Выщелачивание оксида алюминия

Технология выщелачивания

Выщелачивание оксида алюминия из бокситов — важный технологический процесс. Цель выщелачивания — создать наиболее благоприятные условия для перевода оксида алюминия в раствор, обеспечив максимальный извлечение глинозема из боксита при минимальных затратах.

Выбор условий и технологии выщелачивания в первую очередь определяются качеством боксита. На показатели выщелачивания в наибольшей степени влияют температура процесса и концентрация раствора. Различные сочетания этих параметров определяют многообразие вариантов технологий и схем выщелачивания, используемых в практике работы глиноземных предприятий.

Чем ниже температура выщелачивания, тем меньше затраты на нагрев, но хуже условия раскрытия бокситов.

Чем ниже концентрация растворов, тем меньше затраты на выпаривание, ниже расход тепла, но хуже условия извлечения глинозема и большие удельные потоки растворов.

С повышением температуры и концентрации растворов растут энергозатраты на нагрев, растет давление в аппаратах, усложняется конструкция и материалоемкость реакционной и запорной аппаратуры и системы рекуперации тепла и т. д.

Температурный режим выщелачивания может меняться в широком диапазоне — от 100 до 300 0С. Например, низкотемпературное агитационное выщелачивание при 100 … 110 0С применяют для выщелачивания легкорозкриваемих гиббситовых бокситов на пяти заводах, работающих в Индии, Гвинеи, Казахстана и Ямайке. На большинстве заводов обычно используют один из трех температурных режимов, 0: 130 … 150, 230 … 255 и 260 … 280.

Способы выщелачивания

Концентрация оборотных щелочных растворов может быть от 80 до 350 г / дм3 Na2O, например, на некоторых заводах США для выщелачивания применяют растворы 80 … 100 г / дм3 Na2O c введением на выщелачивание для возмещения потерь щелочи, добавок соды и извести. Изучены варианты использования растворов 450 … 550 г / дм3 Na2O (способ Байера в сочетании со способом Пономарева-Сажина).

Целесообразность выбора режима выщелачивания, аппаратуры и схемы определяется при окончательном итоге экономических показателей.

Основные подходы к аппаратному и технологического оформления процесса выщелачивания бокситов сформировались в мире в 30-х годах прошлого столетия.

В отечественной глиноземного промышленности в связи с необходимостью работы с диаспор-бемитовимы важкорозкриваемимы бокситами, разрабатывались и совершенствовались варианты, предусматривающие использование концентрированных растворов и высоких температур выщелачивания. В аппаратном оформлении упор был сделан на простоту конструкции и надежность работы реакционных аппаратов, греют.

В зарубежной практике (европейский вариант), ориентированной на переработку в основном легкорозкриваемои гиббситовых сырья, развитие шло по пути снижения концентрации растворов и температуры выщелачивания, совершенствования системы рекуперации тепла и использования автоклавов с механическим перемешиванием и нагреванием глухим паром.

В последнее десятилетие развитие получили схемы и аппараты, обеспечивающие высокотемпературная выщелачивания пульпы (260 … 280 0С) с использованием растворов слабых и средних концентраций.

Выщелачивание оксида алюминия: поведение составляющих бокситов

Выщелачивание оксида алюминия

Оксид алюминия входит в состав гиббситу, БЕМИТ, диаспору, корунда минералов группы каолинита, гидрослюды, галлуазиту хлорита, алюмогетиту, алюмогематиту и др. Главной составной частью бокситов является свободный гидроксид алюминия в виде трьохводного оксида алюминия (гиббситу) и одноводяного (бёмит, диаспор).

Гиббсит может находиться в бокситах в виде аморфной, скритокристаличнои и кристаллической модификаций. Бёмит и диаспор обычно находятся в виде скритокристаличнои и кристаллической модификаций. Чем более высокая степень кристалличности минерала, тем ниже его реакционная способность.

Крім того, мінерали можуть знаходитися у вигляді окремих зерен, зростків і агрегатів. Від переваги тієї чи іншої мінералогічної форми оксиду алюмінію, ступеня їх кристалічності, розміру зерен, стану й величини їхньої активної поверхні залежить кінетика їх розчинення,  тривалість і температура вилуговування. Принципово при вилуговуванні гіббситових бокситів можна обмежитися температурами 100…110 0С, тобто вилуговувати при атмосферному тиску.

Для выщелачивания бемитових бокситов нужно 160 … 170 0С, диаспорових — выше 200 0С. Но с целью увеличения скорости реакции, в том числе и диффузных процессах, более полного извлечения глинозема с труднорозкриваемих форм гидроксидов алюминия, с целью снижения каустического модуля алюминатного раствора и снижение концентрации оборотного, выщелачивания даже гиббситовых бокситов проводят, конечно, при повышенных температурах, то есть при 220 … 240 0С. В большинстве случаев этот подход оправдан и при наличии эффективной системы рекуперации тепла позволяет достичь поставленных целей.

Особенно важно использование повышенных температур при наличии в бокситах бёмит-диаспоровои и корундовой составляющих, а также труднорозкриваемих алюмоферритив типа алюмогетиту. Наоборот, при отсутствии или незначительном содержании труднорозкриваемих форм оксидов алюминия, повышение температуры выщелачивания будет способствовать увеличению скорости и полноты перехода в раствор ряда нежелательных примесей, что может сказаться на показателях извлечения глинозема. Выбор условий выщелачивания требует учета многих взаимосвязанных факторов, в том числе наличия и поведения примесей. Подавляющее большинство примесей боксита при выщелачивании взаимодействует, в первую очередь, из наиболее химически активным компонентом раствора — каустическим щелочью.

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