книги из ГПНТБ / Певзнер, И. З. Обескремнивание алюминатных растворов

содержания ее выше 45—60% от суммы ПагО-ЬКгО. Сле­ довательно, чем выше в алюмштатных растворах про­ центное содержание калиевой щелочи, тем больше исход­ ное 'содержание 'кремнезема в алюминатных растворах, поступающих на вторую стадию обескіремниіваиия. При

Время, ч

Р'і»_\ 25. Влияние концентрации Na20 на кинетику глубокого обескремнивания алюминатных растворов

одной іи той же дозировке СаО это приведет к снижению молярного отношения СаО к Si02 и к ухудшению пока­ зателей обескремнивания. При небольшой исходной 'кон­ центрации Si02 обескремниівание алюминатных раство­

50

ров, содержащих калиевую щелочь, подчиняется тем же закономерностям, что ін обескремнивание растворов чисто натриевых1.

Влияние белого шлама

Алюминатные растворы после первой стадии обескремініивания могут содержать небольшое количество взвешешных частиц шлама в виде підроалюмосиліиката ■натрия. На рис. 26 [71] приводятся результаты опытов по кинетике обескрѳмніивания производственных раство­ ров с разным исходным содержанием белого шлама следующего состава: 7,5% п. п. п.; 2-9,7% А120 3;

6,7% СаО; 5,1 % Fe20 3; 19,1 % Na*0; 27,2% Si02; 3,8%S03;

0,5% Ті02.

Представленные результаты свидетельствуют о том, что при наличии FACH время обеслсремниваиия должно

ленное время обескремнивания алюминатных растворов, содержащих белый шлам, обусловлена тем, что при вве­

ласть /, рис. 8). Это приводит к растворению последнего и постепенному уменьшению кремневого модуля в ра­ створе.

1 Л а й н е р А. И., М а й - К и — «Цветные металлы», 1964, № 9, с. 51—54.

Следовательно, в растворе, поступающем на глубокое обескремниіванне, не должно содержаться EACH, чго достигается фильтрацией слива со сгустителя.

4.Роль Na2Oy

впроцессе глубокого обескремнивания

Равновесное состояние

системы Na20 — А120 3 — СаО — С02 — Si02 — Н20

Сущность взаимодействий, происходящих при глубо­ ком обескремниваінии ш присутствии Na2Oy, будет понят- ,на, если рассматривать этот процесс ів свете равновесных состояний системы Nh20 —А120 3—СаО—С02—Si02— НоО. Общее представление о характере равновесий в интересующей нас области дает диаграмма на рис. 27 [60]. Равновесная кривая разделяет диаирамму на две области: в области, расположенной над кривой, устойчи­ вым соединением являет­ ся СаСОз, ниже равновес­ ной кривой устойчив гид­

рогранат C3ASm'H„. Про­ следим, как будет изме­ няться характер обескремнпвання в прнсутст-

I j

вии извести при изменении ионцентрации Na2Oy по линии AB. Если концентрация Na2Oy будет не выше уровня, соответствующего точке Б, то известь будет взаимодействовать с растворами области II (рис. 19) по реакции (21). В этом случае перемещение состава ра-

52

створа по линии AB іне будет оказывать существенного влияния на результаты обескремниваиия.

Это хорошо иллюстрируется следующим примером. Глубокому обескремниванию подвергались алюминатные

лах поля устойчивости СзАБщНи. Из данных, іприведенных на рис. 2'8, следует, что изменение концентрации Na2Oy от 0 до 40 г/л не оказало практически никакого влияния на харіактер выделения Si02. Если состав ра­ створа соответствует точке В на рис. 27 (область устой­ чивости СаСОз), то известь будет взаимодействовать по схеме

Ca (ОН)2-f Na2С03+ а g^ СаС03-Ь 2 NaOH + а q. (23)

іПріи этом состав раствора будет перемещаться по линии ВГ. На этом участке действие извести как обескремнивающей добавки будет нейтрализовано и раство­ ры обескремниваться -не будут, пока их состав не дос­ тигнет точки Г. На рис. 27 видно, что предельная кон­ центрация по 'Па2Оу,при которой еще невозможно глубо­ кое обескрѳмнивание, находится в прямой зависимости от концентрации Па2Ок: чем выше эта концентрация, тем больше іНагОу может присутствовать в алюминатном растворе, поступающем на глубокое обеекремнпвание.

іВ практических условиях стремятся получить раство­ ры, вкоторых содержание Na2Oy находится ниже уровня, отвечающего равновесной кривой на рис. ,27. Это, как будет показано ниже, дает возможность заменить чисть извести на СаСОз (карбонатный шлам).

