27.08.2015
216.013.7492

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ИЗ КРАСНОГО ШЛАМА

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к металлургии, а именно к переработке красного шлама - отхода глиноземного производства переработки бокситов щелочным способом Байера. Способ извлечения оксида алюминия из красного шлама включет автоклавное выщелачивании красного шлама при температуре 230-260°С и давлении 21-26 МПа в присутствии гидроксида кальция в щелочном растворе, при этом в исходный красный шлам вводят гидроксид кальция в количестве 2,5-5,0% от массы исходного шлама и 40%-ный раствор NaOH до получения соотношения Ж:Т=1,5÷2,8:1; после автоклавного выщелачивания полученную пульпу охлаждают до 80-120°C, затем добавляют 10%-ный раствор NaOH или воды до получения соотношения Ж:Т не менее 5:1 и выдерживают при перемешивании не менее 1 часа, после чего фильтруют. Изобретение позволяет извлечь оксид алюминия из красного шлама без необходимости проведения дополнительных операций, а также обеспечить высокий процент извлечения оксида алюминия из красного шлама и снизить потери целевого продукта с отработанным красным шламом. Кроме того, изобретение позволяет снизить содержание щелочи (NaO) в отработанном красном шламе и возвратить ее в щелочной алюминийсодержащий раствор. 3 пр.
Основные результаты: Способ извлечения оксида алюминия из красного шлама, включающий автоклавное выщелачивание красного шлама при повышенной температуре и давлении выше атмосферного в присутствии гидроксида кальция в щелочном растворе, отличающийся тем, что в исходный красный шлам вводят гидроксид кальция в количестве 2,5-5,0% от массы исходного шлама и 40%-ный раствор NaOH до получения соотношения фаз жидкое : твердое = 1,5÷2,8:1; при этом автоклавное выщелачивание проводят при температуре 230-260°C и давлении 21-26 МПа, а после автоклавного выщелачивания полученную пульпу охлаждают до 80-120°C, затем добавляют раствор 10%-ной NaOH или воды до получения соотношения фаз жидкое : твердое не менее 5:1 и выдерживают при перемешивании не менее 1 часа, после чего фильтруют.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к металлургии, а именно к переработке красного шлама - отхода глиноземного производства переработки бокситов щелочным способом Байера.

Известен способ извлечения оксида алюминия из алюминийсодержащего материала, в частности красного шлама, включающий получение пластичной массы, содержащей исходный материал, известь и воду; при этом известь вводят в количестве 1-3 моля на 1 моль оксида алюминия в исходном материале, причем при содержании в исходном материале оксида кремния дополнительно вводят известь в количестве 1 моля на 1 моль оксида кремния; формирование из пластичной массы гранул размером 60-3000 мкм и обработку гранул в гидротермальных условиях при температуре выше 200°C при атмосферном давлении или выше атмосферного с последующим выщелачиванием оксида алюминия (патент US 4048285, МПК C01F 7/12, C01F 7/18; 1977 год).

Недостатками известного способа являются низкое извлечение оксида алюминия из красного шлама (не более 50%) и большой расход извести, который при заявленных соотношениях достигает 20% и более от количества взятого красного шлама.

Известен способ извлечения оксида алюминия из красного шлама, в котором в красный шлам Байера добавляют известь и оборотный щелочной раствор для проведения мокрой переработки красного шлама, в частности автоклавным способом; в результате мокрой переработки получают суспензию, которую разделяют для получения раствора после переработки красного шлама и отработанного красного шлама; отработанный красный шлам далее промывают для получения раствора после промывки отработанного красного шлама и исчерпывающе отработанного красного шлама (патент RU 2478574, МПК C01F 7/06, 2013 год).

К недостаткам способа относятся значительные потери целевого продукта с исчерпывающе отработанным красным шламом, поскольку остаточное содержание оксида алюминия в нем составляет не менее 12%; а также необходимость проведения предварительно перед автоклавной обработкой пульпы операции нагрева-удержания пульпы, что увеличивает время термообработки и усложняет процесс.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья, включающий приготовление суспензии сырья в высокомодульном алюминатном растворе и автоклавное выщелачивание красного шлама ветви Байера в присутствии известьсодержащей добавки (патент RU 2193525, МПК C01F 7/06, 2002 год) (прототип).

