КЇкірт бокситтіЈ ›±рамында пирит (FeS) немесе бас›ада ›осылыс тЇрінде болуы мЇмкін, ерітінділеген кезде ол ерітіндіге натрий сульфиді ретінде йтіп, сілтілік натридіЈ біраз мйлшерін йзіне ›осып алады да, алюминат ерітінділерініЈ каустикті модулдерін тймендетеді.
Карбонаттар бокситтіЈ ›±рамында кальцит (CaCO3), доломит (CaCO3·MgCO3) жЩне сидерит(FeCO3) тЇрлерінде кездеседі. Бокситті жо“ар“ы концентратты сілтілік ерітінділермен ерітінділеген кезде жартылай каустиксіздендіру реакциясы жЇреді
CaCO3 +2NaOH = Na2CO3 +Ca (OH)3 (3.9)
Бйлінген сода айналымда“ы сілтілік ерітінділерде жиналып, олардыЈ химиялы› активтілігін тймендетеді жЩне буландыру процесі кезінде біршама ›иынды›тар ту“ызады.
Органикалы› ›оспалар гумин жЩне битум ›оспалары тЇрлерінде бокситті ерітінділегенде алюминат ерітінділеріне йтеді.
Гуминдер негізінен шіріп,еріген а“за ›алды›тарынан т±рады, ал битумдар ЩртЇрлі кймірсутегімен олардыЈ оттекті ›осылыстарыныЈ таби“и ›оспаларынан т±рады. Гуминдер сілтілік гуматтар ›±рап ал“анан кейін тіпті Щлсіз сілтілерде жа›сы ериді, ал битумдер сілтілерде ерімейді.
Алюминат ерітінділерінде органикалы› ›осылыстардыЈ ›атысуы алюминий гидроксидініЈ тЇйіршіктерініЈ йсуіне ыдырау процесі кезінде кері, жа“ымсыз Щсер етеді.
Органикалы› заттар тЇнба“а тЇсетін гидроксидтердіЈ тЇйіршіктерініЈ беткі ›абатына адсорбциаланып, тЇйіршіктердіЈ йсуін тежеп, ±са›тЇйіршікті алюминий тоты“ын алу“а ›олайлы жа“дай ту“ызады. Сонымен ›атар органикалы› заттардыЈ ›атысуы алюминат ерітінділерініЈ т±т›ырлы“ын арттырып, ›ызыл шламныЈ ›ойылтуын нашарлатады. Сонды›тан органикалы› ›осылыстарды бокситтан тазалап отыру маЈызды істердіЈ бірі болып саналады. ТазалаудыЈ бір Щдісі буландыру процесінен кейін тйл ерітіндіден тЇйіршік содалармен бірге жЇйелі тЇрде шы“арып отыр“ан жйн. Ал еЈ тиімді Щдіс, егер ›олданылатын бокситті кЇйдірсе, онда органикалы› заттар кЇйдіру кезінде б±зылып жанып кетеді.
Сонымен бокситті Байерлік тЩсілмен ерітінділеу нЩтижесінде біраз мйлшерде кремний, фосфор, ванадий, галлий, кЇкірт жЩне органикалы› заттармен ыластаныл“ан натрий моноалюминат ерітіндісі алынады.
љызыл шламныЈ, я“ни ›атты ›алды›тыЈ негізгі ›±рамын темір оксиді мен натрий гидроалюмосиликаты ›±райды.
Енді бокситті ерітінділеу процесі кезіндегі о“ан Щсер ететін ЩртЇрлі факторлар“а теріЈірек то›тала кетейік:
1) ерітінділеу прпоцесініЈ ±за›тылы“ы;
2) сілтілік ерітіндініЈ концентрациясы;
3) алюминиат ерітінділерініЈ каустикті ›атынасы;
4) автоклавтыЈ ішкі жа“ында“ы ›ысымы мен температурасы;
5) ЩктіЈ ›оспасы;
6) бокситтіЈ ±нта›талу деЈгейі;
7) Бокситті б±л“аулау процесі.
