Патент на изобретение №2228904

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОЗЕРНИСТОГО ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ

(57) Реферат:

Изобретение относится к глиноземному производству. Способ получения крупнозернистого гидроксида алюминия включает разложение алюминатного раствора, разделение гидратной суспензии в центробежном поле на крупную и мелкую фракции, которую ведут в две стадии со смешением на первой стадии гидратной суспензии с осветленным маточным раствором и отмучиванием тонких фракций на второй стадии. Изобретение позволяет получить продукционный гидроксид алюминия заданной крупности с возможностью ее регулирования при изменении гранулометрического состава исходного продукта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Изобретение относится к глиноземному производству. В известном способе [1] крупнозернистый материал получают из полидисперсного осадка посредством его гидроклассификации и промывки в аппарате колонного типа, который оснащен внутри пакетом решеток и концентрично расположенных конусов. Гидроклассификация и промывка осадка осуществляется по принципу противотока в пульсирующем режиме. Классифицируемая суспензия подается сверху в аппарат, а промывная жидкость подводится под нижнюю горизонтальную решетку колонны. Под действием гравитационных сил осадок перемещается вниз, заполняя все сечение аппарата, а ему навстречу движется вверх пульсирующий поток промывной жидкости. При прохождении жидкости через отверстия решеток происходит взвешивание плотного слоя осадка, вымывание тонких фракций осадка, выносимых вверх вместе с раствором, и промывка более крупных песков, опускающихся вниз в разгрузочный конус. В описанном примере частота пульсаций составляла 0,4 с^-1, амплитуда 12-14 мм.

К недостаткам данного способа гидроклассификации-промывки осадка относятся:

– вероятность разбавления маточного раствора, которого трудно будет избежать при достижении качественной промывки осадка;

– необходимость оснащения колонны надежным в работе пульсатором. При кратковременной остановке пульсатора на гидроксиде алюминия, относящемся к быстро расслаивающимся осадкам, не избежать забивки большого аппарата по всей его высоте.

Известен способ получения гидроксида алюминия из алюминатных растворов, применяемый на большинстве глиноземных заводов [2], включающий разложение алюминатного раствора выкручиванием с получением в осадке гидроксида алюминия полидисперсного состава и маточного раствора, разделение гидратной суспензии по крупности в гидросепараторе (ГС) с последующим раздельным обезвоживанием верхнего и нижнего продуктов сепарации. Верхний продукт – слив ГС – направляется на отстаивание суспензии и осветление маточного раствора в сгустителе. Сгущенный осадок гидроксида отфильтровывается на вакуумных фильтрах и затем используется в качестве затравки при разложении алюминатного раствора. Маточный раствор в ряде случаев подвергается контрольному осветлению. Нижний продукт ГС отфильтровывается также на вакуумных фильтрах, из него отбирается часть продукционного гидроксида и направляется на промывку от маточного раствора.

В рассмотренном способе разделения суспензии в ГС малоэффективно. Низкая эффективность разделения осадка по крупности в гравитационном поле объясняется неравномерной скоростью восходящего потока в сечении аппарата. Мутный поток жидкой фазы, устремляющийся вверх в виде “блуждающего” русла относительно небольшой площади сечения, захватывает и крупные частицы. Поэтому крупность осадка в сливе и песках ГС мало отличается.

Известен способ получения гидроксида алюминия из алюминатных растворов спекательной технологии [3], включающий разложение раствора с получением в осадке гидроксида алюминия полидисперсного состава и маточного раствора, разделение гидратной суспензии по крупности в гидроциклонах (ГЦ) с последующим раздельным обезвоживанием на вакуумных фильтрах верхнего и нижнего продуктов гидроклассификации. Верхний продукт ГЦ, в котором содержится более мелкодисперсный осадок, направляется сначала на предварительное отстаивание – сгущение суспензии и осветление маточного раствора в сгустителе. Затем отфильтрованный осадок используется в качестве затравки при разложении алюминатного раствора. Нижний продукт ГЦ после фильтрования является продукционной частью гидроксида, которая перед кальцинацией подвергается промывке от маточного раствора.

Основными недостатками данного способа являются низкая эффективность разделения в обычных ГЦ по требуемому классу крупности (-40 мкм 10-12%), а также отсутствие возможности поддержания заданной крупности осадка при изменении грансостава в продукте разложения. Это также связано с высоким содержанием твердого разделяемой суспензии (300-500 г/л).

По большинству общих признаков последний из рассмотренных способов принят за прототип.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение эффективности гидроклассификации и получение продукционного гидроксида алюминия заданной крупности с возможностью ее регулирования при изменении гранулометрического состава исходного продукта.

