- •Алюминий тотығының өндірісі
- •С. Торайғыров атындағы пму ғылыми кеңесі ұсынған
- •Isbn 9965-583-11-0
- •1 Қазақстандағы бокситтың және алюминий тотығын өндіретін басқа шикізатардың қорлары
- •1.1 Нефелиндер
- •1.2 Саздар және ақсаздар
- •2 Өндірістегі алюминий тотығын өндіру тәсілдерінің түрлері
- •3 Алюминий тотығы өндірісінің Байерлік әдіспен өндіргендегі физика - химиялық негіздері
- •3.1 Бокситті ерітінділеу
- •3.2 Алюминий тотығын күйежентектелу әдісімен өндірудің физика - химиялық негіздері
- •3.3 Бокситті шикіқұрамды дайындау
- •3.4 Күйежентекті ерітінділеу
- •3.5 Алюминат ерітінділерінен кремниді ажырату
- •3.6 Алюминат ерітінділерін карбондау
- •3.7 Күйдіру жектектеу әдісі арқылы нефелиндерден алюминий тотығын, сода өнімдерін және цемент алу тәсілдері
- •4 Алюминий өндірісі
- •4.1 Алюминиді электролиттік әдіспен алудың теориялық негіздері
- •4.2 Электролиттің құрамы
- •4.3 Электролит компоненттерді ыдыратуы кернеуі
- •4.4 Анодтық әсер
- •4.5 Криолит-алюминий тотығы балқымаларын электролиздеу кезіндегі ток пен энергияның шығымдары
- •5 Павлодар алюминий заводының алюминий тотығы өндірісі технологиясының сұлбасы
- •5.1 Бокситті ұнтақтау және темір құмдарынан ажырату
- •5.3 Қызыл шламды қоюландыру және жуу
- •5.4 Қойылтқының ағызындысын сүзу
- •5.5 Қызыл шламды сүзу
- •5.6 Вакуумдық әдіспен салқындату
- •5.7 Декомпозиция
- •5.8 Гидратты өңдеу блогы
- •5.9 Төл ерітіндіні буландыру
- •5.10 Соданың ерітіндіден бөлінуі
- •5.11 Алюминий гидрототығын қыздыру
- •6 Күйежентектелу цехы
- •6.1 Шикіқұрам бөлімшесі
- •6.2 Тотықсыздандыру әдісі арқылы күйежентектелу
- •6.3 Металлургиялық пештерде қолданылатын отынның түрлері
- •6.4 Жану есептері
- •Оқулықтағы қысқартылынған сөздер
- •Негізгі қорытындылар
- •Әдебиеттер
- •Мазмұны
3.4 Күйежентекті ерітінділеу
Ұсатылған күйежентекті сумен, содалы және әлсіз сілтілік ерітінділермен ерітінділеуге болады.
Күйежентекті ерітінділеу кезіндегі негізгі пайдалы реациялар қатарына натрий алюминатының еруінің реакциясы және натрий ферритінің гидролизі жатады.
Na2O·Al2O3қатты +4H2O=NaAl (OH) 4 (3.19)
Na2O·Fe2O3 қатты + (1+x)H2O = 2NaOH + Fe2O3 · xH2O қатты (3.20)
Натрий метаферритінің гидролизденуінің арқасында темір оксиді тұнбаға түсіп, ал сілті ерітіндіге көшіп оның каустиктік модулін жоғарлатады.
Ерітінділеу кезінде қоскальцилі силикат ерімейді, бірақ біртіндеп сілтілік, әсіресе содалық ерітінділердің әсерінен ыдырау мен гидратацияға тап болып отырады.
2CaO · SiO2 + 2NaOH +H2O =Na2SiO3 + 2Ca (OH) 2 (3.21)
2CaO·SiO2 +2Na2CO3 + 2H2O = 2CaCO3 +Na2SiO3 (OH) 2 +2NaOH (3.22)
Қоскальцилі силикаттың ыдырау реакциясының нәтижесінде (3.16) және (3.17) реакциялары бойынша екінші өзара әрекеттесу реациялары жүріп, шламның құрамында алюминий оксиді мен сілтінің жоғалуына әкеліп соғады.