Ерітінділеу процесініЈ ±за›тылы“ы. Бокситті ерітінділеу кезіндегі ерітіндіге йткен алюминий тоты“ыныЈ мйлшері Щр кезде де оныЈ ±за›тылы“ына сЩйкес келіп отырады. Ерітіндідегі алюминий оксидініЈ Al2O3 концентрациясы біраз уа›ыттардан кейін тез жо“арлайды да, содан кейін бір›алыпты кйлденеЈдікке жа›ындайды.
Ал алюминат ерітінділеріндегі кремний оксидініЈ SiO2 мйлшері ерітінділеу процесініЈ ±за›тылы“ына байланысты, сонды›тан бастап›ы уа›ытта кремний оксидініЈ концентрациясы тез арада жо“арлайды да, содан кейін дЩл сондай жылдамды›пен тез тймендейді. Ерітіндідегі кремнидіЈ мйлшерініЈ тймендеуі оныЈ алюминат ерітінділерінен бйлініп, ерімейтін натрий гидроалюмосиликаты пішінінде т±нба“а тЇсуі уа›ыты болып саналады. Автоклавтарда“ы бокситтіЈ ерітінділеу ±за›тылы“ы алюминий гидроксидініЈ минерологиялы› пішініне де байланысты.
Бокситтерді ерітінділеудіЈ ±за›тылы“ын тЩжірибелік жолмен есептеп шы“арады.
ТЩжірибелік жолмен есептегенде ерітінділеу уа›ыты алюминий тоты“ын алу жо“ар“ы деЈгейде болатын уа›ыт йлшеміне теЈ жЩне алюминат ерітіндісінен кремниді ажырату да толы“ымен йтетін уа›ыт›а сЩйкес болу ›ажет. Сондай нЩтижеге жеткендегі уа›ыт ерітінділеуге ›ажетті уа›ыт болып саналады.
Сілтілік ерітіндініЈ концентрациясы бокситті ерітінділеу процесіне маЈызды Щсер етеді. БокситтіЈ ›±рамында“ы алюминий тоты“ыныЈ ерітіндіге шы“арылуы мен жЩне оныЈ жылдамды“ы сілтілік ерітіндініЈ концентрациясын жо“арлат›анда арта тЇседі, я“ни ерітіндідегі Na2Ok мйлшерін жо“арлат›анда. Сілтілік ерітіндініЈ концентрациясын жо“арлат›анда алынатын алюминат ерітінділерініЈ де концентрациясы жо“арлайды. Б±л бокситті ерітінділейтін ›ондыр“ылардыЈ кйлемдерін азайту“а жЩне алюминат ерітінділерін са›тау“а ›олайлы жа“дай жасайды.
индірістегі бокситтіЈ жЩне бокситті ерітінділейтін ерітінділердіЈ ›±рамы мынадай:
1) љ±р“а› бокситіЈ химиялы› ›±рамы, орташа: Al2O3 44,7%; Fe2O3 14,0%; SiO2 12,1%; СаО 1%; СО2 1,72%; SO3 0,9%; бас›алары 2,58%; ›ыздыру кезіндегі жо“алым (›.к.ж.) 23, бокситтіЈ ыл“алдылы“ы 20,6%. кремнилік модулі 3,69.
2) Айналымда“ы сілтілік ерітіндініЈ ›±рамы, г/дм3: Al2O3 113,7; Na2Oж 223,5; Na2Оk 202; СО2 15,26, ты“ызды“ы 1440 кг/м3, αк = 2,92.
3) Алюминат ерітіндісініЈ ›±рамы г/дм3: Al2O3 110; Na2Oк 103,65; СО2 10,54; ты“ызды“ы 1280 кг/м3, αк = 1,55.
Сілтілік ерітінділердіЈ концентрациясын жо“арлат›анда олардыЈ болаттан жасал“ан аппараттарды б±зу Щсерін ескерген жйн жЩне ›уатты сілтілік ерітінділерден пайда бол“ан жо“ары концентратты алюминат ерітінділері т±т›ырланып, ›ызыл шламдарды бйлгенде ›иынды›тар ту“ызады.