К недостаткам способа относятся значительные потери целевого продукта с исчерпывающе отработанным красным шламом, поскольку остаточное содержание оксида алюминия в нем составляет не менее 7,7%; а также необходимость проведения предварительной операции приготовления известково-клинкерной суспензии путем смешения товарной извести, взятой в количестве 43% от массы шлама, и железистого клинкера, содержащего феррит натрия Na2Fe2O4, высокотемпературной каустификацией карбоната натрия в присутствии Fe2O3-содержащего материала (железной окалины) и высокомодульного раствора во вращающейся печи.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ извлечения оксида алюминия из красного шлама без необходимости проведения дополнительных операций, усложняющих способ, обеспечивающий высокий процент извлечения оксида алюминия из красного шлама и, соответственно, снижение потерь целевого продукта с отработанным красным шламом.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе извлечения оксида алюминия из красного шлама, включающем автоклавное выщелачивании красного шлама при повышенной температуре и давлении выше атмосферного в присутствии гидроксида кальция в щелочном растворе, в котором в исходный красный шлам вводят гидроксид кальция в количестве 2,5-5,0% от массы исходного шлама и 40%-ный раствор NaOH до получения соотношения фаз жидкое : твердое = 1,5+2,8:1; при этом автоклавное выщелачивание проводят при температуре 230-260°С и давлении 21-26 МПа, а после автоклавного выщелачивания полученную пульпу охлаждают до 80-120°С, затем добавляют раствор 10%-ной NaOH или воды до получения соотношения фаз жидкое : твердое не менее 5:1 и выдерживают при перемешивании не менее 1 часа, после чего фильтруют.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ извлечения оксида алюминия из красного шлама путем автоклавного выщелачивания в заявленных пределах технологических параметров.

Исследования, проведенные авторами, позволили установить, что в случае проведения автоклавного выщелачивания с добавлением 40%-ного раствора едкого натра при температуре выше 220° вводимый дополнительно гидроксид кальция интенсифицирует процессы разложения алюмогетита, шамозита, алюмосиликата, алюмоферросиликата, входящих в состав исходного красного шлама. Эти соединения трансформируются после ряда промежуточных реакций в растворимый алюминат натрия Na[Al(OH)4] и нерастворимые соединения, в частности NaCaHSiO2, Ca3(Fe0,87Al0,13)2SiO4)1,65 (ОН)5,4. При этом экспериментальным путем определены оптимальные значения рабочих параметров.

Избыточное количество щелочи, вводимой с 40-50% раствором NaOH, (жидкое : твердое более 2,8:1), приводит к снижению содержания алюминия в алюминатном растворе вследствие уменьшения растворимости алюминия в сильнощелочном растворе с увеличением каустического модуля. При введении меньшего количества щелочи (жидкое : твердое менее 1,5:1) реакции разложения ферроалюмосиликатов шлама в присутствии гидроксида кальция и последующей каустификации с образованием растворимых алюминатов натрия не происходят достаточно полно, что отражается в снижении степени извлечения оксида алюминия в щелочной раствор.

