×
21.03.2019
219.016.eb0b

Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки производства алюминия

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано в металлургии. Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия включает насыщение растворов газоочистки сульфатом натрия до процесса кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка. Процесс кристаллизации осуществляют путем закачки сульфата натрия в вакуумные кристаллизаторы до концентрации 40-120 г/л при создании разрежения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С. Концентрированный раствор выдерживают в течение 20-25 мин с образованием двойной соли NaF⋅NaSO, которую сгущают и отфильтровывают. Изобретение позволяет повысить полноту выделения сульфата натрия из отработанных содовых растворов газоочистки электролитического производства алюминия, снизить потери сульфата натрия и фторида натрия в виде отложений в трубопроводах и аппаратах. 1 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии и технологии получения неорганических соединений, и может быть использовано при кристаллизации сульфата натрия в виде двойной соли NaF⋅Na2SO4 из растворов газоочистки электролитического производства алюминия.

В системе мокрой газоочистки алюминиевого производства наряду с фторсодержащими газами улавливается сернистый газ (диоксид серы), который, окисляясь и взаимодействуя с содой, образует сульфат натрия. Накопление сульфата натрия в системе газоочистки вредно отражается на качестве криолита, получаемого из растворов газоочистки, а также приводит к потерям ценных компонентов. 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, оборотные растворы газоочистки имеют тенденцию к возрастанию концентраций в них компонентов, что усиливает отложение солей и препятствует перекачиванию растворов в системе трубопроводов.

Известен способ выделения двойных солей из содовых растворов, имеющих в своем составе как одинаковые, так и различные наборы катионов и анионов. Например, близкое по структуре к двойной соли NaF⋅Na2SO4 соединение Na2CO3⋅Na2SO4 выделяется из содовых растворов глиноземного производства после отделения гидроксида алюминия при попутном получении содопродуктов. В результате дробного политермического упаривания происходит кристаллизация различных солей, имеющих, благодаря образованию двойных соединений - более низкую растворимость [см. В.Я. Абрамов, А.И. Алексеев, Х.А. Бадальянц. Комплексная переработка нефелино-апатитового сырья. М., Металлургия, 1990. - 382 с.]. Вместе с тем, различие компонентного состава растворов глиноземного (крайне низкое содержание фторида натрия) и растворов алюминиевого производств не позволяет перерабатывать методами получения содопродуктов газоочистные растворы, образующиеся при улавливании в «мокрых» скрубберах фторидно-сернистых примесей. Это требует создания нового технического решения и подбора технологических режимов применительно к процессам газоочистки и регенерации фтористых солей в электролизном производстве алюминия.

Известен способ кристаллизации сульфата натрия из растворов в виде мирабилита Na2SO4⋅10H2O, согласно которому процесс осуществляют контактным охлаждением раствора, как в летний, так и в зимний период времени, путем введения в него частично или полностью предварительно замороженной порции данного раствора [Патент РФ 2102107 Авторы: Ржечицкий Э.П., Ржечицкий А.Э., Степанов В.Т., Дубровинский Р.Л. Патентообладательи: ОАО «Сибирский научно-исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности» ОАО «СибВАМИ»), Научно-проектное внедренческое предприятие "Технология» заявл. 26.10.1995 г. опубл.: 20.01.1998 г.].

Недостатком известного способа является неполнота выделения сульфата натрия из отработанных растворов в виде мирабилита Na2SO4⋅10H2O, а также потери сульфата натрия (в т.ч., за счет образования двойной соли NaF⋅Na2SO4) в виде отложений в скрубберах и системе гидротранспорта, вызванных температурной конверсией оборотных растворов.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки алюминиевых заводов, согласно которому кристаллизацию осуществляют насыщением раствора сульфатом натрия, с последующим охлаждением раствора до температуры кристаллизации, отделением и обезвоживанием образовавшегося осадка, причем охлаждение раствора в осенне-зимний период осуществляют холодным атмосферным воздухом в два этапа: вначале до 6-10°С в трубопроводах, вынесенных за пределы здания, в режиме рециркуляции, а затем до 0-(-2)°С в кристаллизаторах. [Патент РФ 2215689 Авторы: Баранцев А.Г., Гавриленко Л.В., Чупров В.В. Патентообладатель: ОАО "Братский алюминиевый завод" (ОАО «БрАЗ») Опубл. 10.11.2003 Бюл. №31].

Недостатком данного способа является не полное выделение как мирабилита Na2SO4⋅10H2O, так и двойной соли NaF⋅Na2SO4 из отработанных содовых растворов, а также потери ценных компонентов в виде отложений в системах гидротранспорта после температурной конверсии оборотных растворов, приводящих к зарастанию трубопроводов и авариям в коммуникационных сетях.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение полноты выделения сульфата натрия и его соединений с другими компонентами в виде двойной соли NaF⋅Na2SO4, а также снижение его потерь в виде отложений в системах гидротранспорта после охлаждения или пересыщения оборотных растворов, приводящих к зарастанию трубопроводов и аппаратов.

