Производство глинозема: Лабораторный практикум по дисциплине «Металлургия легких металлов», страница 2

Условия выщелачивания бокситов должны обеспечивать максимальное извлечение  из сырья и необходимую степень обескремнивания алюминатного раствора. Фактическое извлечение  из боксита в раствор определяется следующим образом:

                             (7)

где  – содержание  в красном шламе и боксите, %;

 – содержание в шламе и боксите, %;

 – содержание в шламе, %.

Полученный алюминатный раствор разбавляют водой до определенной концентрации . Разбавление необходимо для завершения обескремнивания алюминатного раствора и снижения его вязкости до величин, обеспечивающих отделение красного шлама.

После отделения красного шлама производится операция декомпозиции. Процесс декомпозиции продолжается длительное время (50...60 ч) при непрерывном перемешивании алюминатного раствора в присутствии центров кристаллизации – затравки свежеосажденного гидроксида алюминия от предыдущей операции. В некоторых случаях операция декомпозиции может быть заменена карбонизацией раствора. Разложение алюминатных растворов основано на протекании реакций гидролиза алюмината натрия и нейтрализации ;

NaAl(OH)₄ = NaOH + Al(OH)₃,                                         (8)

2NaOH + CO₂ = Na₂CO₃ + H₂O.                                        (9)

Выделившийся при разложении раствора гидроксид алюминия отфильтровывают, промывают и прокаливают при температуре 1200...1250 ºС. Целью завершающего процесса является перевод гидроксида алюминия в товарный глинозем, состоящий на 70...75 % из γ- и на 25...30 % из α-. Условия кальцинации должны обеспечивать необходимую структуру и форму зерен глинозема, содержание α- и γ-модификаций, максимальное разукрупнение исходного гидроксида.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью настоящей работы является получение глинозема по способу Байера из диаспоровых и диаспоро-бемитовых бокситов, определение выхода глинозема из боксита, извлечения  в алюминатный раствор и каустического отношения раствора.

Описание установок

Выщелачивание бокситов осуществляют в автоклавах 2, помещаемых в обогреваемый воздушный термостат 1 (рисунок 2).

Автоклавы снабжены свинцовой прокладкой, которая обеспечивает необходимую для процесса герметичность. Завинчивание верхней крышки осуществляется с помощью ключа. Для закрепления автоклавов предусмотрена специальная рама. Электромотор 8 обеспечивает вращение рамы со скоростью 15...20 об/мин. При помощи терморегулятора 5 в термостате поддерживается заданная температура (давление) выщелачивания.

1 – термостат;

2 – автоклав;

3 – зажимной винт;

4 – спираль для нагрева;

5 – терморегулятор;

6 – контактный термометр;

7 – термометр;

8 – электромотор.

Рисунок 2 – Схема лабораторной установки для выщелачивания бокситов

Карбонизацию алюминатного раствора производят в фарфоровом стакане 2, который помещают в термостат 1, обогреваемый нихромовой спиралью (рисунок 3).

Температура карбонизируемого раствора контролируется при помощи ртутного термометра. Подача углекислоты в раствор осуществляется из баллона 3 по специальной трубке 4. Количество подаваемой углекислоты регулируется вентилем.

1 – термостат;

2 – фарфоровый стакан;

3 – баллон с углекислотой;

4 – трубка для подачи углекислоты;

5 – спираль для нагрева;

6 – контактный термометр;

7 – терморегулятор;

8 – термометр.

Рисунок 3 – Схема лабораторной установки для карбонизации алюминатного раствора

Порядок выполнения работы

1.  Приготовить 0,2 л оборотного раствора путем растворения гидроксида алюминия при нагревании в растворе щелочи с концентрацией , равной 300 г/л. Количество гидроксида алюминия рассчитать, исходя из условия получения оборотного раствора с каустическим отношением 4,0.

Полученный оборотный  алюминатный  раствор проанализировать на содержание , ,  по методике, приведенной в приложении.

2.  Рассчитать количество оборотного раствора, необходимого для выщелачивания 100 г боксита. Для проведения расчета необходимо знать составы боксита и оборотного раствора. При расчете принять следующие условия:

а) кремнезем, содержащийся в боксите, полностью переходит в натриевый алюмосиликат, согласно реакции (6);

б) каустическое отношение в растворе после выщелачивания –

α_к = 1,8;

в) извлечение  из боксита в раствор – теоретическое.