способ переработки алунитовых или бесщелочных алюмосиликатных руд на алюмокалиевые квасцы и хлорид алюминия

Формула изобретения

Способ переработки алунитовых или бесщелочных алюмосиликатных руд на алюмокалиевые квасцы и хлорид алюминия, характеризующийся тем, что дробленую руду подвергают обжигу, обожженную руду обрабатывают раствором серной кислоты, полученный раствор отделяют от твердого остатка руды, затем проводят кристаллизацию из него алюмокалиевых квасцов путем добавки в раствор хлорида калия с охлаждением раствора, при этом хлорид калия дозируют в раствор из расчета связывания в алюмокалиевые квасцы 70 80% свободного сернокислого алюминия и получения раствора, содержащего хлорид алюминия.

Описание изобретения к патенту

Способ относится к цветной металлургии, конкретно, к технологии получения алюмокалиевых квасцов и раствора хлорида алюминия из алунитовых и бесщелочных алюмосиликатных руд.

В предлагаемом способе, включающем обжиг дробленой алунитовой или бесщелочной алюмосиликатной руды, гидрохимическую обработку обожженной руды раствором серной кислоты, отделение раствора от твердого остатка, для достижения поставленной цели в раствор, получаемый после гидрохимической обработки руды, дозируют хлористый калий из расчета связывания в алюмокалиевые квасцы 70-80% содержащегося в растворе свободного сернокислого алюминия с получением конечного маточного раствора, содержащего остаток сернокислого алюминия в виде хлорида алюминия. Наиболее оптимальной является дозировка хлористого калия для связывания в алюмокалиевые квасцы 75% свободного сернокислого алюминия. Уменьшение дозировки хлористого калия менее 75% ведет к снижению выхода алюмокалиевых квасцов. Дозировка хлористого калия более 75% не увеличивает количества получаемых алюмокалиевых квасцов, но ведет к увеличению удельного расхода хлористого калия на единицу получаемых алюмокалиевых квасцов.

При переработке бесщелочных алюмосиликатных руд процесс дозировки хлористого калия для выделения алюмокалиевых квасцов и получения конечного раствора, содержащего хлорид алюминия, осуществляется по следующей равновесной реакции



При переработке калийной алунитовой руды одна треть сернокислого алюминия, содержащегося в растворе, связана с сульфатом калия, поэтому процесс дозировки хлористого калия для кристаллизации алюмокалиевых квасцов будет осуществляться по следующей равновесной реакции:



Из приведенных равновесных реакций следует, что при переработке алунитовой руды предлагаемым способом в сопоставлении с переработкой бесщелочных алюмосиликатных руд удельный расход хлористого калия, требуемого для выделения из раствора алюмокалиевых квасцов, будет ниже на 40% Технологический процесс выделения алюмокалиевых квасцов с получением конечного раствора, содержащего хлорид алюминия, из алунитовых и бесщелочных алюмосиликатных руд по предлагаемому способу будет осуществляться в следующих условиях.

Исходную руду, дробленую до крупности минус 7-8 мм, после обжига при температуре 560-700^oC подвергают гидрохимической обработке расчетным количеством 30%-ного раствора серной кислоты в вертикальном реакторе методом циркуляции реакционного раствора через слой руды в реакторе при температуре 95-100^oC в течение 5-6 ч последовательно в две стадии в противотоке раствора к руде. При этом из обожженной руды извлекается в раствор не менее 90% оксида алюминия и алюмощелочных квасцов при переработке алунита. Получаемый при этом раствор не содержит свободной серной кислоты и очищается от солей железа. Из полученного при этом конечного технологического раствора путем дозировки в него расчетного количества хлористого калия и охлаждения раствора до 25-30^oC выделяют в осадок в виде алюмокалиевых квасцов не менее 70% сернокислого алюминия при переработке бесщелочных алюмосиликатных руд и не менее 80% сернокислого алюминия при переработке алунитовых руд. В конечном растворе после кристаллизации квасцов остается около 20-25% алюминия в виде хлорида алюминия и, частично, в виде не выделенных в осадок алюмокалиевых квасцов.

