ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Получение чистых исходных материалов из "Прикладная электрохимия Издание 3" Производство глинозема высокой чистоты возможно из разных пород, содержащих алюминий. Промышленными рудами в настоящее время считаются бокситы, нефелины и алуниты. Способ производства глинозема зависит от состава руды. [c.454] В основных рудах для производства алюминия — бокситах— обычно содержится несколько оксидных минералов алюминия и в малом количестве — минералы других элементов. Качество бокситов в значительной мере характеризуется так называемым кремниевым модулем — отношением АЬОз 5102. В СССР, согласно ГОСТ, установлено девять сортов бокситов с модулями от 4 до 10 и более. [c.454] Нефелины содержат, помимо АЬОз и 510г, еще N820 и КгО, поэтому их рассматривают как ценное комплексное сырье, из которого можно получать глинозем, поташ или соду и материал для цемента. [c.454] Комплексным сырьем являются также алуниты из этого сырья кроме глинозема получают сульфаты щелочных металлов и серную кислоту. [c.454] Самыми распространенными породами, содержащими алюминий, являются каолины и глины. Однако в настоящее время эти руды применяют только для получения силикоалюминия электротермическим методом. Для выплавки сплавов алюминия с кремнием используют силлиманитовые руды, запасы которых в СССР очень велики. [c.454] Переработка алюминиевых руд. Глинозем, применяемый для получения алюминия электролитическим путем, должен удовлетворять следующим требованиям быть очень чистым и не содержать металлов, потенциал которых имеет более электроположительное значение, чем алюминия содержать минимальное количество воды быть негигроскопичным и обладать хорошей растворимостью в криолите. В СССР техническими условиями предусмотрен выпуск шести марок глинозема. В производстве чистого металлического алюминия применяют глинозем только трех марок ГОО (0,06% 5102), ГО (0,08% 5102), Г1 (0,15% 5 0г). [c.454] Были предложены разнообразные способы переработки алюминиевых руд. Все они могут быть разделены на три группы щелочные, кислотные и электротермические, — применение которых зависит от состава руды. [c.454] Электротермический способ производства глинозема предусматривает предварительную плавку алюминиевых руд в электропечах с получением ферросилиция и алюмокальциевого шлака, который является основным сырьем для получения глинозема. Электротермический способ связан с большим расходом электроэнергии, поэтому в настоящее время не находит применения. Однако при наличии дешевой энергии интерес к нему может возобновиться. [c.454] Кремнекислота связывает глинозем в малорастворимый алюмосиликат, с которым теряются алюминий и щелочь. При высоком содержании SIO2 в боксите эти потери значительны. [c.455] Способ Байера (мокрый способ) был запатентован в 1889 г. химиком К. И. Байером, работавшим в России. Сущность способа заключается в автоклавном выщелачивании бокситов едким натром при высоких температурах (от 105 до 225°С) и давлении примерно 3 МПа с получением раствора алюмината натрия, содержащего растворимый силикат Na2SiOs и феррит натрия. Последний легко гидролизуется с образованием оксида железа (РегОз) красного цвета. [c.455] Обескремнивание алюмииатного раствора при этом способе происходит только путем связывания 510г в алюмосиликат натрия. Из полученного раствора должен быть выделен гидроксид алюминия. Для разложения алюминатного раствора его требуется разбавить. Кроме того, при разбавлении пульпы облегчается отделение красного шлама РегОз. [c.455] С повышением концентрации щелочи равновесие реакции сдвигается влево. [c.455] Возможность увеличения содержания алюминия в растворе путем повышения концентрацни щелочи ограничена тем, что с повышением концентрации щелочи уменьшается растворимость в ней алюмината натрия и он начинает кристаллизоваться из раствора. Поэтому, начиная с определенной концентрации щелочи (на диаграмме это — 23%, точка Н), из раствора высаливается твердый алюминат натрия, и концентрация алюминия в растворе быстро снижается. Этот процесс описывается линией NF. Таким образом, область III соответствует растворам, пересыщенным по алюминату натрия. Потери алюмината натрия нежелательны, поэтому концентрацию щелочи обычно не увеличивают. [c.456] Область II характеризует условия существования устойчивых растворов алюмината натрия в щелочи, из которых не следует ожидать кристаллизации ни А1(0Н)з, ни МаАЮг- Линия GNF является изотермой при 30 °С. [c.456] Прн протекании этих реакций расходуется щелочь, т. е. ее концентрация уменьшается, а количество алюминия в растворе увеличивается точка А лежит далеко в области метастабильных растворов I и соответствует, в нашем случае, модулю 1,89. Линия АВ характеризует разбавление раствора, при котором искусственно снижаются концентрации щелочи и алюминия в растворе, но не уменьшается их соотношение процесс протекает при сохранении модуля 1,89. [c.457] Линия ВС соответствует процессу выкручивания, в ходе которого резко изменяется концентрация алюминия в растворе за счет интенсивного образования А1(0Н)з н практически постоянной сохраняется концентрация щелочи, т. е. сильно возрастает модуль (а=3,96). Линия С/) —выпарка, процесс, обратный разбавлению, протекает при постоянном модуле. На этом заканчивается цикл Байера и, после некоторого обогащения маточного раствора щелочью (линия ОЕ), начинается новый цикл. Многоугольник АВСОЕА представляет, таким образом, полный цикл Байера. Его площадь определяет эффективность цикла. [c.457] Значения каустических модулей характеризуют процесс Байера они подбираются с учетом скоростей отдельных стадий, качества осадка, экономики и устанавливаются исходя из опыта продолжительной работы на данном сырье. [c.457] Принципиальная схема получения глинозема по способу Байера приведена на рис. 5.3. [c.457] Вернуться к основной статье