Айналымда“ы сілтілік ерітінділер мен алюминат ерітінділерініЈ каустиктік ›атынастары. индірісте т±йы›тал“ан Байерлік тізбекте бокситтерді ыдырау процесі кезінде пайда бол“ан тйл ерітінділерді буландырып, одан алын“ан сілтілік ерітінділермен ерітінділейді.
Бокситті ерітінділеу процесініЈ жылдамды“ына айналымда“ы сілтілік ерітінділердіЈ каустикті ›атынасы йте маЈызды Щсер етеді, я“ни ерітінділеудіЈ жылдамды“ы сілтілік ерітіндініЈ каустикті модулін кйтергенде αк жо“арлап, ал азайт›анда тймендейді.
Сонымен ›атар ерітінділеудіЈ жылдамды“ы алынатын алюминат ерітінділерініЈ каустикті модуліне де тЩуелді, ййткені алюминат ерітіндісіндегі αк азайуы боксит бірлігініЈ массасына ша“ылатын Na2Оk де азайтуды талап етеді. Ал б±л ›±былыс ерітінділеу жылдамды“ыныЈ баяулауына Щкеліп со“ады. Алюминат ерітінділері жо“ар“ы каустикті модулмен αк алынса ерітінділеу жылдамды“ы ±л“айады, ййткені бокситтіЈ Щрбір масса бірлігі кйп мйлшерлі сілтімен йЈделеді.
АвтоклавтыЈ ішкі жа“ында“ы ›ысымы мен температурасы. АвтоклавтыЈ бокситті ерітінділейтін ішкі жа“ында“ы ›ысымы мен температурасы процеске ерекше Їлкен Щсер етеді.
КЩдімгі ›алыпты жа“дайда автоклавтыЈ ішкі ›ысымы мен температурасын кйтергенде алюминий тоты“ыныЈ тЇсімі артып, ерітінділеу ±за›ты“ы ›ыс›арады. Бас›аша айт›анда сол бокситтен алынатын алюминий тоты“ыныЈ тЇсім деЈгейі ішкі ›ысым мен температураны кйтергенде аз уа›ыт аралы“ында іске асырылады.
Бокситті ерітінділеудегі температура ЩсерініЈ маЈыздылы“ы ›атты заттардыЈ с±йы›ты›та еру жылдамды“ыныЈ теЈдеуін ›арастыр“анда тЇсініктірек болады деп ойлаймыз
, (3.10)
м±нда“ы C›ан – ›аны››ан ерітіндініЈ концентрациясы;
C – ›азіргі уа›ытта“ы ерітіндініЈ концентрациясы;
S – ›атты заттардыЈ кристалдарыныЈ беткі жа“ы;
K – еру коэффиценті;
D – диффузия коэффициенті;
δ – ›атты бйлшектер мен ерітіндініЈ
диффузиялы› ›абатыныЈ ›алыЈды“ы.
Диффузия коэффиценті мынандай теЈдеумен йрнектеледі
, (3.11)
м±нда“ы R – газ т±ра›тысы;
N – Авогадро саны;
µ – ерітіндініЈ т±т›ырлы“ы;
d – бйлшектіЈ диаметрі.
љатты заттардыЈ еру жылдамды›тарыныЈ теЈдеуінен кйріп отыр“анымыздай, диффузия коэффицентініЈ кйрсеткіші кйп бол“ан сайын, жылдамды›та жо“ары болатынын бай›аймыз. Диффузия коэффициенті температура процесіне тура сЩйкестік етсе, ерітіндініЈ т±т›ырлы“ына кері Щсер етеді. ТемператураныЈ жо“арлауымен ерітіндініЈ т±т›ырлы“ыда тймендеп, диффузия процесін жылдамдатады. Ал диффузиныЈ кйрсеткіші ±л“ай“анда сілтілік ерітіндіде алюминий гидроксидініЈ еру жылдамды“ыда ±л“айады, я“ни бокситті ерітінділеу жылдамды“ы йседі. АвтоклавтыЈ ішкі ›ысымыныЈ ±л“аюы ерітінділеудіЈ ±за›ты“ын бірнеше есе ›ыс›артып, алюминий тоты“ыныЈ тЇсімін арттырады.
