способ кристаллизации сульфата натрия из раствора газоочистки электролитического производства алюминия

Формула изобретения

Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки алюминиевых заводов, включающий насыщение раствора сульфатом натрия, охлаждение раствора до температуры кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка, отличающийся тем, что охлаждение раствора в осенне-зимний период осуществляют холодным атмосферным воздухом в два этапа: вначале до 6-10^oС в трубопроводах, вынесенных за пределы здания, в режиме рециркуляции, а затем до 0-(-2)^oC в кристаллизаторах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия.

В настоящее время в системе мокрой газоочистки алюминиевого производства наряду с фторсодержащими газами улавливается сернистый газ, который, окисляясь до сульфатной формы, накапливается растворах газоочистки.

Накопление сульфата натрия в системе газоочистки, с одной стороны, приводит к потерям такого ценного продукта, как NaF, который выделяется в осадок NaF Na₂SO, с другой стороны - вредно отражается на качестве криолита, который получают из растворов газоочистки.

Поэтому периодически, по мере накопления сульфата натрия до 40-120 г/л, раствор выводят из оборота и направляют на кристаллизацию из него сульфата натрия.

Кроме того, сульфатсодержащие растворы в настоящее время имеют тенденцию к возрастанию объемов, поэтому имеющееся в цехе оборудование с трудом справляется со всевозрастающими потоками растворов.

Известен способ кристаллизации солей из растворов [1], согласно которому процесс осуществляют контактным охлаждением раствора путем введения в него частично или полностью замороженного такого же раствора.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ выделения сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия [2], согласно которому растворы газоочистки, насыщенные сульфатом натрия охлаждают в каскадно расположенных кристаллизаторах при 7-(-5)^oC, причем температуру каждого предыдущего кристаллизатора поддерживают на таком уровне, чтобы она отличалась от температуры последующего на 4-6^oС.

Оба способа требуют высоких энергетических затрат, необходимых для охлаждения растворов.

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение производительности процесса кристаллизации сульфата натрия.

Техническим результатом является снижение энергетических затрат, связанных с кристаллизацией сульфата натрия.

Технический результат достигается тем, что в способе кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки, включающем насыщение раствора сульфатом натрия, охлаждение его до температуры кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка, охлаждение раствора в осенне-зимний период осуществляют холодным атмосферным воздухом в два этапа: вначале до 6-10^oС в режиме рециркуляции раствора в трубопроводах, вынесенных за пределы здания, затем до 0-(-2)^oС - в кристаллизаторах.

Техническая сущность предлагаемого изобретения состоит в следующем.

В настоящее время маточные растворы, насыщенные сульфатом натрия до массовой концентрации 40-120 г/л с температурой 50-60^oС, поступают в три каскадно расположенные кристаллизаторы на кристаллизацию сульфата натрия путем охлаждения раствора до температуры 7-(-5)^oС. Указанную температуру в кристаллизаторах поддерживают с помощью аммиачных систем.

В предлагаемом способе первоначальное охлаждение растворов до 6-10^oС в осенне-зимний период осуществляют холодным атмосферным воздухом в трубопроводах, вынесенных за пределы здания, в режиме рециркуляции раствора. При этой температуре, именно в режиме рециркуляции раствора, происходит образование центров кристаллизации солей сульфата натрия не только на внутренней поверхности трубопровода, но и равномерно во всем его объеме. Рециркуляция промышленных растворов сульфата натрия препятствует зарастанию растворороводов солями. Завершение формирования кристалла осуществляют в кристаллизаторе при 0-(-2^oC), в который нагнетают холодный воздух из атмосферы.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от известного тем, что:

- охлаждение раствора в осенне-зимний период осуществляют холодным атмосферным воздухом в два этапа: первый этап до 6-10^oC в режиме рециркуляции раствора в трубопроводе, вынесенном за пределы здания, второй этап - до 0-(-2)^oC в кристаллизаторах, куда закачивают также атмосферный холодный воздух.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "новизна".

Анализ известных технических решений в данной и смежных областях показал, что признак охлаждения раствора до 5-(-3^oC) известен [3].

Однако выявленный признак, сходный с отличительным заявляемого изобретения, на получение технического результата не влияет.

В предлагаемом решении новая совокупность признаков как известного, так и неизвестных ранее позволит снизить энергоемкость процесса, т.е. получить указанный технический результат.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности "изобретательский уровень".

Возможность осуществления способа подтверждается следующим примером.

Промышленный раствор сульфата натрия с температурой 55^oС по растворопроводам направляют на естественное охлаждение холодным атмосферным воздухом. Раствор охлаждают до 8^oC рециркуляцией в трубопроводах, вынесенных за пределы здания.

Контроль за температурой осуществляют автоматическими датчиками.

Затем раствор направляют в кристаллизатор, в котором происходит окончательное формирование кристалла при 2^oC, а охлаждение производят также холодным атмосферным воздухом, нагнетаемым в кристаллизатор.

При этой температуре раствор находится в течение 1 ч.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

По сравнению с прототипом предлагаемый способ позволяет увеличить производительность процесса в ~2,5 раза, а также значительно снизить энергозатраты осенне-зимнего периода за счет отключения в этот период существующих охлаждающих аммиачных систем кристаллизатора.

Источники информации

1. Патент РФ 2102107, МПК 6 B 01 D 9/02, заявлено 26.10.95.

2. Патент РФ 2064891, МПК 6 C 01 D 5/00, заявлено 08.08.94.

3. А.с. СССР 648518, МКИ 2 C 01 D 5/00.