Месторождения бокситов в РФ расположены в Тихвинском районе Ленинградской области и на Урале. Нефелины имеются в больших количествах на Кольском полуострове, в Кемеровской области, в составе апатито-нефелиновой породы в Хибинском горном массиве, в смеси с другими минералами на Урале, в Красноярском крае. Содержание глинозема в нефелинах значительно меньше, чем в бокситах. В зависимости от состава нефелины могут или непосредственно направляться на переработку, или после предварительного обогащения. В ряде случаев нефелины перерабатывают комплексно с извлечением редкоземельных металлов с использованием отходов для получения цемента.
Каолины и глины — наиболее распространенные породы, имеющие в составе алюминий. Лучшие сорта каолинов содержат глинозем в количестве 36—39% и могут служить сырьем для извлечения глинозема. Кианиты или силлиманитовые руды в больших количествах находятся на Кольском полуострове и в Сибири. В результате обогащения кианитов получается силикат алюминия Al2O3×SiO2, который служит для получения кремнеалюминиевых сплавов электротермическим путем.
Существует несколько схем получения алюминия и его сплавов. Наиболее распространенной о настоящее время является получение металлического алюминия путем электролиза глинозема, растворенного в криолите с последующим рафинированием металла.
Существует несколько способов получения глинозема, в том числе электротермические способы, кислотные и щелочные. Два первых способа имеют ряд существенных недостатков, поэтому преобладающими в настоящее время являются щелочные способы получения глинозема, причем наибольшее распространение имеет способ Байера. К. И. Байер – австрийский химик, работал в России в 90-х годах прошлого века, где разработал способ получения глинозема из бокситов для нужд текстильной промышленности. В дальнейшем этот способ получения глинозема был широко использован в алюминиевой промышленности. В способ внесен ряд усовершенствовании, многие из которых сделали советские ученые.
Сущность способа Байера заключается в том, что путем вы-щелачивания глинозем из бокситов переводится в раствор алюмината натрия по реакции
Al2O3×nH2O + NaOH = NaAlO2 + (n + 1)×H2O.
В дальнейшем после отделений примесей алюминатный раствор после добавления к нему затравки гидроксида алюминия разлагается с выделением в осадок кристаллического гидроксида алюминия, Гидроксид алюминия прокаливают при высокой температуре (кальцинируют) и в результате получают безводный глинозем. Кремнезем, содержащийся в боксите, реагирует со щелочью и переходит в раствор в виде силиката натрия, который, взаимодействуя с алюминатом натрия, образует нерастворимый алюмосиликат натрия. Таким образом, раствор очищается от кремнезема, но при этом связываются и теряются глинозем и едкий натрий. Каждый процент SiO2 связывает 6,65 кг Na2O и 8,5 кг Al2O3 на 1 т боксита, поэтому по способу Байера целесообразно перерабатывать бокситы, в которых отношение Al2O3 к SiO2 не меньше 6 (содержание SiO2 в боксите 3-5%). Боксит, поступающий с рудника, подвергают дроблению, измельчению на мельницах сухого или мокрого помола. В процессе мокрого помола происходит не только измельчение, но и начальная стадия выщелачивания. С этой целью в шаровые мельницы вместе с бокситом подают едкий натрий и оборотный раствор. Иногда добавляют 3-4% извести, которая действует каталитически на процесс выщелачивания и связывает SiO2. Сырая пульпа направляется на выщелачивание.
Реакции выщелачивания:
AlOOH + NaOH = NaAlO2 + H2O
Или Al(OH)3 + NaOH = NaAlO2 + H2O
Кремнезем взаимодействует с едким натрием и переходит в раствор:
SiO2+ 2NaOH = Na2SiO3 + 2H2O
При взаимодействии в растворе с алюминатом натрия силикат натрия образует нерастворимый натриевый алюмосиликат:
2NaAlO2 + Na2SiO3 + 4H2O = Na2О× Al2O3×SiO2×2H2O + 4NaOH
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.