Техническим результатом является повышение полноты выделения сульфата натрия и выделение двойной соли NaF⋅Na2SO4 из отработанных содовых растворов, что позволяет снизить потери ценных компонентов (сульфата и фторида натрия) в виде отложений в системах гидротранспорта после температурной конверсии растворов, пересыщенных по содержанию сульфата и фторида натрия.

Технический результат достигается тем, что в способе кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки производства алюминия, включающем насыщение растворов газоочистки сульфатом натрия до процесса кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка, процесс кристаллизации осуществляют путем закачки сульфата натрия в вакуумные кристаллизаторы при создании разряжения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С, выдержки концентрированного раствора в течение 20-25 мин. с образованием при этом двойной соли NaF⋅Na2SO4., которую сгущают и отфильтровывают.

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°С, поступают в три каскадно расположенные кристаллизаторы на кристаллизацию сульфата натрия путем охлаждения раствора до температуры 7-(-5)° С. Указанную температуру в кристаллизаторах поддерживают с помощью аммиачных систем. В предлагаемом способе в осенне-зимний период осуществляют закачкой порции раствора в вакуумные кристаллизаторы при создании разряжения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима 50-60°С, после чего полученный осадок сгущают и отфильтровывают. При этом происходит образование центров кристаллизации двойной соли NaF⋅Na2SO4 в объеме растворов непосредственно в технологическом аппарате - кристаллизаторе. Выделение сульфатов на внутренней поверхности другого оборудования блокируется, а рециркуляция растворов препятствует зарастанию трубопроводов солями.

Сопоставительный анализ предлагаемого решения с прототипом показывает, что заявляемое решение отличается от известного (кристаллизацией мирабилита Na2SO4⋅10H2O) тем, что кристаллизацию сульфата натрия из растворов газоочистки в осенне-зимний период осуществляют в виде двойной соли NaF⋅Na2SO4 путем закачки порции раствора в вакуумные кристаллизаторы при создании разряжения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С.

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

В предлагаемом решении новая совокупность признаков как известного, так и неизвестных ранее позволит повысить полноту выделения сульфата натрия за счет образования двойной соли NaF⋅Na2SO4 из отработанных содовых растворов газоочистки электролизного производства и снизить потери ценных компонентов (NaF и Na2SO4) в виде отложений в системах гидротранспорта после охлаждении оборотных растворов, т.е. получить указанный технический результат.

Таким образом, заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень".

Возможность осуществления способа подтверждается следующими сопоставительными примерами.

Согласно способа, принятого за прототип, предварительно обесфторинный промышленный раствор сульфата натрия с температурой 55°С направляют на естественное охлаждение холодным атмосферным воздухом. Раствор охлаждают до 8°С рециркуляцией в трубопроводах, вынесенных за пределы здания. Затем раствор направляют в кристаллизатор, в котором происходит окончательное формирование кристаллов при 2°С за счет охлаждения смеси нагнетаемым холодным атмосферным воздухом. При этой температуре раствор находится в течение 1 ч. Полученный твердый осадок сульфатной соли (мирабилита) отделяют от жидкой фазы.

По предлагаемому способу исходный технологический раствор сульфата натрия (без предварительного отделения NaF) с температурой 50-60°С направляли в вакуумные кристаллизаторы, где создавали разряжение, необходимое для испарения определенной части воды. После снятия разряжения и выдержки концентрированного раствора в течение 20-25 мин происходит формирование кристаллов двойной соли (NaF⋅Na2SO4), которые отделяли и направляли в дальнейшую переработку. Конденсат можно использовать на технологические нужды.

Примеры выполнения способа кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки алюминиевых заводов приведены в таблице 1. Примеры 1 - по прототипу, примеры 2-9 - по предлагаемому способу.

Проведение опыта при разряжении менее 0,3 ат и температуре раствора 55°С обеспечивает извлечение Na2SO4 из растворов газоочистки практически на уровне опыта согласно прототипа и при этом содержание Na2SO4 в растворах после кристаллизации снижается незначительно (опыт 2). Осуществление способа кристаллизации с применением разряжения более 0,5 ат, хотя и позволяет достичь сравнительно высокие показатели по извлечению Na2SO4 из растворов газоочистки, но технически затрудняет его проведение (опыт 5). Применение закачиваемого раствора с температурой менее 50°С не обеспечивает полноту извлечения и требуемое остаточное содержание Na2SO4 при кристаллизации (опыт 6). Кристаллизация двойной соли NaF⋅Na2SO4 с закачкой раствора температурой 65°С при разряжении в вакуумных кристаллизаторах 0,5 ат (опыт 9) позволяет достичь высокие значения по извлечению ценных компонентов и остаточному содержанию Na2SO4 в растворах после кристаллизации, но экономически не целесообразно.