Алюмокалиевые квасцы используются в качестве дубильного реагента в кожевенной, текстильной, деревообрабатывающей и бумажной промышленности и в качестве коагулянта для очистки питьевой воды. Раствор хлорида алюминия, в основном, будет использоваться в качестве коагулянта для очистки питьевой воды и для очистки промышленных сточных вод.

Пример 1. При переработке 1500 г дробленой до крупности -7 мм алунитовой руды, содержащей 225 г оксида алюминия, 598 г безводных алюмокалиевых квасцов, после обжига при 580^oC в течение 2 ч ее подвергали гидрохимической обработке 30% -ным раствором серной кислоты, содержащим 675 г H₂SO₄. Обработка руды проводилась методом циркуляции раствора через слой руды в реакторе в течение 6 ч при 95^oC последовательно в две стадии. В результате обработки получили три литра раствора, содержащего 750 г Al₂(SO₄)₃ и 585 г K₂SO₄Al₂(SO₄)₃. Полученный раствор разделили на три части по 1 л каждая. В эти растворы добавили хлористый калий в следующих количествах: в первый раствор 75 г KCl, что рассчитано на связывание в алюмокалиевые квасцы 70% свободного сернокислого алюминия в растворе; во второй раствор добавили 80 г KCl, что рассчитано на связывание в алюмокалиевые квасцы 75% свободного сернокислого алюминия; и в третий раствор добавили 85,5 г KCl, что рассчитано на связывание 80% свободного сернокислого алюминия в растворе. После дозировки хлористого калия все три раствора при перемешивании охладили до 30^oC. При этом выпало в осадок из первого раствора 760 г квасцов, из второго раствора 795 г квасцов и из третьего раствора 800 г квасцов. Осталось после кристаллизации квасцов в первом растворе 13 г Al₂(SO₄)₃, 44 г K₂SO₄Al₂(SO₄) и 48 г AlCl₃; во втором растворе осталось 44 г K₂SO₄Al₂(SO₄)₃ и 50 г AlCl₃; в третьем растворе осталось 41 г K₂SO₄Al₂(SO₄)₃, 50 г AlCl₃ и 5 г KCl.

Пример 2. При переработке 1500 г бесщелочной алюмосиликатной руды, дробленой до крупности минус 7 мм, содержащей 450 г оксида алюминия, после обжига при 700^oC в течение 2 ч ее подвергали гидрохимической обработке в реакторе 30%-ным раствором серной кислоты, содержащим 1320 г серной кислоты. В результате гидрохимической обработки обожженного каолина в указанных в примере 1 условиях получили 4,5 л раствора, содержащего 1442 г Al₂(SO₄)₃. Полученный раствор разделили на три равные части по 1,5 л и добавили в первый раствор 147 г KCl, во второй раствор 157 г KCl и в третий раствор 168 г KCl, что соответствует связыванию в алюмокалиевые квасцы 70% сернокислого алюминия в первом растворе, 75% сернокислого алюминия во втором растворе и 80% сернокислого алюминия в третьем растворе. При последующем охлаждении растворов до 30^oC при перемешивании в осадок выпало из первого раствора 760 г алюмокалиевых квасцов, из второго раствора 820 г, из третьего раствора 825 г алюмокалиевых квасцов. Таким образом, из первого раствора при дозировке хлористого калия, рассчитанной на связывание 70% сернокислого алюминия, выделилось в осадок 760 г алюмокалиевых квасцов, что на 8,5% ниже в сравнении с количеством алюмокалиевых квасцов, выделенных в осадок из второго и третьего растворов, в которые дозировался хлористый калий из расчета связывания 75 и 80% сернокислого алюминия в алюмокалиевые квасцы. Удельный расход хлористого калия на выделение алюмокалиевых квасцов из первых двух растворов составил, соответственно 194 и 192 кг на одну тонну алюмокалиевых квасцов, в третьем растворе расход составил 204 кг KCl.