Головна

Азақстандағы бокситтың және алюминий тотығын өндіретін басқа шикізатардың қорлары | Нефелиндер | Саздар және ақсаздар | Ндірістегі алюминий тотығын өндіру тәсілдерінің түрлері | Алюминий тотығы өндірісінің Байерлік әдіспен өндіргендегі физика - химиялық негіздері | Бокситті ерітінділеу | Алюминий тотығын күйежентектелу әдісімен өндірудің физика - химиялық негіздері | Бокситті шикіқұрамды дайындау | Күйежентекті ерітінділеу | Алюминат ерітінділерінен кремниді ажырату |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати

Күйдіру жектектеу әдісі арқылы нефелиндерден алюминий тотығын, сода өнімдерін және цемент алу тәсілдері

  1. C. *Зубо-ясенні, цементо-ясневі, циркулярні, зубоперіостальні, цементо-періостальні
  2. D) изоморфты және аморфты
  3. RADIX әдісімен сұрыптау алгоритмі.
  4. Ақпаратты кодтау тәсілдерін жазыңыз.
  5. Азақстан Ұлттық банкінің өкілеттілігі және құқықтары
  6. Азақстан Ұлттық Банкінің міндеттері мен функциялары және оларды Агенттікпен бөлісуі.
  7. Азақстандағы бокситтың және алюминий тотығын өндіретін басқа шикізатардың қорлары

Нефелинді кеннің негізгі минералдары мен концентраттарының көзі болып нефелиннің өзі табылады (Na,K)2O·Al2O3·2SiO2. Нефелиннің құрамында алюминий, натрий, калий оксидтерінің және кремний екі оксидінің мөлшерлері бар. Нефелинді қалдықсыз технология бойынша өңдейді, өйткені оның құрамындағы негізгі компоненттердің барлығы Al2O3, (Na,K)2O, және SiO2 пайдалы өнімдер: алюминий тотығын (Al2O3), соданы (Na2CO3), поташ (К2CO3) және нефелин күйежентегін ертінділегенен шыққан шламнан цемент алу үшін қолданылады.

Нефелинді кендер мен концентраттарды күйежентектелу әдісі бойынша өңдейді.

Нефелинді концентрат Әктас

               
 
   
   
 
     
 


Дозалау Ұсату

           
   
 
   
 


Ылғалды ұсақ

Күйежентектелу

Ұсату

Ұсақтау және ерітінділеу

Қойылту, сүзу және жуу

Алюминиат ерітіндісі Сұр шлам Әктас

Кремниден ажырату Күйежентектелу

Ақ шлам Алюминат ерітіндісі Клинкер

1-ші карбондау Ұсақтау

Төл ерітінді Гидрат Портландцемент

           
 
   
   
 
 


2- карбондау Сығып карбондау

       
   
 


Кір гидрат Сода-поташты

ерітінді Сүзілу

       
   
 
 


1-ші буландыру Сода-сілтілі ерітінді Гидрат

       
   
 


Na2CO 3 Қатыру 2-ші буландыру Кальциндеу Алюминий

тотығы

Қатыру K2CO3 Күйежентекті ерітінділеуге

Сурет 3.3 - Нефелиндерді комплексті өңдеудің технологиялық сұлбасы

3.7.1 Нефелинді шикіқұрамдарды дайындау. Нефелинді шикіқұрам екі компоненттен: нефелинді концентраттан және әктастан тұрады. Шикіқұрамға соданы енгізбейді, өйткені нефелиннің өзінің құрамында (Na2O+K2O) алюминий оксидін натрий алюминаты мен калий алюминаттарына байланыстра алатындай мөлшерде сілтінің құрамы бар.

Мұндай шикіқұрам, яғни тек алюминий тотығын байланыстыруға есептелген сілті, қанықпаған шикіқұрам деп аталады. Қаныққан шикіқұрамды құрамында темірі көп нефелиндерді өңдеу үшін қолданады (3.28 теңдеуі).

Әктасты шикіқұрамға күйежентектелу процесі кезінде қоскалцилі силикат алу есебінде енгізеді, яғни нефелиннің құрамындағы кремнеземның бір молекуласына екі молекулалы әктасты қажетті мөлшерде береді. Сонымен қатар шикіқұрамды дайындау кезінде алюминат ерітінділерін кремниден ажыратудан шыққан ақ шламда енгізіледі.

Тәжірибе жұмыстарында айналымдағы өнімдер жоқ болған жағдайда (ақ шлам және басқалары) шикіқұрамды мынадай теңдеу бойынша есептейді

(3.27)

Х-ке қатысты теңдеуді шеше отырып, төмендегідей формула аламыз

(3.28)

мұндағы Х - 100 кг нефелиндегі әктастың мөлшері, кг;

CaOн мен SiO - нефелиннің құрамындағы CaO мен

SiO2 мөлшерлері, %;

CaOәктас мен 2SiO2әктас - әктастың құрамындағы CaO

мен SiO2 мөлшерлері, %.

