способ декомпозиции алюминатных растворов

Формула изобретения

Способ декомпозиции алюминатных растворов, включающий перемешивание алюминатного раствора при температуре 45-70С в присутствии затравки гидроксида алюминия и модифицирующей добавки, отделение маточного раствора от гидроксида алюминия, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используют карбонат лития, вводимый в количестве от 0,10 до 0,30% на массу получаемого осадка гидроксида алюминия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области производства глинозема, а именно к процессу декомпозиции алюминатных растворов.

Известны способы декомпозиции алюминатных растворов при перемешивании с затравочным гидроксидом алюминия в политермическом режиме при температурах 45-70С (Лайнер А.И. Производство глинозема. - М.: Металлургиздат, 1961, с.255-259). Получаемый гидроксид алюминия содержит фракций -45 мкм до 20-35% и более, что не отвечает современным требованиям электролизного производства. В соответствии с межгосударственным стандартом ГОСТ 30558-98 при получении металлургического глинозема с содержанием фракции -45 мкм не более 25% к его модулю добавляют букву "К" - крупнозернистый глинозем.

В качестве прототипа выбран способ декомпозиции алюминатных растворов, включающий введение в пульпу модификатора роста кристаллов - тонкоизмельченного карбоната кальция по патенту США №3906084 от 21.09.71. Этот способ позволяет повысить содержание фракций +45 мкм за счет укрупнения мелких фракций. Однако добавка СаО увеличивает содержание его в виде примеси в металлургическом глиноземе, а накопление соединений кальция в процессе электролиза глинозема негативно отражается на качестве алюминия.

Технической задачей изобретения является получение качественного гидроксида алюминия повышенной крупности.

Решение технической задачи заключается в том, что в способе декомпозиции алюминатных растворов, включающем перемешивание алюминатного раствора при температуре 45-70С в присутствии затравки гидроксида алюминия и модифицирующей добавки, отделение маточного раствора от гидроксида алюминия, в качестве модифицирующей добавки используют карбонат лития, вводимый в количестве от 0,10 до 0,30% на массу получаемого осадка гидроксида алюминия.

При снижении температуры декомпозиции ниже 45С добавка карбоната лития практически не влияет на крупность гидроксида алюминия.

При повышении температуры декомпозиции выше 70С укрупняющее действие карбоната лития практически не проявляется.

При снижении дозировки карбоната лития меньше 0,10% на массу получаемого осадка укрупнение кристаллов более слабое и рост среднего диаметра тонких частиц незначителен.

При увеличении дозировки более 0,30% на массу получаемого осадка существенного роста укрупнения тонких частиц гидроксида алюминия не наблюдается, а лишь возрастает расход дорогостоящего реагента.

Пример конкретного осуществления

Процесс декомпозиции проводили в лабораторных кристаллизаторах на синтетических алюминатных растворах с использованием в качестве затравки промышленного мелкодисперсного гидроксида алюминия.

Гранулометрический анализ кристаллического осадка осуществляли на лазерном гранулометре модели 715.

Пример 1. Алюминатный раствор, содержащий 128,0 г/дм³ Nа₂О, 123,8 г/дм³ Аl₂O₃ смешивали с затравкой - 9,3 г/дм³ мелкодисперсного гидроксида алюминия (затравочное отношение 0,05). После выдержки в течение 4-х часов при температуре 70С и постоянном перемешивании осадок отделяли от жидкой фазы, промывали водой и определяли гранулометрический состав.

Пример 2 (по прототипу). Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили с добавкой карбоната кальция в количестве 0,048% по СаО к массе полученного после опыта осадка.

Пример 3. Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили в присутствии добавки 0,10% Li₂CO₃ к массе полученного после опыта осадка.

Пример 4. Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили в присутствии добавки 0,160% Li₂CO₃ к массе полученного после опыта осадка.

Пример 5. Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили в присутствии добавки 0,30% Li₂CO₃ к массе полученного после опыта осадка.

Пример 6. Декомпозицию алюминатного раствора в условиях, аналогичных примеру 1, проводили в присутствии добавки 0,30% Li₂СО₃ к массе полученного после опыта осадка и при температуре 45С.

Результаты анализа гранулометрического состава осадков, полученных при декомпозиции алюминатного раствора в примерах 1-6, приведены в таблице.

Из приведенных данных видно, что влияние добавки CaO (пример 2) незначительно повышает крупность гидроксида алюминия по сравнению с примером 1, в котором декомпозицию проводили без добавки минерализатора. Рост среднего диаметра частиц незначителен - с 2,5 до 2,8 мкм.

При декомпозиции алюминатного раствора с добавкой Li₂СО₃ (примеры 4 и 5) укрупнение тонких кристаллов по среднему диаметру составляло 6-7 мкм, что более чем в 2 раза выше, чем в присутствии CaO.

Добавка модификатора роста кристаллов Li₂CO₃ осуществлялась в пределах от 0,10 до 0,30% к массе получаемого осадка гидроксида алюминия.

В предлагаемом способе Li₂СО₃ вводят на стадии декомпозиции, что позволяет улучшить физико-химические свойства гидроксида алюминия и оксида алюминия: уменьшить содержание тонких фракций и после кальцинации получать литийсодержащий глинозем.

Известно применение при электролизе глинозема солей лития в качестве легирующей добавки к электролиту, что улучшает технико-экономические показатели процесса электролиза: повышается производительность электролизеров, снижается удельный расход электроэнергии, анодной массы и фтористых солей.

Преимущество нового технического решения с использованием в качестве модификатора роста кристаллов Li₂СО₃ на стадии декомпозиции алюминатного раствора обеспечивает получение гидроксида алюминия и глинозема с улучшенным гранулометрическим составом по крупности и с легирующей литийсодержащей добавкой, расход которой меньше по сравнению с количеством вводимого литийсодержащего реагента в процессе электролитического получения алюминия.