способ получения алюмината натрия

Формула изобретения

1. Способ получения алюмината натрия, отличающийся тем, что в растворе гидроокиси натрия проводят растворение алюминийсодержащих отходов производства высших жирных спиртов в виде суспензии гидроксида алюминия с влажностью 30 - 80% или в виде мелкодисперсного порошка в форме - Al₂O₃ при каустическом отношении, равном единице.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что мелкодисперсный порошок в форме - Al₂O₃ является продуктом сжигания шлама при 960^oC и содержит 86% - Al₂O₃.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к неорганической химии, в частности, к производству алюмината натрия, который может использоваться в химической промышленности, в том числе в качестве коагулянта и в виде добавки к коагулянтам.

Известны способы получения алюмината натрия в виде раствора путем растворения гидроксида алюминия в растворе едкого натра с концентрацией по Na₂O 500-550 г/л. Гидроксид алюминия вводят в нагретый до кипения раствор едкого натра до достижения каустического отношения, равного единице, и выдерживают при температуре кипения до полного перехода в раствор гидроксида алюминия /Авторское свидетельство СССР N 139315, кл. C 01 F 7/04/. Недостатком этого способа является длительное время процесса (4-5 суток).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является способ получения раствора алюмината натрия, включающий введение в раствор едкого натра с концентрацией по Na₂O 500-550 г/л гидроксида алюминия до достижения каустического отношения, равного единице, и нагревание смеси в течение 30 - 60 минут до 85 - 95^oC /Авторское свидетельство СССР N 722845, кл. C 01 F 7/04/.

Недостатком этого способа является использование быстростареющего, специально подготовленного сырья - гидроксида алюминия и нагревание смеси в течение 30 - 60 минут до 85 - 95^oC.

Задача, решаемая изобретением, - снижение себестоимости продукта и упрощение процесса.

Во-первых, поставленная задача достигается за счет использования алюминийсодержащих отходов производства высших жирных спиртов в виде суспензии гидроксида алюминия с влажностью от 80 до 30% или в виде мелкодисперсного порошка в форме -Al₂O₃.

Отходы производства высших жирных спиртов в виде суспензии - шлам с содержанием, мас.%: 11,5 Al(OH)₃, 88 H₂O, 0,5 органики. Гидроксид алюминия состоит из тригидрита алюминия в форме гиббсита (гидроаргиллита) и байерита, моногидрита глинозема в форме бемита. Срок хранения суспензии неограничен.

Продуктом сжигания шлама при температуре 960^oC содержание -Al₂O₃ составляет 86%, а после обжига при температуре 1240^oC -Al₂O₃ переходит в -Al₂O₃ и содержание его составляет 90%.

Во-вторых, поставленная задача достигается тем, что растворение гидроокиси натрия (NaOH, ГОСТ 4328, ЧДА) идет с выделением тепла, т.е. реакция экзотермическая.

В-третьих, растворение отхода производства высших жирных спиртов как в виде суспензии, так и в виде мелкодисперсного порошка в форме -Al₂O₃ в растворе гидроокиси натрия происходит без нагревания, а идет с выделением тепла как в заранее приготовленном растворе гидроокиси натрия, так и при одновременном растворении гидроокиси натрия и отхода производства высших жирных спиртов для получения раствора алюмината натрия при каустическом отношении, равном единице.

Пример приготовления раствора гидроокиси натрия. Раствору гидроокиси натрия с концентрацией по Na₂O 500-550 г/л (или с концентрацией по NaOH 645-710 г/л) соответствует 44,0 - 47,4%-ный по NaOH раствор гидроокиси натрия плотностью 1,469 - 1,499 г/см³ /В.И.Перельман. Краткий справочник химика. "Химия", М. , 1964. Л. , с. 411, таблица 17б. Едкий натр/. Для получения раствора гидроокиси натрия объемом 1 л для растворения 645 г NaOH необходимо 740 мл воды, а для 710 г NaOH - 705 мл воды.

Процесс растворения NaOH происходит с выделением тепла, и при введении воды с температурой 15 - 17^oC через 10 - 20 минут температура смеси повышается до 90 - 92^oC, а через 30 - 60 минут температура смеси снижается до 79 - 81, 68 - 79^oC, соответственно.

Примеры приготовления раствора алюмината натрия примерно объемом 1 л (номер опыта 1 - 5) и 2 л (номер опыта 6 - 7) приведены в таблице. При растворении гидроксида алюминия до достижения каустического отношения, равного единице, в вышеописанном растворе гидроокиси натрия объемом 0,5 л получаем раствор алюмината натрия объемом 1 л, а в растворе гидроокиси натрия объемом 1 л получаем раствор алюмината натрия объемом 2 л, т.е. содержание гидроокиси натрия в растворе алюмината натрия снижается примерно в 2 раза. Как было выше сказано, вместо гидроксида алюминия используем отход производства высших жирных спиртов в виде суспензии гидроксида алюминия с влажностью от 80 до 30% или в виде мелкодисперсного порошка в форме -Al₂O₃. При введении суспензии учитывается его влажность, а при введении сухого порошка количество вводимой воды возрастает.

В таблице приведены введенное количество воды и ее температура. В процессе получения алюмината натрия при введении воды с температурой 15 - 17^oC температура смеси через 10 - 20 минут повышается до 85 - 88^oC, а через 30 - 60 минут снижается до 61 - 63, 49 - 53^oC, соответственно. При введении воды с температурой 82 - 84^oC температура смеси через 10 - 20 минут повышается до 105 - 107^oC, а через 30 - 60 минут снижается до 73 - 77, 57 - 58^oC, соответственно. Процесс растворения происходит более 4 часов, по истечении 4 часов температура смеси составляет 25 - 27^oC.

В опытах номер 6 и 7 даны примеры приготовления раствора алюмината натрия с использованием суспензии гидроксида алюминия с влажностью (341х100/1141)=29,9%, введенного в количестве 1482 г, т.е. введено 1482-341= 1141 г Al(OH)₃ или 1141/78=14,628 г-моль Al(OH)₃ или 7,314 г/моль Al₂O₃ или 7,314х102=746 г Al₂O₃.

В таблице приведены значения введенного количества Na₂O и -Al₂O₃ в г и дана характеристика полученного раствора алюмината натрия. В связи с тем, что объем полученного раствора алюмината натрия не всегда точно соответствует объему 1 или 2 л, сделан перерасчет введенного количества г-моль Na₂O и Al₂O₃ на 1 л раствора алюмината натрия. Пример. Номер опыта 1: (266,6/62х0,950)=4,5 и (438/102х0,950)=4,5, где 62 и 102 г-моль Na₂O и Al₂O₃ в г соответственно. Номер опыта 6: (499,8/62х2,054)=3,9 и (746/102х2,054)= 3,6 и т.д.

Преимущества метода: снижение себестоимости и упрощение процесса за счет перехода к готовому сырью, не требующего специальной технологии приготовления и не теряющего со временем своих свойств, за счет использования более дешевого сырья и проведение процесса растворения без топливно-энергетических затрат; возможность утилизации алюминийсодержащих отходов производства высших жирных спиртов.

Из данных результатов таблицы следует, что получены растворы алюмината натрия способом растворения отходов производства высших жирных спиртов в виде суспензии гидроксида алюминия с влажностью от 80 до 30% или в виде мелкодисперсного порошка в форме -Al₂O₃ в растворе гидроокиси натрия при каустическом отношении (Na₂O/Al₂O₃)=(4-5)/(4-5), равном единице.