индірісте бокситтерді ерітінділеу процесіне керекті ›ысым мен температура тЩжірибелік нЩтижелерден кейін белгілі болады жЩне бокситтіЈ ›±рамында“ы алюминий гидроксидініЈ минерологиялы› ›±рамына байланысты.
ШктіЈ ›оспасы. индіріс тЩжірибелері мен бірнеше зерттеу ж±мыстарыныЈ нЩтижелерінде автоклавтарда бокситті ерітінділеу кезінде (3-4%) ЩктіЈ ›оспасы алюминий тоты“ыныЈ тЇсімін артыратынды“ы аны›талды.
Біра› осы кЇнге дейін Щк ›оспасыныЈ ерітінділеу процесіне Щсері толы› зерттелген жо›. Павлодар алюминий заводында Байерлік с±лба“а Щк сЇтін ›ос›анымызда ерітінділеудіЈ ±за›ты“ы едЩуір ›ыс›арып, кремнилік модуль 380 бірліктен 440 дейін жо“арылады. Біра› кейін сол ›оспаныЈ нЩтижесінде алын“ан тйл ерітіндіні галлий алу цехына жібергенімізде, галлидіЈ тЇсімі 40% тймендеп, металл 95% шламданып кеткен болатын.
М±ныЈ себебі ерітіндіде Щк йзімен бірге галлий иондарын ›осып алып ›ызыл шлам“а йтеді, сййтіп алюминат ерітінділеріндегі галлидіЈ мйлшері азаяды деп тЇсінеміз.
Ал Щк сЇтін КЇйежентектелу цехыныЈ с±лбасына ›ос›анымызда нЩтижеміздіЈ бЩрі дерлік жа“ымды болды, кремнилік модуль 450-460 бірліктен 1000 дейін кйтеріліп, ерітінділеу ±за›ты“ы едЩуір ›ыс›арды.
Сонымен Щк ›оспаларыныЈ Щсері жайлы ›азір на›тылап айту ›иын, тек галлий алатын ерітінділерге Щк ›оспасын ›осу“а болмайтынына кйзіміз аны› жетті.
БокситтіЈ ±нта›талу деЈгейі мен араластыру процессініЈ Щсері. љатты заттардыЈ с±йы›ты›та еру жылдамды“ыныЈ теЈдеуінен (3.10), ерітіндімен жанасатын бйлшектіЈ беткі жа“ы Їлкен бол“ан сайын, еру жылдамды“ыда жо“ары болатынын кйреміз. БокситтіЈ ±са›талу деЈгейі ±л“ай“ан сайын, оныЈ ерітіндімен жанасуыныЈ беттік Їлесіде йседі. Бокситтердегі алюминий гидроксидініЈ тЇйіршіктері йте аз, сонды›тан оларды ашу Їшін бокситті м±›ият ±нта›тау ›ажет.
БокситтіЈ ±нта›ты› деЈгейі оныЈ ›±рылымына байланысты. љопсыма бокситтер майда ±нта›тауды ›ажет етпейді, олардыЈ бойында кйп шытына“ан сызы›тар, тесіктер жЩне ±са› каналдар бар, солар ар›ылы сілтілік ерітінді оЈай кіре алады. Сонды›тан ты“ыз, ›атты бокситерді майдалап ±са›тау ›ажет. Біра› бокситті йте майдалап ±нта›тау диірмендердіЈ йнімділігін тймендетіп, ›ызыл шламныЈ шйгу жылдамды“ын бЩсеЈдетеді. ОсыныЈ салдарынан ›ойылт›ыштар мен жу“ыш аппаратарыныЈ йнімділіктері тймендейді.
