Исследование и совершенствование технологии глубокого обескремнивания алюминатных растворов глиноземного производства

• Автор: Киров, Сергей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 149 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Литературный обзор
1.1 Обзор существующих способов переработки высококремнистых бокситов б
1.2 Каркасные алюмосиликаты
1.3 Растворимость кремнезема
1.4 Сущность и пути обескремнивания
1.5 Кристаллизация гидроалюмосиликатов
2 Исследование физико-химических свойств низкомодульных кремнийсодержащих алюминатных растворов
2.1 Методика анализа концентраций компонентов
2.1.1 Определение содержания КагОобщ
2.1.2 Определение содержания АЬ03
2.1.3 Определение содержания кремнезема
2.2 Приготовление растворов заданных составов
2.3 Условия проведения экспериментов
2.4 Порядок проведения экспериментов по определению плотности,
вязкости и электропроводности растворов
2.5 Изучение свойств кремнийсодержащих алюминатных растворов и
анализ полученных результатов
2.6 Растворимость БКУ в алюминатных растворах
3 Кристаллизация низкотемпературных гидроалюмосиликатов натрия
3.1 Методика исследования
3.2 Особенности кремнийсодержащих алюминатных растворов
3.3 Построение кинетических кривых

3.4 Индукционный период
3.5 Скорость кристаллизации
3.6 Расчет констант скорости кристаллизации гидроалюмосиликата натрия
3.7 Определение коэффициент диффузии кремнийсодержащего алюминатного иона в низкомодульных алюминатных растворах
3.8 Расчет термодинамических величин гидроалюмосиликата натрия
3.9 Химический и структурный анализ осадков обескремнивания
3.10 Механизм кристаллизации низкотемпературного ГАСН
3.11 Крупность кристаллов Г АСН
3.12 Изучение поглотительных свойства низкотемпературных осадков гидроалюмосиликата натрия
4 Обескремнивание через кристаллизацию железистого гидрограната
4.1 Материалы и методика исследований
4.2 Аппаратурное оформление процесса синтеза
4.3 Анализ осадков обескремнивания через ЖГГ
4.4 Влияние температуры и концентрации щелочи
4.5 Влияние соотношения компонентов твердой фазы на потери А120з и
состав твердой фазы
5 Совершенствование технологии обескремнивания алюминатных растворов
Выводы по диссертации
Список использованных источников
Приложение А. Акт опытно-промышленных испытаний способа кристаллизации низкотемпературной модификации ГАСН заданного фазового и
гранулометрического состава

Введение
Повышение комплексности использования сырья и снижение затрат на энергоносители всегда являются прерогативой при разработке новых или модернизации старой технологии. Так процесс образование щелочных гидроалюмосиликатов - один из важнейших вторичных процессов на всех гидрометаллургических переделах глиноземного производства, работающего по любому известному щелочному способу переработки глиноземсодержащего сырья. Кремнезем является повсеместным спутником глинозема, и поэтому, своевременное и полное обескремнивание алюминатных растворов является одним из условий получения высококачественного товарного продукта. С другой стороны, при обескремнивании алюминатных растворов через кристаллизацию щелочных гидроалюмосиликатов теряется дорогостоящая щелочь и снижается извлечение глинозема, поскольку твердая фаза предела обескремнивания практически не подвергается переработки.
При этом известен большой интерес к свойствам синтетических гидроалюмосиликатов щелочных металлов (цеолитам). Уровень современного
промышленного производства синтетических цеолитов достигает нескольких сотен тысяч тонн в год (при тенденции непреклонного роста) и определяется главным образом, потребностями нефтехимической промышленности, где синтетические цеолиты некоторых структурных типов находят широкое применение в качестве катализаторов или их носителей. Также цеолиты широко применяются при сушке, очистке и разделении веществ, а также в качестве ионообменников.
Вместе с тем цеолиты сами по себе являются интересными объектами для научных исследований: они представляют собой пористые тела, характеризующиеся определенной структурой скелета и регулярной геометрией пор (внутрикристаллических полостей и каналов). Важной особенностью цеолитов является возможность варьирования

силикатов и алюминатов выявлено спектроскопическими и химическими методами [11]. Следовательно, как и в кристаллических алюмосиликатах [22], содержание алюминия в кремнеалюмокислородной сетке щелочных силикаалюмогелей никогда не превышает содержания кремния и каждый атом алюминия в сетке гелей, как и в каркасах кристаллических алюмосиликатов, например цеолитов, удерживает по одному одновалентному катиону. Но эти обстоятельства указывают на то, что алюминий в кремнеалюмокислородной сетке тетраэдрах, несущих избыточный отрицательный заряд, и щелочные катионы присутствуют в геле для его компенсации.
Существует точка зрения [78], согласно которой щелочные силикаалюмогели, получающиеся при смешении растворов силиката и алюмината натрия, представляют собой смесь соосаждающихся гидроксидов кремния и алюминия. Эти представления малоправдоподобны, поскольку в сильно щелочных средах как алюмогели, так и силикагели не могут быть достаточно стабильными из-за их растворимости в щелочах.
Насколько велика роль интермицеллярной жидкости в процессах кристаллизации цеолитов из силикаалюмогелей, видно из результатов опытов по управляемой кристаллизации гелей путем изменения состава интермицеллярной жидкости [137]. В этих опытах исходные образцы гелей, из которых нормально получались цеолиты А и X, отмывались от интермицеллярной жидкости, а затем к скелету геля А была добавлена интермицеллярная жидкость, переводящая гель А в область составов гелей X, а к скелету геля X добавлена жидкость, переводящая его в область гелей А. В результате из модифицированного геля А был получен после его выдерживания при 90 °С цеолит типа X, а из геля X - цеолит типа А. Исследования [137] показали, что каждый из ГАСН’ов образуется из гелей с характерными соотношениями и концентрациями компонентов в их жидких фазах. Для получения ГАСН’ов с высоким содержанием кремнезема необходимо не только повышение концентрации БЮг, но и понижение концентрации щелочи [142]. Исследования зависимости размеров образующихся кристаллов от исходного