3Ca(OH)2 +2NaAl(OH)4 +mNa2SiO3
=3CaO ·Al2O3 ·mSiO2·(6-2m) H2O +2 (1+m) NaOH + mH2O (3.23) (гидрогранат),
және
1,7Na2SiO3+2NaAl (OH)4
= Na2O·Al2O3·1,7SiO2·H2O+3,4NaOH+1,3H2O (3.24)
(натрий гидроалюмосиликаты)
Ерітіндінің концентрациясы жоғарлаған сайын алюминат ерітінділерінде (НГАС) еруі де жоғарлайды.
Ерітінділеу процессі қалыпты жағдайда жүріп отырғанда (3.21) және (3.22) реакциялары аса қарқындылықпен жүрмейді, сондықтан ерітінділеудің нәтижесінде негізінен ерітіндіге натрий алюминаты мен, кремнеземның біраз мөлшері өтеді.
Күйежентекті ерітінділегенен кейін негізінен мынадай компонентерден тұратын қатты ерімейтін қалдық - шлам қалады: 2CaO·SiO2, Na2O·Al2O3·1,7SiO2·H2O, Fe2O3·xH2O және аз мөлшерде Na2O·TiO2 мен гидрогранат.
Күйежентекті ерітінділеу кезінде ауқымды факторлар әсер етеді:
– күйежентектің ұсақ түйіршіктерінің мөлшері;
– ерітінділеуге қолданылатын ерітіндінің концентрациясы;
– алынатын алюминат ерітіндісінің каустикті модулі;
– температуралық режимі;
– процесстің ұзақтығы;
– қолданылатын аппараттардың түрлері.
Қандай аппаратураның қолданылғанына байланысты ерітінділенгеннен кейін алюминат ерітіндісі αк=1,5-1,8 каустикті модуль және алюминий тотығының концентрациясы шамамен Al2O3=70-260г/дм3 аралығында алынады.
Процесстің ұзақтығы 0,33-тен 3,6 сағатқа дейін созылады және темпрература 70-95 оС шамасында жүреді.
Күйежентекті әртүрлі аппараттарда: диффузерларде, құбырлық ерітінділегіштерде ерітінділеуге болады.
3.5 Алюминат ерітінділерінен кремниді ажырату
Алюминат ерітінділері ерітінділуден кейін анағұрлым кремнезем мен ыластанылған және кремнилік модулі небары µSi=20-250 саны аралықтарында болады.
Кремниді алюминат ерітінділерінен бөлудің мақсаты алюминат ерітіндісінің ішіндегі еріген кремнеземды ерімейтін қосылысқа ауыстырып, тұнбағатүсіру.
Бұл мақсатқа жетудің екі жолы бар:
1) кремнеземды (3.24) реакциясы бойынша қолайлы жағдай жасап, (температураны жоғарлату және қор қосу арқылы) натрий гидроалюмосиликатымен қосу. Бұл әдіспен SiO2 құрамын 2-5 бірлігінен 0,2-0,4 г/дм3 төмендетуге болады;
2) (3.23) реакциясына сүйене отырып, кремнеземды гидрогранаттыңқұрамына қосу. Ол үшін алюминат ерітінділеріне әк немесе кальций гидроксидін Са(ОН)2 қосады. Бұл әдіспен ерітіндідегі кремнеземның құрамын 0,08-0,1 г/дм3 төмендетіп, кремнилік модульдарын µSi=1000-1200 бірлік сандарына дейін көтеруге болады.
Өндірісте кремниді тұнбаға түсіріп бөлу (НГАС), автоклав батареяларында шамамен 150-175оС температура аралықтарында жүргізіледі. Процесті тиімді және жылдамырақ жүргізу үшін кей уақытта ақ шламның бір бөлігін қор ретінде процеске қайтадан жібереді. Кремниді бөлудің бірінші сатысын кремнилік модульды µSi=250-400 бірлік сандарына дейін жүргізеді.
Ал кремниді ерітіндіден толығырақ бөлу бірінші сатыны өткізгенен кейін, яғни натрий гидроалюминаты бөлінгенен кейін екінші сатымен жүргізеді. Ол үшін кремнилік модулі µSi=250-400 ерітіндіні әк сүтімен 90-95 оС температура аралығында 1,5-2 сағаттай уақыт шамасында өңдейді және есеп бойынша әктің мөлшерін салмақ бойынша CaO·SiO2=15-20 саны аралығанда жібереді.
Мұндағы CaO – әк сүттің құрамындағы әктің құрамы, ал SiO2 –алюминат ерітіндісінің құрамындағы SiO2.