бы к большим потерям А120з, поскольку при выщелачи­ вании извлекается 85% А120 3 от его содержания -в спеке. Поэтому до подачи шлама на спекание необходимо из­ влечь из него глинозем. Эта операция осуществляется путем обработки шламов содовыми растворами.

53

Гидрогранаты под действием соды іразлагаются по следующей реакции:

ЗСа0-А120 3-/тг Si02*n Н.,0 -|- 3 Na2C03 Д ЗСаС03-|-

+ 2 NaAlOa + т Na2Si03+ 2 (2 — т) NaOH-t- а q. (24)

Раствор после выщелачивания шламов содержит много NaOH и может быть использован при выщелачивании

спекав.

Для определения оптимальных условий осуществле­ ния данного процесса исследовано влияние отношения содового раствора к шламу по массе при разной кон-

Содовыйраст вор, с и 1на 100 г ш лама

раствора (Na2Oy, г/л):

• — 100; X — 130; О — 160

центрациіи содоваго раствора [71]. Результаты опытов (рис. 29) .показывают, что независимо от начальной кон­ центрации содового раствора (в пределах ПО—150 г/л N.aaOy) с увеличением количества последнего повышают­ ся (извлечение А120 3из шламов и степень использования СаО для ікаустификации соды. Содержание А120 3 и Na20 Kв щелочном растворе также не зависит от началь­ ной концентрации содового раствора.

Содержание Na20,( на рис. 29 не показано, так как ак во всех растворах было постоянным и составило око­ ло 2,6.

54

55

результаты достигаются при 95°С за 1ч. В этих условиях из шлама извлекается до 84% AI2O3I1 почти -полностью

•используется СаО для каустификации соды. .Последнее дает возможность использовать получаемые после .реге­ нерации .растворы для повышения каустического модуля при 'выщелачивании спеков.

Замена извести на второй стадии обескремннвания известковым шламом

Шлам после регенерации А120 3 содержит 85 — 95% СаС03. Он может быть использован вместо извести на второй стадии обескремииваіння. Это становится по­ нятным при рассмотрении диаграммы равновесных кон­

вого ішлам.а должно быть аналогично действию извести. При этом протекают реакции

3.CaC03+ 2 NaAlO, + m Na2Si03+ 2 (2 — tn) NaOH +

+ 'a q t 3 CaO • AI0O3• m SiOa ■n H20 + 3 Na2C03+ а q. r(26)

Из данных диаграммы рис. 27 следует, что чем мень­ ше Na2Oy содержится в исходном растворе, тем больше извести .можно заменить на СаС03 или карбонатный шлам. На практике, однако, это количество ограничено, что объясняется присутствием в нем ГАСН. Последний образуется при содовой обработке осадков по реакции (24). Перешедший в раствор кремнезем взаимодействует

шается глубина обескремииваіння. Следовательно, коли­ чество карбонатного шлама, используемого вместо извес­ ти для глубокого обескремннвания, зависит от содержа­ ния в нем ГАСН: чем больше в шламе ГАСН, тем в меньших количествах он может использоваться при глу­ боком обескремиив ании.

56

Рис. 30. Два варианта регенерации AUÜj из известковых шламов

57

Г л а в а в т о р а я

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИНОЗЕМА РАЗНЫХ МАРОК

I. ПОВЕДЕНИЕ КРЕМНЕЗЕМА

ПРИ РАЗЛОЖЕНИИ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ

1. Выкручивание алюминатных растворов

Сущность способа

-Сущность этого способа заключается ;в способности алюминатных растворов, состав которых расположен выше левых ветвей изотерм растворимости в системе Na20 —AI2O3—Н20 (рис. 31), к самопроизвольному раз­ ложению с образованием трехводной тіидроокиси алюми­

ния по реакции

В зависимости от температуры один и тот же раствор может быть пересыщенным, равновесным и ненасыщен­ ным А1(ОН)з. Например, раствор, характеризуемыи составом, отвечающим точке А (рис. 31), являет­ ся пересыщенным при 30°С, равновесным при 60°Си ненасыщенным при 95°С. Такой раствор будет самопроизвольно разла­ гаться с выделением гид­ роокиси алюминия, изме­ няя свой состав по прямой АА', при 30°С, или раство­ рять гидроокись алюми­ ния, изменяя свой состав по прямой АА", при 95°С.

'При 60°С данный раствор может сколько угодно долго находиться в кон­ такте с гидроокисью

алюминия, не изменяя своего состава.

Пересыщенные алюминатно-щелочные растворы име-

59