Повышение эффективности разложения алюминатного раствора за счёт приготовления и ввода активной затравки в процесс декомпозиции

Цель – определение оптимальных параметров приготовления и дозировки активной затравки (мелкодисперсного гидроксида алюминия) для стабилизации процесса разложения алюминатного раствора в процессе декомпозиции в цикле Байера. Лабораторные испытания были проведены на температурно-контролируемой вращающейся водяной бане фирмы «Intronics» (Австралия). Проведение гранулометрического анализа полученного гидроксида алюминия осуществляли с помощью системы автоматического анализа изображения ВидеоТест, с использованием микроскопа Axioskop-40 фирмы «Carl Zeiss» (Германия), оснащенного программой Image Analysis. Проведены лабораторные исследования по получению мелкодисперсного гидроксида алюминия (активной затравки) при смешивании щелочно-алюминатного раствора и производственно-оборотной воды в различных соотношениях. Установлена очередность заполнения растворов – сначала производственно-оборотная вода, затем охлажденный  щелочно-алюминатный  раствор.  Определены  оптимальные  условия  для  получения  активной  затравки: время выдерживания раствора 48–72 ч при температуре 50°С и соотношении алюминатного раствора и оборотной воды 60 и 40%, соответственно. Проведены лабораторные исследования по дозированию полученной активной затравки в головные декомпозеры процесса декомпозиции.  Показано, что использование активной затравки в непрерывном режиме декомпозиции позволяет стабилизировать гранулометрический состав продукционного гидроксида алюминия. Установлено, что присутствие активной затравки позволяет снизить начальную температуру процесса декомпозиции с 62 до 58°С без изменения гранулометрического состава гидроксида алюминия. Помимо этого, было подтверждено положительное влияние введения активной затравки на увеличение степени разложения алюминатного раствора до 1,5%. Таким образом, по результатам проведенных исследований установлено, что использование нового метода приготовления и дозирования активной затравки в головные декомпозеры позволяет интенсифицировать процесс декомпозиции при производстве глинозема.

1. Александров А.В., Немчинова Н.В. Расчет ожидаемой экономичеcкой эффективности производства алюминия за счет увеличения применения глинозема отечественного производства // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2020. Т. 24. № 2. С. 408–450. https://doi.org/10.21285/1814-3520-2020-2-408-420.

2. Немчинова Н.В., Тютрин А.А., Бараускас А.Э. Анализ химического состава техногенных материалов производства первичного алюминия для поиска рациональных методов их переработки // Цветные металлы. 2019. № 12. С. 22–29. https://doi.org/10.17580/tsm.2019.12.03.

3. Торопов Е.В., Макаров Д.П. Комплексное управление энерго- и ресурсосбережением металлургического производства: сб. тр. Междунар. науч.-техн. конф. (г. Екатеринбург, январь 2003 г.). Екатеринбург, 2003. С. 258–261.

4. Логинова И.В., Лоскутова А.И. Способ комплексной переработки высококремнистых бокситов // Инновации в материаловедении и металлургии: матер. III Междунар. интерактивной науч.-практ. конф. (г. Екатеринбург, 17–21 декабря 2013 г.). Екатеринбург: УрФУ, 2013. С. 59–61.

5. Aghazardeh V., Shayanfar S. Decomposition of aluminate solution for aluminum hydroxide precipitation by carbonation: a thermodynamic and experimental studies // Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2021. P. 149–160.

6. Stephenson J.L., Kapraun C. Dynamic modeling of yield and particle size distribution in continuous Bayer precipitation // Essential Readings in Light Metals / eds. D. Donaldson, B.E. Raahauge. Cham: Springer, 2016. Р. 891–897. https://doi.org/10.1007/978-3-319-48176-0_123.

7. Shoppert A., Valeev D., Alekseev K., Loginova I. Enhanced precipitation of gibbsite from sodium aluminate solution by adding agglomerated active Al(OH)3 seed // Metals. 2023. Vol. 13. Iss. 2. P. 193. https://doi.org/10.3390/met13020193.

8. Liu Guihua, Wu Guoyu, Chen Wei, Li Xiao-bin, Peng Zhihong, Zhou Qiusheng, et al. Increasing precipitation rate from sodium aluminate solution by adding active seed and ammonia // Hydrometallurgy. 2018. Vol. 176. P. 253–259. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.02.003.

9. Gai Wei-Zhuo, Zhang Shi-Hu, Yang Yang, Sun Kexi, Jia Hong, Deng Zhen-Yan. Defluoridation performance comparison of aluminum hydroxides with different crystalline phases // Water Science and Technology Water Supply. 2022. Vol. 22. Iss. 4. P. 3673–3684. https://doi.org/10.2166/ws.2022.012

10. Gai Wei-Zhuo, Zhang Xianghui, Yang Yang, Deng Zhen-Yan. Effect of crystalline phases of aluminum hydroxide catalysts on Al-water reaction // International Journal of Energy Research. 2020. Vol. 44. Iss. 6. 4969–4976. https://doi.org/10.1002/er.5238.

11. Zhang Baiyong, Pan Xiaolin, Yu Haiyan, Tu Ganfeng, Bi Shiwen. Effect of organic impurity on seed precipitation in sodium aluminate solution // Light Metals. The Minerals, Metals & Materials Series / eds. O. Martin. Cham: Springer, 2018. P. 41–47. https://doi.org/10.1007/978-3-319-72284-9_7.

12. Dash B., Tripathy B.C., Bhattacharya I.N., Das S.C., Mishra C.R., Mishra B.K. Precipitation of boehmite in sodium aluminate liquor // Hydrometallurgy. 2009. Vol. 95. Iss. 3-4. P. 297–301. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2008.07.002.

13. Лайнер А.И. Производство глинозема. М.: Металлургиздат, 1961. 619 с.

14. Pan Zhaoshuai, Zhang Zhaozhi, Che Dong. Exploring primary aluminum consumption: new perspectives from hybrid CEEMDAN-S-Curve model // Sustainability. 2023. Vol. 15. Iss. 5. Р. 4228. https://doi.org/10.3390/su15054228.

15. Dubovikov O.A., Brichkin B.N., Ris A.D., Sundurov A.V. Thermochemical activation of hydrated aluminosili-cates and its importance for alumina // Non-ferrous metals. 2018. No. 2. P. 11–16. https://doi.org/10.17580/nfm.2018.02.02.

16. Сибирзянов Н.А., Яценко С.П. Гидрохимические способы комплексной переработки боксита. Екатеринбург: Уро РАН, 2006. 386 с.

17. Мазель В.А. Производство глинозема. М.: Металлургиздат, 1955. 430 с.

18. Андреев П.И., Шавло Р.А. Обжиг-магнитное обогащение гематит-бемитовых бокситов // Цветные металлы. 1973. № 7. 92–93.

19. Савченко А.И., Савченко К.Н. Декомпозиция и повышение качества гидроксида алюминия. Краснотурьинск: ОАО «БАЗ», 1999. 156 c.

20. Минцис М.Я., Николаев И.В., Сиразутдинов Г.А. Производство глинозема. Новосибирск: Наука, 2012. 252 с.