Осуществление предлагаемого способа кристаллизации с выделением двойной соли NaF⋅Na2SO4 из отработанных содовых растворов позволяет снизить потери ценных компонентов (сульфата и фторида натрия) в виде отложений в системах гидротранспорта после температурной конверсии растворов, пересыщенных по содержанию сульфата и фторида натрия.

Кроме того, по сравнению с прототипом, предлагаемый способ не требует предварительного выделения фторидов и позволяет увеличить производительность кристаллизации солей в ~2,5 раза, а также значительно снизить энергозатраты осенне-зимнего периода за счет отключения в этот период аммиачных систем, охлаждающих кристаллизаторы. В то же время меньшая молекулярная масса двойной соли NaF⋅Na2SO4 (184 г) по сравнению с мирабилитом Na2SO4⋅10H2O (322 г) дает возможность снизить металлоемкость оборудования на переработку промежуточных соединений в конечные товарные продукты.

Способ кристаллизации сульфата натрия из растворов газоочистки электролитического производства алюминия, включающий насыщение растворов газоочистки сульфатом натрия до процесса кристаллизации, отделение и обезвоживание образовавшегося осадка, отличающийся тем, что процесс кристаллизации осуществляют путем закачки сульфата натрия в вакуумные кристаллизаторы до концентрации 40-120 г/л при создании разрежения 0,3-0,5 ат и поддержания температурного режима от 50 до 60°С, выдержки концентрированного раствора в течение 20-25 мин с образованием при этом двойной соли NaF⋅NaSO, которую сгущают и отфильтровывают.
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 324.
27.03.2016
№216.014.c5b2

Станок шарошечного бурения

Изобретение относится к горной промышленности, а именно к станкам шарошечного бурения. Станок включает мачту, буровую головку с буровым снарядом, канатно-полиспастную систему с гидроцилиндром привода подачи, гидрораспределитель гидроцилиндров привода подачи с управляющими камерами подъема и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002578684
Дата охранного документа: 27.03.2016
20.06.2016
№217.015.0515

Композиция для получения сорбента на основе карбамидоформальдегидной смолы

Изобретение относится к композиции для получения сорбента для очистки загрязненных объектов от нефтепродуктов. Композиция содержит следующие компоненты в масс. %: карбамидоформальдегидная смола 25-30; шлам газоочистки производства алюминия 8-12; магнетит 5-7; пенообразователь, содержащий ПАВ,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587440
Дата охранного документа: 20.06.2016
20.06.2016
№217.015.053a

Способ измерения расстояния между бортовой и наземной приёмопередающими станциями

Изобретение относится к способам измерения расстояния и может быть использовано в радионавигации и радиолокации. Достигаемый технический результат изобретения - сокращение времени и повышение точности измерения расстояния между бортовой и наземной приемопередающими станциями. Указанный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002587471
Дата охранного документа: 20.06.2016
10.04.2016
№216.015.2c21

Способ получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электроконтактов

Изобретение относится к способу получения легированного оксидом висмута серебряно-оловооксидного материала для электрических контактов и может найти применение в электротехнической промышленности. Способ включает сплавление металлического серебра, олова и висмута в инертной атмосфере при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579846
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.2d16

Кормоприготовитель

Изобретение относится к сельскому хозяйству, а именно к устройствам для приготовления комбикормов. Кормоприготовитель содержит корпус в виде стоек на опорной плите, цилиндрическую рабочую камеру с торцевыми крышками, в которой расположены ведущий и ведомый элементы с измельчающими зубьями....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579773
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.04.2016
№216.015.30da

Устройство для бурения скважин

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для бурения взрывных скважин на карьерах и шахтах, а также для проходки технологических скважин, в том числе при бурении сложноструктурных пород. Устройство для бурения скважин содержит корпус, вращательно-подающий механизм...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002580118
Дата охранного документа: 10.04.2016
20.04.2016
№216.015.367a

Способ вентиляции глубоких карьеров

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано при искусственном проветривании застойных зон глубоких карьеров. Техническим результатом предлагаемого решения является повышение эффективности регулирования вентиляционных потоков и их распределения между застойными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581644
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.3692

Способ возведения свайного фундамента

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при строительстве зданий и сооружений на свайных ростверках. Способ возведения свайного фундамента включает устройство ростверка на подготовленном грунтовом основании, поэтапное задавливание свай домкратами по мере возведения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581853
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36ef

