Тема 5. 4. Выщелачивание боксита.

Тема 5. 4. 1. Химизм процесса.

Выщелачивание является основным процессом в способе Байера и заключается в обработке боксита оборотным щелочным раствором.

Цель: перевод глинозёма из боксита в раствор в виде алюмината натрия.

;

.

1). Минералы ведут себя по-разному при выщелачивании. Наиболее легко растворяется гиббсит, чуть хуже бемит, ещё труднее диаспор и очень плохо корунд (ГБДК).

Процесс растворения зависит также и от структуры боксита. Плотные бокситы растворяются медленнее, чем пористые. Чем мельче кристаллы минералов, тем больше их поверхность контакта и тем больше скорость протекания выщелачивания.

Форма минералов в боксите может быть жильной, игольчатой, пластинчатой. Пластинчатые легче всего растворяются в растворе, другие требуют более мелкого помола.

2). Соединения железа в боксите присутствуют в виде гематита и магнетита . Со щёлочью они не реагируют, но реагируют с водой, образуя гидратированную форму железа , что приводит к набуханию красного шлама и затруднению его отстаивания и отмывки от щёлочи.

3). Кремний в боксите присутствует в виде кристаллического и аморфного опала (кремнезем), а так же в виде камленита и при легко растворяется с образованием силиката натрия .

Силикат натрия в растворе вступает в реакцию с алюминатом натрия с образованием плохо растворимого гидроалюмосиликата натрия (ГАСН):

.

ГАСН выпадает в осадок, таким образом, раствор очищается от кремнезёма как от вредной примеси, но как видно из формулы теряется глинозём и щёлочь. Эти потери тем выше, чем выше содержание кремнезёма в боксите, по этому способом Байера целесообразно перерабатывать только низкокремнистые бокситы.

4). Соединения титана присутствуют в виде двуокиси титана .

метатитанат натрия – это плотный осадок, препятствующий растворению алюминиевых минералов, поэтому добавляют известь, которая образует титанат кальция – это рыхлый, пористый осадок который легко разрушается в процессе перемешивания.

5). Сера в бокситах присутствует в виде пирита . При выщелачивании сера накапливается в оборотном растворе, переходя из цикла в цикл в виде различных соединений . Соединения серы ухудшают размол боксита, затрудняют отстаивание красного шлама. Сульфид-ионы разрушают стальную баковую аппаратуру, особенно декомпозёры. Поэтому для очистки оборотных растворов от серы вводится цинк, который образует с серой выпадающий в осадок.

6). Карбонаты в боксите присутствуют в виде (сидерит), (магнезит), (кальцит). При выщелачивании боксита карбонаты разлагаются щёлочью с образованием соды, которая переходит в раствор (декаустификация) .

Сода затрудняет процесс выпарки и приводит к перерасходу щёлочи. Необходимо каустифицировать соду чтобы превратить её снова в каустическую щёлочь и возвратить в процесс. Карбонаты вредная примесь

7). Органические вещества в боксите присутствуют в виде битумов и гуминов. Битумы в щелочах не растворяются, а гуминовые кислоты реагируют со щёлочью образуя соответствующую соль (оксалат натрия). Из цикла в цикл органические вещества накапливаются, часть их выводится содой из процесса, а часть приводит к интенсивному вспениванию. Поэтому растворы очищают от органики.

8). Фосфор содержится в бокситах в приделах 0.5 – 0.6%. в щёлочах фосфор растворяется, образуя . При снижении температуры оборотные растворы забивают трубки теплообменников и трубопроводов.

9). Галлий . Соединения галлия в боксите составляют от 0.05 до 0.2 килограмм на одну тонну глинозёма. Галлий по свойствам очень близок к алюминию, поэтому легко переходит в алюминатный раствор в виде галата натрия . Алюминатные растворы глинозёмного производства являются основными источниками получения галлия.

10). Ванадий находится в боксите в виде оксида и составляет 0.1%. примеси ванадия снижают электропроводность алюминия, поэтому загрязнение им не допустимо. При охлаждении из раствора выпадает ванадиевый шлам, который является источником получения ванадия.

11). Фтор содержится в небольших количествах. При выщелачивании фтор переходит в раствор в виде фтористого натрия. Отрицательного влияния на процесс не оказывает.

12). Хром содержится в небольших количествах от 0.02 до 0.04 в виде . Хромиты могут накапливаться в алюминатных растворах, окрашивая их в зеленоватый цвет.