°са›тал“ан бокситті айналымда“ы ерітінділермен б±л“аулау ерітінділеу жылдамды“ына жа›сы Щсер етеді, ййткені ол ерітінді мен боксит бйлшектерініЈ беттік жанасуыныЈ диффузиялы› ›абатыныЈ (δ) ›алыЈды“ын кішірейтеді жЩне осы ›абатта“ы Al2O3 пен Na2O концентрацияларын теЈестіруге ›олайлы жа“дай жасайды. Сонымен ›атар б±л“аулау процесі алюминий гидроксидініЈ тЇйіршіктерін ашуды жеЈілдетіп, олардыЈ ерітіндімен ›осылып жанасуын жа›сартады.
Сурет 1 - Бокситті ерітіндідеуге арнал“ан автоклав ›ондыр“ысы
°сынылатын Щдебиеттер: [6], 40-42 б.
6 та›ырып. Глиноземді пісіру Щдісімен бокситтен алу.
Пісіру Щдісімен глиноземді йндірудіЈ жалпы технологиялы› с±лбасы. Боксит шихтасын пісіруге дайындау. Шк тас жЩне содамен бокситты пісірудіЈ физико-химиялы› негіздері. Піспені сілтілеу. љолданылатын жабды›тар. Алюминат ертіндісін кремнисіздендіру, а› шламды ›олдану. Алюминат ертіндісін карбонизациялау ар›ылы ыдырауы. ®рдістіЈ жабды›ты› ›амтамасыз етілуі.
Б±л ЩдістіЈ маЈызы ›±рамында кремниі жо“ары бокситті сода жЩне Щктас ›осып жо“ар“ы температурада кЇйдіріп жентектеу. Осы кЇйежентектелеудіЈ нЩтижесінде бокситтіЈ ›±рамында“ы алюминий оксиді суда еритін натрий алюминатын (Na2O·Al2O3) ›±райды, ал кремнезем аз еритін ›ос кальцилік силикатты ›±райды (2СаО·SiO2).
КЇйежентектелеу нЩтижесінде алын“ан кЇйежентекті Щрі ›арай ерітінділегенде натрий алюминаты кЇйежентектен ерітіндіге йтеді, ал ›ос кальцилік силикат ерімейтін тЇрінде ›алды› шламда ›алады.
Алюминат ерітінділерінен алюминий гидроксидін бйліп алу Їшін ерітіндіні кйміртегі екі оксиді газдарымен йЈдейді. Б±л операция карбондау деп аталады (сурет 3.2).
Сода Боксит Шктас
°сату °сату
Шикі›±рамды дайындау
КЇйежентектелу СО2 газы
КЇйежентек
КЇйежентекті ±сату
Ерітінділеу
Алюминиат ерітіндісі љызыл шлам
Кремниден ажырату ®йінді
љойюландыру жЩне сЇзу
А› шлам Алюминат ерітіндісі
Карбондау
љоюландыру жЩне сЇзу
Содалы ерітінді Гидрат
Буландыру Жуу Су
Al(OH)3
индіріс сулары
Кальциндеу
Алюминий тоты“ы
Сурет 2 – Бокситті кЇйежентектелу Щдісімен йЈдеудіЈ технологиялы› с±лбасы
3.3 Бокситті шикі›±рамды дайындау
Бокситті шикі›±рамды Їш компонентен дайындайды: бокситтен, Щктастан жЩне содадан.Сонымен ›атар Їш компонентен бас›а шикі›±рамныЈ ›±рамына дайында“ан кезде айналымда“ы бас›а йнімдерде тЇседі, олар: айналымда“ы содалы ерітінділер жЩне алюминат ерітінділерін кремниден айыру кезінде пайда бол“ан а› шлам.
Шикі›±рамды дайында“анда тймендегідей молярлы› ›атынастарды алу ма›сатымен есептейді
(3.12)
(3.13)
М±ндай ›аны››ан деп аталатын шикі›±рам кЇйежентекті ерітінділеу кезінде алюминий тоты“ы Al2O3 мен сілтіні Na2O барынша толы› бйліп шы“арады.