Технический результат достигается посредством разложения алюминатного раствора, разделения гидратной суспензии в центробежном поле на крупную и мелкую фракции, их раздельного обезвоживания, осветления маточного раствора. При этом разделение гидратной суспензии в центробежном поле на крупную и мелкую фракции ведут в две стадии со смешением на первой стадии гидратной суспензии с осветленным маточным раствором и отмучиванием тонких фракций на второй стадии, а также посредством того, что осветленный маточный раствор в количестве 0,1-0,3 частей от общего расхода вводят в гидратную суспензию перед подачей ее на первую стадию разделения.

При реализации данного способа повышение эффективности разделения достигается за счет гидроклассификации в центробежном поле спаренных последовательно 2-х аппаратов. Сгущенные крупнозернистые фракции с оставшейся частью тонкодисперсных, которые не успели отделиться на первой стадии, подхватываются потоком осветленного маточного раствора и подвергаются повторной центробежной гидроклассификации – отмучиванию. В случае большого содержания твердого в исходной гидратной суспензии часть осветленного маточного раствбра может быть также подведена в суспензию перед 1-й гидроклассификацией. Перераспределяя расход маточного раствора, достигается требуемая крупность крупнозернистого гидроксида алюминия независимо от изменения гранулометрического состава осадка в исходной суспензии. Кроме того, отмучивание тонких фракций осадка маточным раствором не изменяет концентрацию жидкой фазы суспензии, что важно для процесса разложения.

Для реализации данного способа может быть применен, например, спаренный вихревой циклон (ВЦ) (чертеж). При большом потоке циклоны собираются в батарею [4]. Вихревой циклон состоит из спаренных последовательно вихревой приставки 1 (циклон с обратным конусом) и обычного гидроциклона 2, а также 6-и штуцеров для подвода суспензии 3 и маточного раствора 4, соединительного 5 отвода верхнего слива с вихревой приставки 6 и гидроцикпона 7, а также песков из-под гидроциклона 8. ВЦ работает в паре со сгустителем 9, сборной мешалкой 10 для приема осветленного раствора и насосом 11.

Гидроклассификация осуществляется за две стадии – в вихревой приставке 1, куда направляется под напором через штуцер 3 гидратная суспензия с “хвостового” декомпозера или карбонизатора (1-я стадия), и гидроциклоне 2 благодаря подводу осветленного маточного раствора под напором через штуцер 4 (2-я стадия). Проскочившие с песками вихревой приставки тонкие фракции отмучиваются в гидроциклоне потоком маточного раствора. Изменяя расходы гидратного потока (давление на входе в ВЦ) и маточного раствора, можно достигнуть необходимой степени гидроклассификации, то есть получить продукционный гидрат в песках гидроциклона нужной крупности. Отклассифицированные тонкие фракции гидроксида – два верхних слива ВЦ – направляются в сгуститель для отделения затравки и осветления маточного раствора.

Ниже в примере приведены экспериментальные данные по гидроклассификации гидроксида алюминия на опытной модели ВЦ 150 мм и в промышленных условиях на гидроциклоне 350 (ГЦ).

Пример. Гидратная суспензия, полученная после разложения алюминатного раствора, была подвергнута разделению в центробежном поле вихревого циклона (ВЦ) на крупную и мелкую фракции. Разделение велось в две стадии со смешением на 1-й стадии в вихревой приставке гидратной суспензии с осветленным маточным раствором при различных расходах и отмучиванием тонких фракций на 2-й стадии в гидроциклоне. Отделенные крупные и мелкие фракции направлялись на раздельное обезвоживание и осветление маточного раствора. Для сравнения та же гидратная суспензия была подвергнута одностадийному разделению в центробежном поле обычного гидроциклона. Результаты разделения приведены в таблице.

Как видно из приведенных данных, эффективность гидроклассификации на ВЦ по сравнению с ГЦ 350 мм очевидна: 85-89 против 59,8% фр. – 45% отбивается в верхний продукт разделения.

Источники информации

1. Патент России № 2019296 (С1, 5 В 03 В 5/62) Колонна-классификатор, 1989.

2. Справочник металлурга по ЦМ “Производство глинозема”. М.: Металлургия, 1970, с. 108-110.

3. Лайнер А.И., Еремин Н.И., Певзнер И.З., Лайнер Ю.А. Производство глинозема. М.: Металлургия, 1978, с. 191-192.

4. Tapio Keskisaari, Twin vortex cyclone improves recovery of fine material 37%. Larox news, N 1, 1990, с. 16-19.

Формула изобретения

1. Способ получения крупнозернистого гидроксида алюминия, включающий разложение алюминатного раствора, разделение гидратной суспензии в центробежном поле на крупную и мелкую фракции, их раздельное обезвоживание, осветление маточного раствора, отличающийся тем, что разделение гидратной суспензии в центробежном поле на крупную и мелкую фракции ведут в две стадии со смешением на первой стадии гидратной суспензии с осветленным маточным раствором и отмучиванием тонких фракций на второй стадии.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что осветленный маточный раствор в количестве 0,1-0,3 частей от общего расхода вводят в гидратную суспензию перед подачей ее на первую стадию разделения.

РИСУНКИ