Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИОКСИХЛОРИДА АЛЮМИНИЯ ИЗ БОКСИТА

Изобретение относится к химической промышленности и цветной металлургии, может быть применено при получении коагулянта на основе полиоксихлорида алюминия, который находит широкое применение при очистке питьевых и сточных вод.

Существуют способы получения коагулянта на основе солей алюминия из различных видов алюмосодержащего сырья: гидроксида алюминия (RU 2300499), каолиновых глин (RU 2402487) и техногенного отхода «красного шлама» (RU 2571116) путем взаимодействия их с соляной или серной кислотой.

При выщелачивании минерального сырья в автоклавах в раствор полиоксихлорида алюминия переходит примесь железа (RU 2558122, RU 2574614). Это может привести к повышенному содержанию железа в очищенной воде и несоответствию ПДК = 0,3 мг/л по СанПиН 2.1.4.1074-01.

Существуют различные способы удаления железа из кислых растворов: сорбционное извлечение (RU 2453368, RU 2352654, SU 513006, US 3586477) и электрохимическая очистка (RU 2625470, SU 40967). Недостатками данных способов являются сложность аппаратурного оформления и многостадийность процесса, а также низкий выход по току и высокий расход электроэнергии за счет частичной пассивации электродов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ обезжелезивания бокситов (SU 2300499, заявлено 12.03.1981 г.) путем предварительной обработки боксита железобактериями Leptothrix Kutzing, Crenothrix Cohn при Т:Ж=1:5, Т=28-30°С и продолжительности выщелачивания от 5 до 36 суток. По завершении выщелачивания руду обрабатывали соляной кислотой при Т=20-80°С, Т:Ж=1:5 и продолжительности 1 час.

Недостатками этого способа является применение бактерий только для минералов, содержащих двухвалентное железо, сложность в техническом обслуживании бактерий, длительность процесса, а также низкая степень извлечения железа - 69,4%.

Задача, на решение которой направлено настоящее изобретение, заключается в создании способа получения полиоксихлорида алюминия из боксита.

Техническим результатом изобретения является использование предварительной стадии обезжелезивания боксита раствором соляной кислоты низкой концентрации и снижение содержания примеси железа в полученном коагулянте - полиоксихлориде алюминия.

Технический результат достигается тем, что в способе получения полиоксихлорида алюминия из боксита, согласно изобретению, получение полиоксихлорида алюминия происходит в две стадии: на первой стадии происходит обезжелезивание боксита путем его обработки соляной кислотой при атмосферном давлении с получением раствора хлорида железа. На второй стадии, боксит после обезжелезивания подвергается автоклавному выщелачиванию соляной кислотой с получением раствора полиоксихлорида алюминия.

Снижение содержания железа в растворе полиоксихлорида алюминия происходит за счет того, что минералы железа в боксите представлены легкорастворимыми в соляной кислоте гетитом FeOOH и гематитом Fe₂O₃, тогда как соединения алюминия состоят из упорных минералов: бемита АlOOН и каолинита Al₂(Si₂O₅)(OH)₄, которые растворяются в НСl только при автоклавном выщелачивании.

В качестве сырья был выбран боксит Североонежского месторождения (Архангельская область). Состав боксита представлен в таблице 1.

Боксит, измельченный до крупности 0,1 мм, растворяли в соляной кислоте концентрацией 105 г/л в интервале температур 80-103°С. Соотношение Т:Ж было принято 1:10 для всех опытов. Время процесса составляло 15, 30, 45, 60 минут. По завершении опыта жидкую фазу отделяли от нерастворившегося остатка фильтрацией. Полученные растворы анализировали на содержание оксида алюминия и железа. Данные опытов представлены в таблице 2. При повышении температуры с 80 до 103°С концентрация железа увеличивается с 3,5 до 7,2 г/л, а с увеличение продолжительности растворения с 15 до 60 минут, повышает содержание Fe с 7,2 до 11,7 г/л, содержание алюминия во всех опытах находится в диапазоне 1,3-2,9 г/л. Из приведенных данных следует, что предварительное обезжелезивание боксита позволяет удалить более 95% железа от исходного содержания.

Далее проводили автоклавное выщелачивание очищенного боксита соляной кислотой с концентрацией 350 г/л при соотношении Т:Ж=1:5 в течение 4 часов и температуре 185°С. Полученные растворы содержали, г/л: Аl - 54,1; Fe - 1,2.

Эффективность полученного полиоксихлорида алюминия проверяли на примере воды Москва реки по известной методике [Гетманцев С.В. и др. Очистка промышленных сточных вод коагулянтами и флокулянтами - М.: АСВ. 2008. 272 с.]. Результаты представлены в таблице 3.

Таким образом, предложенный способ существенно снижает содержание железа в полиоксихлориде алюминия и позволяет использовать его для очистки питьевых вод с большой эффективностью.