М±›ият ±са›талып жЩне жа›сы араластырыл“ан ыл“алдылы“ы 37-42% бокситті шикі›±рам кЇйежентектелу пештеріне жіберіледі.
Бокситті шикі›±рамды 1200-1250 оС аралы“ында айналатын ›±бырлы пештерде кЇйежентектейді.
ПештіЈ ішіне шикі›±рамды ›ойртпа› бЇріккіштерініЈ кймегімен шашып тозаЈ›ондырады.
Шикі›±рамды кЇйжектелеу процессі кезінде мынадай негізгі компонентер ›атысады:
Al2O3, Na2CO3, Fe2O3, SiO2, CaCO3, TiO2.
Алюминий тоты“ы мен соданыЈ йзара Щрекеттесуі 700 оС шамасында басталып, 1150 оС ая›талады.
Al2O3 + Na2CO3= Na2O·Al2O3+ СО2 (3.14)
Темір оксиді мен соданыЈ Щрекеттесу реакциясы мынадай:
Fe2O3+ Na2CO3= Na2O·Fe2O3+ СО2 (3.15)
Б±л реакция шамамен 1000оС ая›талады, реакция йнімі натрий метаферриті (Na2O·Fe2O3) болып табылады.
СоданыЈ жетпеушілігінен 900оС - ден жо“ары температурада алюминий оксиді натрий метаферритінен темір оксидін тймендегі реакция Їлгісі бойынша ы“ыстырып шы“арады.
Na2O·Fe2O3+ Al2O3= Na2O·Al2O3+ Fe2O3 (3.16)
Кремний оксиді мен натрий карбонатыныЈ, я“ни соданыЈ йзара Щрекеттесу реакциясы 800-820оС арлы“ында барынша ›ар›ынды жЇріп, натрий метасиликатын тЇзейді
SiO2+ Na2CO3= Na2O· SiO2+ СО2 (3.17)
Натрий метасиликаты натрий алюминатымен екінші йзара Щрекеттесу реациясына тЇсіп, 1520 оС бал›у температурасында натрий алюмиосиликаты пайда болады (Na2O·Al2O3· SiO2), б±л реакцияныЈ тЇзілуі процесте керексіз ›±былыс.
Дегенмен де кальций оксиді бар бол“анды›тан реакция нЩтижесінде кальций силикаты тЇзеледі
CaCO3+ SiO2=2CaO·SiO2+CO2 (3.18)
Титан оксиді жо“ары температурада содамен жЩне Щктаспен йзара Щрекеттесіп, йзіне белгілі мйлшерде сілтімен кальций оксидін ›осып титанаттарды ›±райды (Na2O·TiO2; жЩне CaO·TiO2).
Сонымен кЇйежентектіЈ негізгі ›±рамы тймендегідей химиялы› ›осылыстар.
Натрий метаалюминаты Na2O·Al2O3, натрий метаферриті Na2O·Fe2O3 жЩне ›ос кальцилі силикат 2СаО·SiO2.
Натрий метаалюминаты мен метаферриті кЇйежентекте Їзіліссіз бірнеше ›атты ерітінділерді тЇзейді.
КЇйежентектелу процесінде шикі›±рамныЈ сайма-сайлы› ›атынасыныЈ ауыт›уыныЈ нЩтижесінде бас›а да ›осылыстардыЈ тЇзілуі мЇмкін, мысалы кальций алюминаты, кальий алюмосиликаты, натрий-кальцилі силикаттар.
3.4 КЇйежентекті ерітінділеу
°сатыл“ан кЇйежентекті сумен, содалы жЩне Щлсіз сілтілік ерітінділермен ерітінділеуге болады.
КЇйежентекті ерітінділеу кезіндегі негізгі пайдалы реациялар ›атарына натрий алюминатыныЈ еруініЈ реакциясы жЩне натрий ферритініЈ гидролизі жатады.
Na2O·Al2O3›атты +4H2O=NaAl (OH) 4 (3.19)
Na2O·Fe2O3 ›атты + (1+x)H2O = 2NaOH + Fe2O3 · xH2O ›атты (3.20)
Натрий метаферритініЈ гидролизденуініЈ ар›асында темір оксиді т±нба“а тЇсіп, ал сілті ерітіндіге кйшіп оныЈ каустиктік модулін жо“арлатады.
