Интенсификация очистки алюминатных растворов от органических соединений на основе гидрокарбоалюминатов щелочноземельных металлов

• Автор: Тихонова, Елена Владимировна
• Шифр специальности: 05.16.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 179 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Аналитический обзор современного состояния проблемы
1.1 Технология Байера и проблемы, связанные с переходом примесей в алюминатный раствор
1.2 Органические вещества в алюминатных растворах Байера
1.3 Аналитический обзор существующих методик очистки алюминатных растворов от органических примесей
1.4 Выводы к главе
ГЛАВА 2 Синтез гидрокарбоалюминатов щелочноземельных металлов
2.1 Известь в щелочно-алюминатных растворах. Система
Са0-Ыа20-А120з-С02-НЮ
2.1 1 Основные реакции
2.1 2 Растворимость кальция в алюминатном растворе
2.1 3 Диаграмма фазовых состояний '.
2.1 4 Каустификация растворов
2.1 5 Формирование шестиводного трехкальциевого алюмината
2.1 6 Синтез и свойства гидрокарбоалюмината кальция
2.1 7. Синтез препаратов алюминатов кальция, их анализ и характеристика.
2.1 8. Перспективные источники кальциевого сырья
2.1 9 Формирование гидросульфоалюминатов кальция в системе
Иа20-А1203-Са0-803-Н
2.2 Особенности химии магния в алюминатных растворах
2.2.1. Синтез и физико-химические свойства гидроалюминатов магния
2.2.2. Кинетика синтеза гидрокарбоалюмината магния
2.2.3 Синтез гидросульфоалюминатов магния в системе Ыа20-А120з-М£0-80з-Н
2.3 Совместная кристаллизация гидрокарбоалюминатов магния и кальция..
2.4 Выводы к главе
ГЛАВА 3 Сорбционная очистка алюминатных растворов технологии Байера
синтезированными сорбентами
3.1 Разработка и совершенствование методов контроля органических соединений в производственных алюминатных растворах
3.1.2 Обоснование спектрофотометрического метода анализа органических веществ в алюминатных растворах
3.2 Проверка избирательной сорбционной активности сорбентов на основе кальция и магния
3.2.2 Сорбция органических веществ соединениями кальция
3.2.3 Очистка алюминатных растворов от органических примесей соединениями магния
3.3 Описание процесса сорбции органических веществ на гидроалюмнатах щелочноземельных металлов
3.3.1 Термодинамика адсорбции органических веществ
3.3.2 Кинетика адсорбции
3.4 Математическое моделирование процесса
3.4.2 Разработка математического описания процесса очистки алюминатных
растворов от органических примесей
ГЛАВА 4 Технико-экономическое обоснование технологии очистки оборотных алюминатных растворов схемы Байера от органических примесей синтезированными сорбентами
4.1 Разработка технологической схемы очистки алюминатных растворов от органических примесей
4.2 Аппаратурно-технологическая схема
4.3 Технико-экономическое обоснование введения отделения очистки оборотного алюминатного раствора от органических примесей на ООО
«Николаевский глиноземный завод»
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ
Настоящая диссертационная работа выполнена на базе кафедры металлургии Национального минерально-сырьевого университета «Горный». Тема диссертационной работы соответствует тематике важнейших направлений исследований металлургического факультета: «Получение продуктов высшего качества при комплексной переработке низкокачественного сырья».
В борьбе за достижение высоких технико-экономических показателей все более жесткие требования предъявляются к качеству исходных материалов. Для электрометаллургии алюминия первостепенное значение имеет характеристика перерабатываемого глинозема. В то же самое время наметилась тенденция ухудшения качества глиноземсодержащего сырья. В частности, увеличилось содержание органической составляющей в руде.
Органические вещества от цикла к циклу накапливаются в растворах при производстве глинозема по технологии Байера, вследствие чего снижается степень разложения алюминатного раствора при декомпозиции, ухудшается отстаивание красного шлама и фжльтрация гидроксида алюминия, гидрометаллургическое оборудование интенсивно зарастает осадками, повышается пенообразование в растворах. В особенно серьезных случаях накопление органических примесей может привести к полной остановке производства.
Над проблемой органических веществ в алюминатных растворах работали отечественные и зарубежные ученые: М.И. Смирнов, Ф.И. Цымбал, С.И Кузнецов, A.A. Майер, Н.С. Мальц, И.В. Давыдов, Ю.И. Шмигидин, Морис Л. Роберсон, Бернард Шеперс, Койчи Ямада, Пол Дж. Зэ, Вильям А. Нигро, Чанакай Мисра, Фред С. Вильямс, Стивен П. Розенберг.
К настоящему времени предложено множество способов очистки алюминатных растворов от органических веществ, начиная с обжига бокситов и заканчивая фильтрацией на нанофильтрах. Однако большинство из известных мероприятий целесообразно применять только на конкретных предприятиях при определенных условиях или в критических ситуациях. Таким образом, до сих пор не было разработано универсального способа очистки, который позволял бы стабилизировать содержание органических
Продолжение табл. 1.
1 2 3 4 5
ив 4038039 26.07. 1977 Карусерс (АЛКАН) Производство глинозема Часть «старого» алюминатного раствора выводится из основного потока и подвергается выпариванию до постижения С N32003=285 г/л. Пересыщенный оксалатом раствор выпрыскивается на твердую пастель ((1 капли = 0,6 мм, у=10 м/с), внизу агрегата предусмотрена противоточная подача воздуха для охлаждения капель еще до попадания их на постель. Кристаллы оксалата остаются на поверхности, эаствор просачивается и собирается в емкость с последующим возвратом в цикл Сложность организации процесса. Нарушение гидродинамического баланса потоков алюминатных растворов
и5 4046855 ем 2518431, ли 1326776, Еи 188268 6.09. 1977 Шеиерс М е год отделе ния опасных органических соединений от алюминатных байеровских растворов Сорбция окрашенной органики насыщенных а.р. воднорастворимыми соединениями магния1 М£804Н20, Мё504-7Н20, MgCl2-H20, Оз)2 ■ 6Н20 при активном перемешивании в течение 20-60 мин и Т=60-70°С. Осаждение кека декантацией и фильтрацией с последующей утилизацией с красным шламом, раствор-на выщелачивание. Отмечается высокая избирательность соединений магния по отношению к окрашенной органике алюминатных растворов 10-25% орг.углерода при 40-50% сорбции ООВ. Наи лучшие результаты - 48%. при использовании 2-20 г/л кизерита (97%). Недостатки: Введение в систему анионов-примесей; Отсутствие регенерации сорбента.
ив 410129 18.07. 1978 Мерсиер (Псчиней) Очистка растворов, циркулирующих в процессе Байера Двуступенчатая очистка а.р. от углерода. Сначала соед. Ва добавляют к части байеровских растворов с образованием осадка ВаСОз. кот. кальцинируют при Т-1000-1100 °С с добавлением глинозема. После Ва(АЮ2)2 в избытке добавляют к насыщенными оксалатом пром водам, ВаС204 обжигают с карбонатом. Высокие энергозатраты на регенерацию солей бария
иВ 4201749 6.05. 1980 Ямада (Сумитомо) Метод отделения осажденного гидроксида алюминия от раствора алюмината натрия Выделение оксалата натрия из вод промывки гидроксида путем снижения его растворимости (уменьшение температуры, повышение щелочности) г доп. промывка гидроксида горячей водой (50-90°С) Невысокая эффективность очистки по отношению к общей массе органического углерода