Вилужування оксиду алюмінію

Технологія вилуговування

Вилужування оксиду алюмінію з бокситів – важливий технологічний процес. Мета вилуговування – створити найбільш сприятливі умови для переводу оксиду алюмінію в розчин, забезпечивши максимальний витяг глинозему з бокситу при мінімальних витратах.

Вибір умов і технології вилуговування в першу чергу визначаються якістю бокситу. На показники вилуговування в найбільшій мірі впливають температура процесу й концентрація розчину. Різні сполучення цих параметрів визначають різноманіття варіантів технологій і схем вилуговування, використовуваних у практиці роботи глиноземних підприємств.

Чим нижче температура вилуговування, тим менші витрати на нагрівання, але гірші умови розкриття бокситів.

Чим нижче концентрація розчинів, тим менше витрати на випарювання, нижче витрата тепла, але гірші умови витягу глинозему і більші питомі потоки розчинів.

З підвищенням температури і концентрації розчинів ростуть енерговитрати на нагрівання, росте тиск в апаратах, ускладнюється конструкція і матеріалоємність реакційної і запірної апаратури й системи рекуперації тепла і т. д.

Температурний режим вилуговування може мінятися в широкому діапазоні – від 100 до 300 0С. Наприклад, низькотемпературне агітаційне вилуговування при 100…110 0С застосовують для вилуговування легкорозкриваємих гіббситових бокситів на п’ятьох заводах, що працюють в Індії, Гвінеї, Казахстану і Ямайці. На більшості заводів звичайно використовують один із трьох температурних режимів, 0С: 130…150, 230…255 і 260…280.

Способи вилужування

Концентрація оборотних лужних розчинів може бути від 80 до 350 г/дм3 Na2O, наприклад, на деяких заводах США для вилуговування застосовують розчини 80…100 г/дм3 Na2O c введенням на вилуговування для відшкодування втрат лугу, добавок соди і вапна. Вивчені варіанти використання розчинів 450…550 г/дм3 Na2O (спосіб Байєра в сполученні зі способом Пономарьова-Сажина).

Доцільність вибору режиму вилуговування, апаратури й схеми визначається при остаточному підсумку економічних показників.

Основні підходи до апаратного й технологічного оформлення процесу вилуговування бокситів сформувалися у світі в 30-х роках минулого сторіччя.

У вітчизняній глиноземній промисловості у зв’язку з необхідністю роботи з діаспор-бемітовими важкорозкриваємими бокситами, розроблялися й удосконалювалися варіанти, що передбачають використання концентрованих розчинів і високих температур вилуговування. В апаратному оформленні упор був зроблений на простоту конструкції й надійність роботи реакційних апаратів, що гріють.

У закордонній практиці (європейський варіант), орієнтованої на переробку в основному   легкорозкриваємої гіббситової сировини, розвиток йшов по шляху зниження концентрації розчинів і температури вилуговування, удосконалювання системи рекуперації тепла і використання автоклавів із механічним перемішуванням і нагріванням глухою парою.

В останнє десятиліття розвиток одержали схеми й апарати, що забезпечують високотемпературне вилуговування пульпи (260…280 0С) з використанням розчинів слабких і середніх концентрацій.

Вилужування оксиду алюмінію: поводження складових бокситів

Вилужування оксиду алюмінію

Оксид алюмінію входить до складу гіббситу, беміту, діаспору, корунду мінералів групи каолініту, гідрослюду, галлуазиту хлориту, алюмогетиту, алюмогематиту й ін. Головною складовою частиною бокситів є вільний гідроксид алюмінію у вигляді трьохводного оксиду алюмінію (гіббситу) і одноводяного (беміт, діаспор).

Гіббсит може знаходитися в бокситах у вигляді аморфної, скритокристалічної і кристалічної модифікацій. Беміт і діаспор звичайно знаходяться у вигляді скритокристалічної і кристалічної модифікацій. Чим більш високий ступінь кристалічності мінералу, тим нижче його реакційна здатність.

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 вилуговування бемітових бокситів потрібно 160…170 0С, діаспорових – вище 200 0С. Але з метою збільшення швидкості реакції, у тому числі і дифузійних процесах, більш повного витягу глинозему з труднорозкриваємих форм гідроксидів алюмінію, з метою зниження каустичного модуля алюмінатного розчину і зниження концентрації оборотного, вилуговування навіть гіббситових бокситів проводять, звичайно, при підвищених температурах, тобто при 220…240 0С. У більшості випадків цей підхід виправданий і при наявності ефективної системи рекуперації тепла дозволяє досягти поставлених цілей.

Особливо важливе використання підвищених температур при наявності в бокситах беміт-діаспорової і корундової складових, а також труднорозкриваємих алюмоферритів типу алюмогетиту. Навпаки, при відсутності чи незначному вмісті труднорозкриваємих форм оксидів алюмінію, підвищення температури вилуговування буде сприяти збільшенню швидкості й повноти переходу в розчин ряду небажаних домішок, що може позначитися на показниках витягу глинозему. Вибір умов вилуговування вимагає обліку багатьох взаємозалежних факторів, у тому числі наявності й поводження домішок. Переважна більшість домішок бокситу при вилуговуванні взаємодіє, у першу чергу, із найбільше хімічно активним компонентом розчину – каустичним лугом.

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