Введение гидроксида кальция в количестве менее 2,5% от количества взятого шлама не оказывает достаточного влияния на разложение алюможелезистых и алюмосиликатных фаз шлама. Избыточное количество гидроксида кальция в количестве более 5% от количества взятого шлама снижает степень извлечения алюминия, т.к. наряду с формированием нерастворимых силикатов кальция, образуются устойчивые в щелочных растворах алюминаты кальция, которые легко переходят при понижении температуры при разбавлении автоклавной пульпы в стабильный трехкальциевый алюминат, выводимый с отработанным красным шламом.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Твердую фазу красного шлама процесса Байера состава, %: 45,1 Fe2O3; 13,8 Al2O3; 9,3 SiO2; 11,0 СаО; 5,2 Na2O; 4,6 TiO2; 1,1 MgO; 0.7 P2O5 и др. помещают в автоклавнуюустановку, туда же помещают гидроксид кальция (известь) в количестве 2,5-5% от массы исходного красного шлама и 40%-ный раствор NaOH до получения соотношения фаз жидкое : твердое = 1,5-2,8:1. Автоклавную обработку (варку) полученной суспензии проводят в течение 1-2 часов при температуре 230-260°С и давлении 21-26 МПа. После автоклавной обработки пульпу охлаждают до температуры 80-120°С, затем добавляют раствор 10%-ной NaOH или воды до получения соотношения фаз жидкое : твердое не менее 5:1 и выдерживают при перемешивании не менее 1 часа, после чего фильтруют. Отработанный красный шлам после удаления алюминийсодержащего раствора дополнительно промывают водой при соотношении фаз жидкое : твердое не менее 10:1 и отфильтровывают. По данным химического анализа отработанный красный шлам содержит не более 5% Al2O3; менее 1% Na2O; не более 20% СаО. Промывные воды от промывки отработанного шлама возвращают на разбавление вареной пульпы или снова на промывку отработанного красного шлама. Предлагаемые параметры процесса и простая последовательность операций обеспечивают степень извлечения оксида алюминия около 70% при содержании оксида натрия в промытом отработанном красном шламе не более 1%.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 36 г красного шлама процесса Байера, содержащего, г: 15,79 Fe2O3; 4,97 Al2O3; 3,35 SiO2; 3,96 СаО; 1,08 Na2O; 1,66 TiO2; 0,4 MgO; 0,25 P2O5, помещают в автоклавную установку (Parr 4560, США, объемом 450 см3, скорость перемешивания 100 об/мин). Туда же помещают 0,110 дм 40%-ного раствора щелочи NaOH, что соответствует получению жидкое/твердое = 2,8 и 1,8 г Са(ОН)2, что соответствует 5% от массы взятого шлама. Автоклавную обработку проводят при температуре 260°С, давлении 26 МПа в течение 1 часа. После охлаждения пульпы до 80°С в нее добавляют 0,250 дм3 10%-ного раствора NaOH, что соответствует получению соотношения фаз жидкое : твердое=9,5:1, выдерживают в течение 1 часа при перемешивании и фильтруют. После фильтрования получают 0,330 дм3 алюминийсодержащего раствора, содержащего 10,2 г/дм Al2O3. Отработанный красный шлам соединяют с 0,300 дм воды для окончательной промывки. Промытый отработанный красный шлам содержит, %: 4,5 Al2O3; 0,67 Na2O; 17,5 СаО. Степень извлечения(с учетом возврата алюминийсодержащих промывочных вод) оксида алюминия из красного шлама составляет 68,9%.

Пример 2. 36 г красного шлама процесса Байера содержащего, г: 15,79; Fe2O3; 4,97 Al2O3; 3,35 SiO2; 3,96 СаО; 1,08 Na2O; 1,66 TiO2; 0,4 MgO; 0.25 P2O5, помешают в автоклавную установку (Parr 4560, США, объемом 450 см, скорость перемешивания 100 об/мин). Туда же помещают 0,110 дм 40%-ного раствора щелочи NaOH, что соответствует получению фаз жидкое/твердое = 2,8 и 0,9 г Са(ОН)2, что соответствует 2,5% от массы взятого шлама. Автоклавную обработку проводят при температуре 250°С, давлении 22 МПа в течение 1 часа. После охлаждения пульпы до 80°С в нее добавляют 0,250 дм3 10%-ного раствора NaOH, что соответствует получению соотношения фаз жидкое : твердое = 9,5:1, выдерживают в течение 1 часа при перемешивании и фильтруют. После фильтрования получают 0,160 дм3 алюминийсодержащего раствора, содержащего 21,4 г/дм Al2O3. Отработанный красный шлам соединяют с 0,300 дм3 воды для окончательной промывки. Промытый отработанный красный шлам содержит, %: 4,1 Al2O3; 0,72 Na2O; 16,8 СаО. Степень извлечения (с учетом возврата алюминийсодержащих промывочных вод) оксида алюминия из красного шлама составляет 70,6%.

Пример 3. 36 г красного шлама процесса Байера содержащего, г: 15,79; Fe2O3; 4,97 Al2O3; 3,35 SiO2; 3,96 СаО; 1,08 Na2O; 1,66 TiO2; 0,4 MgO; 0.25 P2O5, помешают в автоклавную установку (Parr 4560, США, объемом 450 см, скорость перемешивания 100 об/мин). Туда же помещают 0,055 дм3 40%-ного раствора щелочи NaOH, что соответствует получению жидкое/твердое = 1,5 и 0,9 г Са(ОН)2, что соответствует 2,5% от массы взятого шлама. Автоклавную обработку проводят при температуре 230°С, давлении 21 МПа в течение 2 часов. После остывания пульпы до 80°С в нее добавляют 0,250 дм3 10%-ного раствора NaOH, что соответствует получению соотношения фаз жидкое : твердое = 8,3:1, выдерживают в течение 1 часа при перемешивании и фильтруют. После фильтрования получают 0,280 дм3 алюминийсодержащего раствора, содержащего 11,5 г/дм Al2O3. Отработанный красный шлам соединяют с 0,300 дм3 воды для окончательной промывки. Промытый отработанный красный шлам содержит, %: 4,8 Al2O3; 0,96 Na2O; 18,8 СаО. Степень извлечения (с учетом возврата алюминийсодержащих промывочных вод) оксида алюминия из красного шлама составляет 65,8%.

