Глинозем способом Байєра

Глинозем способом Байера добывается только из высококачественных бокситов. Это наиболее экономичный способ получения глинозема, но требует использования бокситов с низким содержанием SiO 2, S, СО2 и ряда других примесей.

Оксид алюминия обладает амфотерными свойствами. Его можно переводить в раствор, обрабатывая как щелочами, так и кислотами. Кроме того, оксиды алюминия при спекании довольно легко взаимодействуют с оксидами щелочных и щелочно-земельных металлов с образованием двойных соединений щелочей, растворяются в водных растворах.

Добыча глинозема

Исторически первыми известными вариантами получения глинозема были способы спекания. В 1858 г. Ле-Шателье предложил способ спекания бокситов с содой, с последующим выщелачиванием жара оборотным щелочным раствором и разложением полученных алюминатных растворов карбонизацией при пропускании через них газов, содержащих СО2. Способ был пригоден в основном для переработки низькокремнистих бокситов.

В 1880 г.. Мюллер предложил в шихту спекания, кроме соды, вводить известняк, или магнезит для связывания кремнезема в нерастворимые в воде силикаты щелочноземельных металлов. Но дозирования были привязаны к массе исходного боксита и завышены. Паккард в 1902 г.. Впервые указал на необходимость дозирования известняка в шихту из расчета связывания двуокиси кремния в двокальциевий силикат (2СаО⋅SiО2). Это молярное отношение применяется и в настоящее время. В этот период уже начинает получать признание способ выщелачивания бокситов, запатентованный Байером.

Гидрохимические способы позволяют перерабатывать выщелачивания низкокачественное сырье содержащее алюминий, но требуют использования высококонцентрированных лужноалюминатних растворов, высоких давлений и температур (способ ПономареваСажина) ограничиваются только снижением содержания диоксида кремния в исходном сырье к кремниевого модуля 1,0 (способ Манвелян).

Спикательни щелочные способы наиболее универсальны. Позволяют перерабатывать в глинозем с достаточно высоким извлечением Al2O3 практически любое сырье, содержащее алюминий, в том числе отходы, содержащий глинозем. Основа спикательних способов: образование при нагревании с содой алюминатов натрия и связки диоксида кремния при его взаимодействии с известняком в двокальциевий силикат. Таким образом, в результате термообработки при 1100-1130 0С образуется испек, состоящий из алюмината натрия и двокальциевого силиката.

Глинозем способом Байєра

Способы спекания

Разновидности спекательных способов отличаются дозировкой компонентов спекательной шихты, видом и составом исходного сырья. Необходимость проведения спекания при температурах выше 1100 С обусловливает высокие энергетические затраты на переработку, что ведет к повышению себестоимости глинозема. Сочетание способов Байера и спекания вызвано необходимостью переделывать низкокачественные бокситы (последовательный способ Байер-спекание) или одновременно на одном предприятии перерабатывать высококачественные и низкокачественные бокситы (параллельный вариант Байер-спекание).

Кислотные способы не нашли широкого практического использования в настоящее время. Они требуют наличия дорогостоящей кислотостойкой аппаратуры, сложной технологии очистки кислых растворов от примесей, значительных капитальных затрат, характеризуются высокой себестоимостью глинозема и невысокой его качеством.

Вполне возможны большие усовершенствования известных кислотных способов, а также разработка новых. С алюмосиликатов с помощью кислот можно получать дополнительно редкие металлы. Вот почему этими способами занимаются усиленно во всем мире.

В последнее время разрабатывали кислотно-щелочные способы производства глинозема. Суть их заключается в том, что руду сначала обрабатывают кислотами, получая глинозем с примесью оксидов железа, титана и др. Такой глинозем, своего рода концентрат, далее перерабатывают щелочным способом.

Глинозем способом Байера

Глинозем способом Байєра

Основная идея метода заключалась в том, что раскладывать бокситы можно лужноалюминатнимы растворами, из которых выделять извлеченный из бокситов оксид алюминия. При этом потраченное на выщелачивание каустический луг освобождается и в составе раствора, полученного после отделения оксида алюминия, снова возвращается на выщелачивание.

Гидроксид алюминия из боксита извлекают обработкой оборотным лужноалюминатним раствором, содержащим свободный каустик. В результате разведения алюминатных пульпы и отделения пустой породы получают алюминатный раствор, содержащий щелочь, связанный в алюминат натрия. При разложении алюминатного раствора выделяют гидроксид алюминия, а в растворе остается свободное каустик. Такой раствор называют маточным. После выпаривания из него воды, получают концентрированный раствор (оборотный), использующих снова для выщелачивания боксита.

Общая схема способа Байера

Основные задачи, решаемые в способе Байера:

  • обеспечить оптимальные условия для селективного (избирательного) перевода в щелочной раствор гидроксида алюминия из боксита;
  • отделить нерастворимый остаток (красный шлам) от полученного алюминатного раствора;
  • создать условия для наиболее полного выделения из алюминатного раствора гидроксида алюминия, после прокаливания должен соответствовать требованиям к продукционного глинозема.

Бокситы, перерабатываемых по способу Байера, должны иметь низкое содержание оксида кремния (кремневый модуль выше 7), минимальные количества серы, карбонатов и других вредных примесей, затрудняющих переработку бокситов.

Боксит подвергают дроблению и мокрому размолу до заданного размера частиц. На размол подают часть оборотного щелочного раствора и вводят добавки извести в количестве до 3% от массы боксита. Пульпу, состоящий из измельченного боксита и оборотного раствора, выщелачивают в батареях автоклавов в условиях, обеспечивающих максимальный переход в раствор гидроксидов алюминия. Полученную вареную пульпу разбавляют промводой и отделяют от нее красный шлам.

Красный шлам промывают водой в системе пробивачив для наиболее полного отделения от алюминатного раствора. Полученная промвод служит для разведения вареной пульпы. Красный шлам направляют в отвал или на утилизацию. Полученный очищенный и разбавленный раствор называют алюминатных. В него переходит 85 … 95% оксида алюминия из боксита. Весь перешедшый оксид алюминия выделяют из алюминатного раствора на переделе декомпозиции, называют также отверткой или разложением.

По материалам: Производство глинозема. Ю.П.Насекан. — Запорожье. — 152 с.

84