3.7.2 Нефелинді шикіқұрамның күйежентектелуі. Жақсы ұнтақталып және мұқият араластырылған шикіқұрам айналмалы құбырлы пештерде шамамен 1250-1300 оС температура аралықтарында күйежентектелу процесіне түседі.

Нефелин мен әктастың өзара әрекетесулері мынадай қосынды реакциямен өрнектеледі

R2O·Al2O3·2SiO2+4CaCO3 = R2O·Al2O3 + 2 (2CaO·SiO2) +4CO2 , (3.29)

мұндағы R - (Na+K) қосындылары.

3.7.3 Нефелинді күйежентекті ерітінділеу. Нефелинді күйежентектің құрамында салыстырмалы түрде натрий мен калий алюминаттарының аз мөлшерлері шамамен 24-26 пайызы көп мөлшерлі шамамен 66-70 пайызды ерімейтін қоскалцилі силикаттың массасының құрамында қалып отырады.

Сондықтан да пайдалы компонентерді, яғни алюминаттарды ерітіндіге өткізу үшін нефелинді күйежентекті жақсылап ұсақтауға тура келеді.

Күйежентекті ұнтақтау мен ерітінділеу процестері шарлы диірмендерде жүзеге асырылады.

Нефелинді күйежентекте αк каустикті модуль 1 санына жақын яғни R2O/Al2O3=1.

Егер мұндай күйежентекті сумен немесе содалы ерітіндімен ерітінділесе тұрақсыз, αк=1 алюминат ерітінділері алынады.

Сондықтан ерітінділердің тұрақтылығын арттыру үшін нефелинді күйежентектер, сығылған карбондаудан кейін алынған содалы - сілтілік ерітінділермен ерітінділенеді.

Содалы - сілтілік тізбектің кремниден ажыратылған алюминат ерітінділерін карбондалауға мәжбүр етеді.

Бөлініп шыққан гидратты жуылғаннан кейін қыздырып алюминий тотығын алады.

Сығылғанан кейін алынған төл ерітіндіні күйежентекті ерітінділеуге жібереді.

Нефелинді күйежентекті ерітінділеуден кейін жуылып алынған шламның құрамында шамамен 80-85 % қоскалцилі силикат бар.

Осы шламға әктас пен ақ шламның бір бөлігін қосып цементті клинкер алу үшін күйдіруге жіберіледі.

Цементті клинкер - портландцемент өндірісінің керекті шикізаты ретінде қолданылады.

Ал содалы тізбектің төл ерітіндісінен көпсатылы буландыру нәтижесінде соданы бөліп шығарады (Na2CO3), содан кейін екі еселік тұзды (Na2CO3 · K2CO3); және поташты (K2CO3) алады.

Сода мен поташ тауар өнімдері ретінде шығарылса, (Na2CO3·K2CO3) тұзы буландырудың екінші сатысына қайтарылады.

3.7.4 Алюминий тотығын алуниттерден тотықсыздандыру-сілтілік әдісімен алу. Алунитті кендер 30-70% алунит минералынан тұрады және алюминий тотығын, калий сульфатын, күкірт қышқылын, бесоксидті ванадий және тағы басқа да өнімдерді комплексті түрде өндіретін бағалы шикізат болып табылады.

Негізгі алунит минералы - K2SO4·Al2(SO4)3·2Al2O3 - 6H2O.

Кеннің құрамында алуниттен басқа шынытас, ақсаз және басқа да заттар кездеседі.

Өнеркәсіптерде алуниттерді тотықсыздандыру - сілтілік әдістері арқылы алады.

Бұл әдістің мәні алуниттен Байер тәсілімен өңдеуге жарамды алюминий тотығының концентратын алу болып табылады (3.4 сурет).

Ол үшін алунит кенін белгілі жағдайда термиялық өңдеу өткізіп, осының нәтижесінде алюминий сульфатын ыдыратады, күкірт оксидтері газдық фазасына айдалады және пайда болған γ-Al2O3өзінің жоғарғы активтілігін сақтап қалады.

Екі сатылы термиялық өңдеу гидратсыздандыру және тотықсыздау күйдірулерінен тұрады. Күкірт қышқылын өндіруге жарамды жоғарғы концентрациялы газ алуға гидратсыздандыру және тотықсыздандыру күйдірулерін әрқайысын екі бөлек қайнама қабатты пештерде жүргізеді.

Күйдіру процесінен кейін алунитті сілтілік төл ерітіндімен ерітінділеп, сулфатты-алюминатты сілтілік ерітінді алады.

Ерітіндіні кремниді ажыратып, буландырып, сульфатты бөліп алғанан кейін суылтады, содан кейін сығу арқылы алюминий гидроксидімен төл ерітіндіге ыдыратады.