Таким образом, предложен способ извлечения оксида алюминия из красного шлама без необходимости проведения дополнительных операций, усложняющих способ, обеспечивающий высокий процент извлечения оксида алюминия из красного шлама и, соответственно, снижение потерь целевого продукта с отработанным красным шламом, одновременно способ в заявленных пределах технологических параметров обеспечивает снижение содержания щелочи (Nа2Окауст) в отработанном красном шламе и возвращение ее в щелочной алюминийсодержащий раствор.

Способ извлечения оксида алюминия из красного шлама, включающий автоклавное выщелачивание красного шлама при повышенной температуре и давлении выше атмосферного в присутствии гидроксида кальция в щелочном растворе, отличающийся тем, что в исходный красный шлам вводят гидроксид кальция в количестве 2,5-5,0% от массы исходного шлама и 40%-ный раствор NaOH до получения соотношения фаз жидкое : твердое = 1,5÷2,8:1; при этом автоклавное выщелачивание проводят при температуре 230-260°C и давлении 21-26 МПа, а после автоклавного выщелачивания полученную пульпу охлаждают до 80-120°C, затем добавляют раствор 10%-ной NaOH или воды до получения соотношения фаз жидкое : твердое не менее 5:1 и выдерживают при перемешивании не менее 1 часа, после чего фильтруют.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 92.
27.01.2013
№216.012.1e31

Способ производства кормовой добавки-адсорбента

Изобретение относится к сельскохозяйственному производству, в частности к кормопроизводству и способу изготовления кормовой добавки-адсорбента из белого шлама, полученного при автоклавном обескремнивании алюминатных растворов глиноземного производства, включающему распульповку белого шлама,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002473230
Дата охранного документа: 27.01.2013
10.04.2013
№216.012.337e

Способ получения оксида скандия

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к извлечению оксида скандия из бедного скандиевого концентрата. Способ получения оксида скандия включает растворение скандийсодержащего концентрата в серной кислоте, удаление кислотонерастворимого осадка, перевод скандия в осадок в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478725
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.05.2013
№216.012.4492

Способ получения оксида скандия из красного шлама

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к получению оксида скандия из красного шлама производства глинозема. Способ включает многократное выщелачивание красного шлама смесью растворов карбоната и гидрокарбоната натрия при пропускании через смесь дымовых газов печей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483131
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.07.2013
№216.012.544d

Твердый экстрагент для извлечения скандия и способ его получения

Изобретение относится к составу и способу получения твердого экстрагента для извлечения скандия из сернокислых растворов. Предлагается твердый экстрагент (ТВЭКС) для извлечения скандия из скандийсодержащих растворов, содержащий стиролдивинилбензольную матрицу с ди-(2-этилгексил)фосфорной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487184
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.11.2013
№216.012.7cd8

Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама (варианты)

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Нанодисперсные порошки могут быть использованы для изготовления инструментов, близких по твердости и износоустойчивости к инструментам на основе алмаза. Способ (вариант 1) позволяет получить нанодисперсный порошок карбида вольфрама. Смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497633
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.02.2014
№216.012.a27a

Способ нанесения пленки металла

Изобретение относится к способам получения пленок металлов, например, в виде покрытий, и может быть использован в металлургии и машиностроении при изготовлении материалов с необычными физико-химическими, электрофизическими, фотофизическими, магнитными или каталитическими свойствами. Согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507309
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.03.2014
№216.012.ab87

Способ получения нанодисперсных порошков металлов или их сплавов

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Порошкообразный хлорид металла или порошкообразную смесь по крайней мере двух хлоридов металлов обрабатывают в атмосфере водяного пара, который подают в реакционное пространство со скоростью 50-100 мл/мин, при температуре 400-800°C в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509626
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.ac2b

Способ активации порошка алюминия

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам активации горения дисперсных порошков алюминия, которые могут быть использованы в различных областях промышленности. Способ активации порошка алюминия включает пропитку исходного порошка активатором на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509790
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.04.2014
№216.012.b088

