки, карбонатів і інших шкідливих домішок, що ускладнюють переробку бокситів.

Боксит піддають дробленню і мокрому розмелу до заданого розміру часток. На розмел подають частина оборотного лужного розчину і вводять добавки вапна в кількості до 3% від маси бокситу. Пульпу, що складається зі здрібненого бокситу й оборотного розчину, вилуговують у батареях автоклавів в умовах, що забезпечують максимальний перехід у розчин гідроксидів алюмінію. Отриману варену пульпу розбавляють промводой і відокремлюють від неї червоний шлам.

Червоний шлам промивають водою в системі пробивачів для найбільш повного відокремлення від алюмінатного розчину. Отримана промвода служить для розведення вареної пульпи. Червоний шлам направляють у відвал або на утилізацію. Отриманий очищений і розведений розчин називають алюмінатним. У нього переходить 85…95% оксиду алюмінію з бокситу. Весь оксид алюмінію, що перейшов, виділяють з алюмінатного розчину на переділі декомпозиції, що називають також викруткою чи розкладанням.

За матеріалами: Виробництво глинозему. Ю.П.Насекан. – Запоріжжя. – 152 с.

305