Способ определения температуры застывания нефтепродуктов и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области измерительной техники и может быть использовано для определения температуры застывания нефти и нефтепродуктов. Согласно заявленному решению изменение температуры испытуемого нефтепродукта, помещенного в цилиндрический стакан, выполненный с возможностью...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581383
Дата охранного документа: 20.04.2016
20.04.2016
№216.015.36f6

Устройство для уплотнения снега

Изобретение относится к машине для уплотнения снега при строительстве снеголедовых дорог и грунтовых аэродромов в зимнее время. Устройство для уплотнения снега включает рабочий орган, агрегатированный с тягачом, и вибровозбудитель колебаний. Рабочий орган выполнен в виде уплотняющей плиты (1) с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002581667
Дата охранного документа: 20.04.2016
Показаны записи 1-10 из 16.
10.05.2013
№216.012.3de3

Способ разделения медно-молибденовых руд

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при разделении медно-молибденовых руд. Способ разделения медно-молибденовых руд включает рудоподготовку, коллективную флотацию в щелочной среде при рН 11-12 с получением коллективного медно-молибденового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002481410
Дата охранного документа: 10.05.2013
10.12.2015
№216.013.968a

Активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей

Изобретение относится к составам асфальтобетонных смесей и может быть использовано при выполнении ремонтных и строительных работ асфальтобетонных покрытий автомобильных дорог и аэродромов. Активированный минеральный порошок для асфальтобетонных смесей, содержащий порошок из известняковой породы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002570158
Дата охранного документа: 10.12.2015
10.05.2016
№216.015.3ab7

Способ определения смачиваемости минеральных порошков

Изобретение относится к способам определения гидрофобных свойств минералов и может быть использовано при разработке методов изучения эффективности действия активирующих смесей на гидрофобность минеральных порошков. Для определения смачиваемости активированных минеральных порошков применяют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002583335
Дата охранного документа: 10.05.2016
25.08.2017
№217.015.a176

Способ переработки нефелиновой руды

Изобретение относится к cпособу переработки глиноземсодержащего сырья и может быть использовано в спекательной технологии получения глинозема и содопродуктов из нефелиновой руды. Для сокращения расхода нефелиновой руды в нефелиново-известняково-содовую шихту добавляют золошлаковые отходы в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002606821
Дата охранного документа: 10.01.2017
29.12.2017
№217.015.f814

Способ флотационного обогащения сульфидных свинцово-цинковых руд

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых и может быть использовано при переработке сульфидных свинцово-цинковых руд с использованием флотации. Способ флотационного обогащения свинцово-цинковых руд включает рудоподготовку, коллективную флотацию с последующим разделением...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639347
Дата охранного документа: 21.12.2017
19.01.2018
№218.016.0289

Способ получения мелиоранта кислых почв

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Способ получения мелиоранта кислых почв из нефелинового шлама включает его подготовку на шламохранилище и последующую сушку на воздухе до влажности 25%, причем с целью повышения раскисляющей способности мелиоранта нефелиновый шлам дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002630243
Дата охранного документа: 06.09.2017
29.03.2019
№219.016.f5da

Способ переработки золотосодержащего сырья для извлечения золота

Изобретение относится к обогащению полезных ископаемых, в частности к переработке золотосодержащих руд. Исходное сырье измельчают и приготавливают из него пульпу. Пульпу обрабатывают с введением реагентов, собирателя и носителя при перемешивании и отделяют полученный золотосодержащий агломерат....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002455373
Дата охранного документа: 10.07.2012
08.04.2019
№219.016.fea7

Способ рекультивации породных отвалов

Способ рекультивации породных отвалов включает укладку отходов в отвал, покрытие их слоем почвенного грунта и посев трав. Почвенный слой формируют путем внесения в голый грунт субстрата, приготовленного из смеси ила с городских очистных сооружений, ила со дна пруда-охладителя вод...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684236
Дата охранного документа: 04.04.2019
12.04.2019
№219.017.0b7b

Известковое удобрение для кислых почв

Изобретение относится к получению мелиорантов и может быть использовано в сельском хозяйстве для снижения кислотности почв. В качестве известкового удобрения для кислых почв используют пыль 1-3 полей электрофильтра печей спекания глиноземного производства в виде тонкодисперсного порошка с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684598
Дата охранного документа: 09.04.2019
19.06.2019
№219.017.8bb7

Способ извлечения золота из бедных малосульфидных руд

Изобретение относится к способу переработки золотосодержащих руд с низким содержанием тяжелой сульфидной составляющей. Способ включает дробление руды, двухстадийное измельчение, классификацию, гравитационное обогащение с получением хвостов и гравитационного концентрата, поступающего на доводку...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002465353
Дата охранного документа: 27.10.2012
+ добавить свой РИД