Катодный материал для резервной батареи, активируемой водой

Изобретение относится к электротехнике и электрохимии и касается катодного материала водоактивируемых резервных батарей, которые преимущественно предназначены для энергопитания метеорологических радиозондов, шаров-пилотов, морских сигнальных устройств, спасательных средств, буев, аварийных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510907
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.08.2014
№216.012.e86c

Твердая смазка для абразивной обработки металлов и сплавов

Настоящее изобретение относится к твердой смазке для абразивной обработки металлов и сплавов, содержащей хлорфторуглеродное масло, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло, высокодисперсный порошок смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525293
Дата охранного документа: 10.08.2014
Показаны записи 1-10 из 54.
10.04.2013
№216.012.337e

Способ получения оксида скандия

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к извлечению оксида скандия из бедного скандиевого концентрата. Способ получения оксида скандия включает растворение скандийсодержащего концентрата в серной кислоте, удаление кислотонерастворимого осадка, перевод скандия в осадок в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478725
Дата охранного документа: 10.04.2013
27.05.2013
№216.012.4492

Способ получения оксида скандия из красного шлама

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, а именно к получению оксида скандия из красного шлама производства глинозема. Способ включает многократное выщелачивание красного шлама смесью растворов карбоната и гидрокарбоната натрия при пропускании через смесь дымовых газов печей...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483131
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.07.2013
№216.012.544d

Твердый экстрагент для извлечения скандия и способ его получения

Изобретение относится к составу и способу получения твердого экстрагента для извлечения скандия из сернокислых растворов. Предлагается твердый экстрагент (ТВЭКС) для извлечения скандия из скандийсодержащих растворов, содержащий стиролдивинилбензольную матрицу с ди-(2-этилгексил)фосфорной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487184
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.11.2013
№216.012.7cd8

Способ получения нанодисперсного порошка карбида вольфрама (варианты)

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Нанодисперсные порошки могут быть использованы для изготовления инструментов, близких по твердости и износоустойчивости к инструментам на основе алмаза. Способ (вариант 1) позволяет получить нанодисперсный порошок карбида вольфрама. Смесь...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002497633
Дата охранного документа: 10.11.2013
20.02.2014
№216.012.a27a

Способ нанесения пленки металла

Изобретение относится к способам получения пленок металлов, например, в виде покрытий, и может быть использован в металлургии и машиностроении при изготовлении материалов с необычными физико-химическими, электрофизическими, фотофизическими, магнитными или каталитическими свойствами. Согласно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507309
Дата охранного документа: 20.02.2014
20.03.2014
№216.012.ab87

Способ получения нанодисперсных порошков металлов или их сплавов

Изобретение относится к области порошковой металлургии. Порошкообразный хлорид металла или порошкообразную смесь по крайней мере двух хлоридов металлов обрабатывают в атмосфере водяного пара, который подают в реакционное пространство со скоростью 50-100 мл/мин, при температуре 400-800°C в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509626
Дата охранного документа: 20.03.2014
20.03.2014
№216.012.ac2b

Способ активации порошка алюминия

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности к способам активации горения дисперсных порошков алюминия, которые могут быть использованы в различных областях промышленности. Способ активации порошка алюминия включает пропитку исходного порошка активатором на основе...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509790
Дата охранного документа: 20.03.2014
10.04.2014
№216.012.b088

Катодный материал для резервной батареи, активируемой водой

Изобретение относится к электротехнике и электрохимии и касается катодного материала водоактивируемых резервных батарей, которые преимущественно предназначены для энергопитания метеорологических радиозондов, шаров-пилотов, морских сигнальных устройств, спасательных средств, буев, аварийных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002510907
Дата охранного документа: 10.04.2014
10.08.2014
№216.012.e86c

Твердая смазка для абразивной обработки металлов и сплавов

Настоящее изобретение относится к твердой смазке для абразивной обработки металлов и сплавов, содержащей хлорфторуглеродное масло, низкомолекулярный полиэтилен, минеральное масло, высокодисперсный порошок смеси продукта термического восстановления лейкоксена и карбида кремния или нитрида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525293
Дата охранного документа: 10.08.2014
20.08.2014
№216.012.eabf

Способ получения сульфата ванадила

Изобретение может быть использовано в производстве катализаторов. Способ получения сульфата ванадила включает экстракцию из сернокислого раствора ванадия (IV) неразбавленной ди-2-этилгексилфосфорной кислотой в присутствии сульфата натрия и последующую фильтрацию под вакуумом. Экстракцию ведут...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525903
Дата охранного документа: 20.08.2014

Похожие РИД в системе