Ерітінділеу кезінде ›оскальцилі силикат ерімейді, біра› біртіндеп сілтілік, Щсіресе содалы› ерітінділердіЈ Щсерінен ыдырау мен гидратация“а тап болып отырады.
2CaO · SiO2 + 2NaOH +H2O =Na2SiO3 + 2Ca (OH) 2 (3.21)
2CaO·SiO2 +2Na2CO3 + 2H2O = 2CaCO3 +Na2SiO3 (OH) 2 +2NaOH (3.22)
љоскальцилі силикаттыЈ ыдырау реакциясыныЈ нЩтижесінде (3.16) жЩне (3.17) реакциялары бойынша екінші йзара Щрекеттесу реациялары жЇріп, шламныЈ ›±рамында алюминий оксиді мен сілтініЈ жо“алуына Щкеліп со“ады.
3Ca(OH)2 +2NaAl(OH)4 +mNa2SiO3
=3CaO ·Al2O3 ·mSiO2·(6-2m) H2O +2 (1+m) NaOH + mH2O (3.23) (гидрогранат),
жЩне
1,7Na2SiO3+2NaAl (OH)4
= Na2O·Al2O3·1,7SiO2·H2O+3,4NaOH+1,3H2O (3.24)
(натрий гидроалюмосиликаты)
ЕрітіндініЈ концентрациясы жо“арла“ан сайын алюминат ерітінділерінде (НГАС) еруі де жо“арлайды.
Ерітінділеу процессі ›алыпты жа“дайда жЇріп отыр“анда (3.21) жЩне (3.22) реакциялары аса ›ар›ындылы›пен жЇрмейді, сонды›тан ерітінділеудіЈ нЩтижесінде негізінен ерітіндіге натрий алюминаты мен, кремнеземныЈ біраз мйлшері йтеді.
КЇйежентекті ерітінділегенен кейін негізінен мынадай компонентерден т±ратын ›атты ерімейтін ›алды› - шлам ›алады: 2CaO·SiO2, Na2O·Al2O3·1,7SiO2·H2O, Fe2O3·xH2O жЩне аз мйлшерде Na2O·TiO2 мен гидрогранат.
КЇйежентекті ерітінділеу кезінде ау›ымды факторлар Щсер етеді:
– кЇйежентектіЈ ±са› тЇйіршіктерініЈ мйлшері;
– ерітінділеуге ›олданылатын ерітіндініЈ концентрациясы;
– алынатын алюминат ерітіндісініЈ каустикті модулі;
– температуралы› режимі;
– процесстіЈ ±за›ты“ы;
– ›олданылатын аппараттардыЈ тЇрлері.
љандай аппаратураныЈ ›олданыл“анына байланысты ерітінділенгеннен кейін алюминат ерітіндісі αк=1,5-1,8 каустикті модуль жЩне алюминий тоты“ыныЈ концентрациясы шамамен Al2O3=70-260г/дм3 аралы“ында алынады.
ПроцесстіЈ ±за›ты“ы 0,33-тен 3,6 са“ат›а дейін созылады жЩне темпрература 70-95 оС шамасында жЇреді.
КЇйежентекті ЩртЇрлі аппараттарда: диффузерларде, ›±бырлы› ерітінділегіштерде ерітінділеуге болады.
3.5 Алюминат ерітінділерінен кремниді ажырату
Алюминат ерітінділері ерітінділуден кейін ана“±рлым кремнезем мен ыластаныл“ан жЩне кремнилік модулі небары µSi=20-250 саны аралы›тарында болады.
Кремниді алюминат ерітінділерінен бйлудіЈ ма›саты алюминат ерітіндісініЈ ішіндегі еріген кремнеземды ерімейтін ›осылыс›а ауыстырып, т±нба“атЇсіру.
