Способы получения глинозема

Комбинированные способы получения глинозема, в которых сочетаются способ спекания и автоклавный способ, нашли применение в послевоенный период. Они дают возможность перерабатывать автоклавным способом бокситы, содержащие значительное количество кремнезема, с высоким извлечением глинозема и позволяют пополнить потери щелочи не дорогим едким натром, а дешевой кальцинированной содой.

Так называемый параллельный вариант комбинированного способа предусматривает переработку низкокремнистого боксита автоклавным способом и переработку лишь небольшой части боксита способом спекания с таким расчетом, чтобы покрыть потери щелочи содой, нужной для спекания.

Способы получения глинозема

Рис. . Упрощенная комбинированная схема производства глинозема

Раствор алюмината натрия из ветви спекания после обескремнивания смешивают с раствором из автоклавной основной ветви и выкручивают совместно.

Интересна последовательная комбинированная схема (рис.), разработанная коллективом советских ученых под руководством В. А. Мазеля в 1934 г. Схема предусматривает переработку автоклавным способом бокситов с повышенным содержанием кремнезема. Полученный после выщелачивания красный шлам, содержащий значительное количество окиси алюминия и едкой щелочи, спекают с содой и известняком. Алюминатный раствор после выщелачивания спека идет на выкручивание с растворами основного производства.

Применение такого способа к бокситам, содержащим до 14% SiO2, дает возможность извлечь до 96% глинозема, компенснровать потери щелочи только содой и не производить каусти-фикацию оборотного моногидрата соды.

Получение глинозема по способу Кузнецова —Жуковского

В 1915 г. русские ученые А. Н. Кузнецов и Е. И. Жуковский разработали и предложили способ получения глинозема из шлаков, образующихся при восстановительной плавке алюминиевой руды с окислами щелочноземельных металлов.

Это предложение было реализовано только в 1933 г., когда на базе Днепрогэса им. В. И. Ленина был пущен Днепровский алюминиевый завод им. С. М. Кирова. Глиноземный цех этого завода стал производить способом Кузнецова — Жуковского окись алюминия из тихвинских бокситов.

Сущность способа заключается в следующем: боксит, известь и кокс плавят в мощных руднотермических электрических печах. В результате сложных восстановительных процессов в печи образуются два жидких слоя: сплав железа и кремния и шлак, состоящий главным образом из алюминатов кальция (СаО•А2O3 и др.) с небольшим содержанием двухкальциевого силиката (2CaO•SiO2).

Шлак и металлический сплав периодически выпускаются, из печи н после затвердевания легко отделяются. Шлаки при остывании могут сами растрескиваться и рассыпаться, что в значительной степени облегчает их дальнейшее дробление. Шлаки рассыпаются благодаря присутствию в них двухкальциевого силиката (2CaO•SiO2), который при 675° С переходит из р-моди-фикации в γ-модификацию с увеличением объема его кристаллов на 10%.

Измельченные шлаки выщелачивают содовым раствором, что приводит к образованию алюминатов натрия. Пульпу, полученную после выщелачивания, обрабатывают почти так же, как и пульпу, полученную после выщелачивания бокситного спека.

Большие перспективы имеет разновидность этого способа — получение алюминатов кальция и чугуна из железистых бокситов в доменных печах.

Получение глинозема из глин и мергелей

В последнее время за рубежом (США и Польская Народная Республика) для получения глинозема стали использовать глины и мергель (природную смесь глины с известняком).

Шихту, состоящую из глины и известняка (или мергеля), спекают в трубчатой вращающейся печи при 1400° С. Продуктом спекания является саморассыпающийся спек, содержащий 16—20% Аl2О3; 58—62% СаО и 20—25% SiO2. Этот спек, так же как и шлаки, получаемые по способу Кузнецова — Жуковского, содержат значительное количество двухкальциевого силиката и способны самопроизвольно рассыпаться.

Измельченный спек выщелачивают оборотными растворами соды. Важнейшие реакции этого процесса могут быть представлены уравнением

mCaO nAl2O3 + mNa2CO3 + 5H2O = 2nNaAlO2 + mCaCO3 + 10NaOH.

После отделения шлама и обескремнивания раствор подвергают карбонизации. Полученный гидрат окиси алюминия подвергают кальцинации обычным путем.

Шлам после выщелачивания направляют на производство цемента, так как состав этого шлама близок по составу к шламу, получаемому при производстве глинозема из нефелина.

Статья на тему Способы получения глинозема