Производство глинозема: Лабораторный практикум по дисциплине «Металлургия легких металлов», страница 4

Na₂CO₃ + Fe₂O₃ = Na₂O·Fe₂O₃ + CO₂,                          (13)

CaCO₃ + TiO₂ = CaO·TiO₂ + CO₂.                                  (14)

Способ спекания используется для переработки высококремнеземистых бокситов, так как при осуществлении данной технологической схемы (рисунок 4) потери щелочи и глинозема незначительны.

В практике глиноземного производства шихту для спекания подают в печь только в виде пульпы влажностью 35...40 %. При осуществлении сухого способа на обжиг поступает измельченная гомогенная смесь сырьевых материалов. Процесс спекания осуществляется во вращающихся барабанных печах при температуре 1200...1250 ºС. При прохождении шихты через вращающуюся печь протекают последовательно следующие физико-химические процессы: 1) сушка материала (до 200...250 ºС); 2) дегидратация водных материалов (400...600 ºС); 3) разложение известняка (900...1000 ºС); 4) химическое взаимодействие между оксидами шихты (1200...1300 ºС) и формирование спека. При спекании смеси алюминиевого сырья с содой и известняком происходят химические реакции между твердыми порошками исходных компонентов при наличии небольшого количества расплава. Получающийся спек измельчают и выщелачивают содой или слабым щелочным раствором при температуре 70...75 ºС. Выщелачивание спеков сопровождается следующими реакциями:

Na₂O·Al₂O₃ + 4H₂O = 2NaAl(OH)₄,                                             (15)

2CaO·SiO₂ + 2NaOH + H₂O = Na₂SiO₃ + 2Ca(OH)₂,             (16)

1,7Na₂SiO₃ + 2NaAl(OH)₄ = Na₂O·Al₂O₃·1,7SiO₂·H₂O +

+ 3,4NaOH + 1,3H₂O                                                                         (17)

3Ca(OH)₂ + 2NaAl(OH)₄ + mNa₂SiO₃ = 3CaO·Al₂O₃·mSiO₂·

·(6 – 2m)H₂O + 2(1+m)NaOH + mH₂O                                        (18)

С реакциями (16), (17), (18) связаны вторичные потери  и  при выщелачивании спеков. Большое значение для выщелачивания имеют пористость и прочность спека. Для оплавленных спеков требуется более тонкий помол. Чем пористее спек, тем полнее извлечение из него полезных компонентов. В зависимости от крупности, удельной поверхности, пористости спека, температуры и состава раствора процесс выщелачивания алюминатного спека может лимитироваться одной из следующих стадий: 1) внешней диффузией растворителя и продуктов реакции в объеме раствора; 2) внутренней диффузией растворителя и продуктов реакций в порах спека. Степень извлечения алюмината натрия из спека, в общем случае, зависит от среднего диаметра частиц спека и эквивалентного диаметра непроницаемых его частей.

После выщелачивания алюминатных спеков образующиеся алюминатные растворы пересыщены кремнеземом. Очистка алюминатных растворов от кремния в способе спекания осуществляется методом осаждения гидроалюмосиликата натрия по реакции (17)  в соответствующих условиях (повышение температуры, ввод затравки, перемешивание и т.д.). Более глубокое выделение кремния осуществляется при вводе в раствор и осаждении гидрогранатов по реакции (18). Показателем степени обескремнивания раствора является кремневое отношение:

(мол.)                                                                  (19)

 

Рисунок 4 – Принципиальная схема производства глинозема по способу спекания боксита с содой и известняком

Практически растворы обескремнивают до = 300...500.

Разложение алюминатных растворов карбонизацией основано на протекании реакций нейтрализации  и гидролиза алюмината натрия. Этот процесс, в отличие от декомпозиции, идет при меньшем затравочном отношении и значительно быстрее (4...8 часов).

Выделившийся гидроксид алюминия отфильтровывают и прокаливают при температуре 1100...1200 ºС, получая безводный глинозем.

Цель работы

Целью настоящей работы является получение глинозема по способу спекания боксита с содой и известняком; определение выхода , извлечения  в алюминатный раствор и каустического отношения раствора.

Порядок выполнения работы

1.  Сделать расчет шихты. Для этого необходимо знать состав боксита, известняка и соды. При расчете принять следующие молярные отношения:

,

,

.