Производство глинозема из алунитов

29.01.2017

Алунитовая порода имеет сравнительно низкое содержание глинозема, в среднем 21—22%. Поэтому переработка алунитов как алюминиевом руды экономически выгодна при условии одновременного извлечения из них других ценных составляющих.
Советскими исследователями было предложено несколько способов комплексной переработки алунитовой породы. Ниже рассматривается аммиачно-щелочной способ, разработанный Г.В. Лабутиным и Н.Г. Наумчиком. Технологическая схема способа Лабутина—Наумчика представлена на рис. 21.
Важнейшей операцией в этой схеме является обжиг, на который поступает предварительно измельченная до —50 (—60) меш алунитовая порода. Обжиг производится во вращающейся печи при температуре 520—570° С. При обжиге происходит обезвоживание (дегидратация) алунита и распад его на отдельные составляющие
K2SO4*Al2(SO4)3*4Al(OH)3 = K2SO4 + Al2(SO4)3 + 2Аl2O3 + 6Н2О.

Температурный режим обжига оказывает очень большое влияние на степень извлечения ценных составляющих алунита. Пониженная температура не обеспечивает полной дегидратации алунита, что ведет к потерям едкой щелочи. Повышенная температура обжига снижает реакционную способность окиси алюминия, что, в свою очередь, приводит к понижению извлечения глинозема. Следствием повышенной температуры обжига могут также быть потери серы с дымовыми газами при термическом разложении сульфата алюминия.
Обожженная алунитовая порода выщелачивается слабым раствором аммиака. Аммиак взаимодействует с сульфатом алюминия с образованием сульфата аммония,, который переходит в раствор,
K2SO4 + Al2(SO4)4 + 2Аl2О3 + 6NH4OH = K2SO4 + 3(NH4)2SO4 + 2Аl(ОН)3 + 2Аl2О3.

В раствор переходят также сульфаты калия и натрия. Гидроокись алюминия, окись алюминия и компоненты пустой породы (SiO2, CaO, Fe2O3) остаются в твердой фазе.
Таким образом, в результате аммиачного выщелачивания получается два продукта: раствор сульфатов и твердый остаток, в котором остается весь глинозем алунита. Твердый остаток по сравнению с исходной алунитовой породой обогащен глиноземом; его называют концентратом. Концентрат отделяют от раствора и промывают.
Аммиачное выщелачивание осуществляется в мешалках при температуре 80° С. Аммиак берется с небольшим избытком (5—10%), что обеспечивает полноту реакции выщелачивания.
Промытый концентрат затем подвергают щелочному выщелачиванию оборотными растворами, содержащими 100—120 г/л Na2O. В результате щелочного выщелачивания получается алюминатный раствор, содержащий 100—110 г/л Al2O3, 110—120 г/л Na2O и 30—45 г/л SO3. Его отделяют от шлама и направляют на обескремнивание. В дальнейшем алюминатный раствор перерабатывают по обычной схеме Байера.
Щелочное выщелачивание концентрата не требует повышенного давления. Оно может проводиться при температуре 100° C в открытых мешалках. Продолжительность выщелачивания — 2—3 часа.
Возможность выщелачивания концентрата слабыми щелочами при низкой температуре имеет большое значение. Повышение температуры выщелачивания, а также увеличение концентрации щелочи в растворе приводят к резкому увеличению потерь Al2O3 и Na2O со шламом в виде натриевого алюмосиликата.
Маточный щелочной раствор после декомпозиции подвергается упариванию. При этом происходит кристаллизация сульфатов калия и натрия, которыми загрязнен раствор. После отделения выпавшего осадка сернокислых солей упаренный раствор поступает на выщелачивание новых порций концентрата.
Раствор сульфатов, полученный после аммиачного выщелачивания, используют для получения искусственных калийно-аммонийных удобрений. С этой целью раствор подвергают выпариванию. Так как сульфат натрия ухудшает качество полученного продукта, то его кристаллизация и кристаллизация сульфатов калия и аммония должны быть проведены раздельно.