Алюминий гидроксидін пеште қыздырып, алюминий тотығын алады, ал төл ерітінді күйдірілген алунитті ерітінділеу үшін кері қайтарылады.

Сульфатты - алюминатты ерітінділерден бөлінген сульфаттарды калий сульфаты, калий немесе натрий сілтілері сияқты тауарлы өнімдер шығару үшін әрі қарай өңдейді.

Тотықсыздау - күйдіру пештерінің қалдық газдары күкірт қышқылын немесе жай күкірт алатын өндірістерде қолданылады.

Гидратсыздандыру процесіндегі күйдіру кезіндегі негізгі реакция төмендегідей

K2SO4·Al2 (SO4)3·2Al2O3·6H2O 500-520оС

→ K2SO4·Al2 (SO4)3+2Al2O3 + 6H2O (3.30)

Күйдіру процесі шамамен 500-520оС температура аралығында жүреді, көрсетілген температурадан төменгі градустарда реакция толығымен жүрмейді, ал одан жоғарғы температурада пайда болған

γ-Al2O3 -тің реакциялық қаблеттілігі төмендейді.

Тотықсыздандырғыш ретінде соляр майын, керосин, табиғи газ және басқада құрамында көміртегі бар газдарды қолдануға болады

K2SO4·Al2 (SO4)3+ 2Al2O3 + 3СО2 =K2SO4 +3Al2O3+ 3SO2 +3СО2 (3.31)

Жоғарғы концентрациялы күкіртті газ алу мақсатында тотықсыздандырғыш ретінде күкірттің буын қолданады.

K2SO4·Al2 (SO4)3+ 2Al2O3 + 1,5S = K2SO4 +3Al2O3+ 4, 5 SO2 (3.32)

Тотықсыздандыру процесі шамамен 560-580оС температура аралығында жүргізеді, одан жоғарғы температурада аз активті γ-Al2O3 алынады.

Күйдірілген алунитте алюминий тотығы (γ-Al2O3) активті түрінде болады, осы түрінің арқасында ол орта концентратты ерітінділерден шамамен (110-135 г/дм3 Na2Oк) және төменгі температураларда шамамен (45-50 оС) ерітінділеу кезінде ерітіндіге оңай өтеді.

Алынған алюминат ерітіндісінің мөлшері шамамен 100 г/дм3 Al2O3 және 40 г/дм3 SO3 тұрады, ал каустикті модулі αк=1,8-1,9 шамасында.

Алынған алюминат ерітіндісін кремниден ажыратып, кремнилі шламнан бөледі, содан кейін ерітіндінің концентрациясын 190 г/дм3 Na2Oк дейін буландыру процесі арқылы көтереді, нарий және калий сульфаттарынан (Na2SO4, K2SO4) тазалап, суландырып сығу арқылы ыдыратады.

Алынған алюминий гидроксидін жуып, пештерде қыздыру арқылы алюминий тотығын алады.

Ал сульфаттық қоспаны (Na2SO4, K2SO4) калий сілтісімен өңдеу арқылы калий сульфатын K2SO4 сілтілік ерітінді NaOH алады, яғни сульфаттарды конверсиялау процессі жүреді.

Na2SO4·K2SO4+ 2KOH 2K2SO4 + +2NaOH (3.33)

шөгім ерітінді

Калий сульфатын K2SO4 тауар өнімі ретінде шығарылады, ал сілтілік ерітіндіні NaOH декомпозицияда алынған төл ерітіндімен қосып, күйдірілген алунитті ерітінділеуге жібереді.

Технологиялық процестер кезіндегі жоғалған сілтінің орынын толтыру үшін натрий сульфатының бір бөлігін гидроксидпен бірге тотықсыздандырғыштың қатысуымен төмендегідей сұлбамен күйежентектеуге болады (сурет 3.4).

O4 + 2Al (OH) 3 +C Na2O·Al2O3 +CO +SO2 (3.34)

Күйежентекті ерітінділеп, алюминиат ерітіндісін негізгі ерітінділерге қосады.

Алунитті концентрат

Газдар

Сусыздану

(500-520 оС)

Тотықсыздық күйдіру

(560-580 оС)

Күйдірілген алунит Күкіртті газдар

Ерітінділеу

(45-50 оС) Күкіртті немесе күкірт қышқылын алу

Кремниден ажырату

Күкірт H2SO4

Алюминиат ерітіндісі Ақ шлам

Буландыру Үйінді

Сульфаттарды бөлу Таза күкірт

Буланған алюминат ерітіндісі

Сульфатты қоспа КОН

Сулату

Сульфаттарды конверсиялау

Сығу

Төл ерітінді Гидрат NaOH ерітіндісі

Кальциндеу

K2SO4

Алюминий тотығы

Сурет 3.4 - Алуниттерді тотықсыздау-сілтілік тәсілмен өңдеудің технологиялық сұлбасы



Алюминат ерітінділерін карбондау | Алюминиді электролиттік әдіспен алудың теориялық негіздері