Б±л ма›сат›а жетудіЈ екі жолы бар:
1) Кремнеземды (3.24) реакциясы бойынша ›олайлы жа“дай жасап, (температураны жо“арлату жЩне ›ор ›осу ар›ылы) натрий гидроалюмосиликатымен ›осу.
Б±л Щдіспен SiO2 ›±рамын 2-5 бірлігінен 0,2-0,4 г/дм3 тймендетуге болады.
2) (3.23) реакциясына сЇйене отырып, кремнеземды гидрогранаттыЈ›±рамына ›осу. Ол Їшін алюминат ерітінділеріне Щк немесе кальций гидроксидін Са(ОН)2 ›осады.
Б±л Щдіспен ерітіндідегі кремнеземныЈ ›±рамын 0,08-0,1 г/дм3 тймендетіп, кремнилік модульдарын µSi=1000-1200 бірлік сандарына дейін кйтеруге болады.
индірісте кремниді т±нба“а тЇсіріп бйлу (НГАС), автоклав батареяларында шамамен 150-175оС температура аралы›тарында жЇргізіледі.
Процесті тиімді жЩне жылдамыра› жЇргізу Їшін кей уа›ытта а› шламныЈ бір бйлігін ›ор ретінде процеске ›айтадан жібереді.
Кремниді бйлудіЈ бірінші сатысын кремнилік модульды µSi=250-400 бірлік сандарына дейін жЇргізеді.
Ал кремниді ерітіндіден толы“ыра› бйлу бірінші сатыны йткізгенен кейін, я“ни натрий гидроалюминаты бйлінгенен кейін екінші сатымен жЇргізеді.
Ол Їшін кремнилік модулі µSi=250-400 ерітіндіні Щк сЇтімен 90-95 оС температура аралы“ында 1,5-2 са“аттай уа›ыт шамасында йЈдейді жЩне есеп бойынша ЩктіЈ мйлшерін салма› бойынша CaO·SiO2=15-20 саны аралы“анда жібереді.
М±нда“ы CaO – Щк сЇттіЈ ›±рамында“ы ЩктіЈ ›±рамы, ал SiO2 –алюминат ерітіндісініЈ ›±рамында“ы SiO2.
3.6 Алюминат ерітінділерін карбондау
Байер Щдісі бойынша ыдырату процессі алюминат ерітінділерін араластырып сы“у ар›ылы жЇзеге асырылады, осыныЈ нЩтижесінде алюминий гидроксиді жЩне натрий гидроксидтері алынады. СоЈ“ысы йндірісте айналым ерітіндісі ретінде пайдаланылады.
КЇйежентектелу Щдісінде карбондауды ›олдан“ан тиімді, ййткені кЇйежентектелудіЈ нЩтижесінде алюминий гидроксидімен ›атар айналымда ›олданылатын содалы ерітінділерде алынады.
Карбондау кезінде алюминат ерітінділері ар›ылы ›±рамында СО2 бар отты› газдарды жібереді. Химиялы› кйз ›арас пен карбондау процесі екі сатылы реакциямен жЇреді:
1 - саты
2NaOH + CO2 = Na2CO3 + H2O, (3.25)
2 - саты
NaAl(OH)4 Al(OH)3 +NaOH (3.26)
Реакция нЩтижесінде пайда бол“ан сілтілік ерітінді кймір›ыш›ыл газыныЈ жаЈа Їлесімен йзара байланысып, алюминат ерітінділерініЈ толы› ыдырауына ›олайлы жа“дай ту“ызады.
Карбондау процесініЈ жЇруіне жЩне негізгі алынатын алюминий гидроксидініЈ сапасына елеулі Щсер ететін факторлар мынадай:
1) температура;
2) аударып б±л“аулау;
3) ау›ыты;
4) ерітіндініЈ ыдырау дЩрежесі.
Ерітінділерді карбондау процесініЈ ±за›ты“ы шамамен 12 - 14 са“ат уа›ыт аралы“ында, ал температуралы› режім 70 - 80оС аралы“ында болуы тиіс.
Достарыңызбен бөлісу: |