Способ переработки алунитовой руды на алюмокалиевые квасцы и сернокислый алюминий

 

Использование: в производстве алюмокалиевых квасцов и сернокислого алюминия. Сущность: дробленую алунитовую руду обжигают, подвергают обработке раствором серной кислоты, раствор отделяют от твердого остатка. В раствор добавляют хлорид калия в стехиометрическом соотношении к содержанию ионов натрия и раствор охлаждают.

Способ относится к цветной металлургии, конкретно к технологии получения алюмокалиевых квасцов и сернокислого алюминия при переработке смешенных натрикалиевых алунитовых руд.

Наиболее близким прототипом заявляемого способа является способ переработки алунитовой руды на алюмокалиевые квасцы, включающий обжиг алунитовой руды, гидрохимическую обработку обожженной руды раствором серной кислоты, отделение раствора от твердого остатка с последующей кристаллизацией из него алюмокалиевых квасцов с добавкой сульфата калия и охлаждением раствора.

Кристаллизация квасцов из раствора при этом протекает по следующей равновесной химической реакции за счет связывания Al₂(SO₄)₃ c K₂SO₄ в растворе: Al₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + nH₂O _ K₂SO₄Al₂(SO₄)₃24H₂O + (n-24) H₂O Основными недостатками этого способа являются: исключение выпуска сернокислого алюминия как самостоятельного товарного продукта; для увеличения выхода алюмокалиевых квасцов требуется вводить в процесс дорогой дефицитный реагент - сульфат калия.

Целью изобретения является увеличение выхода алюмокалиевых квасцов в товарный продукт с сохранением выпуска сернокислого алюминия самостоятельным товарным продуктом при переработке смешанных натрикалиевых алунитовых руд.

Для достижения поставленной цели предлагается способ переработки алунитовой руды на алюмокалиевые квасцы и сернокислый алюминий, включающий обжиг дробленой алунитовой руды, гидрохимическую обработку обожженной руды раствором серной кислоты, отделение раствора от твердого остатка с последующей кристаллизацией из него алюмокалиевых квасцов с добавкой в раствор соли калия и охлаждением, отличающийся тем, что в качестве соли калия используют хлорид калия и дозируют его в стехиометрическом соотношении к содержанию ионов натрия в растворе с целью конверсии алюмонатриевых квасцов в алюмокалиевые квасцы по следующей равновесной реакции: Na₂SO₄Al₂(SO₄)₃ + 2KCl + nH₂O _ K₂SO₄Al₂(SO₄)₃ 24H₂O + 2NaCl + (n-24)H₂O.

Кроме увеличения выхода алюмокалиевых квасцов за счет конверсии алюмонатриевых квасцов насыщение раствора хлористым натрием обеспечивает более глубокую кристаллизацию алюмокалиевых квасцов из раствора в осадок, снижение точки замерзания оставшегося маточного раствора сернокислого алюминия и повышение его коагулирующей эффективности.

Дозировка хлористого калия в раствор сверх требуемого стехиометрического соотношения нецелесообразна, так как она не дает дополнительного товарного выхода алюмокалиевых квасцов. Дозировка хлористого калия в раствор ниже требуемой по стехиометрии ведет к снижению товарного выхода алюмокалиевых квасцов.

Поиск, проведенный по источникам научно-технической информации, показал, что совокупность заявляемых признаков предлагаемого способа получения алюмокалиевых квасцов и сернокислого алюминия из алунитовой руды не встречается ни в патентной, ни в научно-технической информации, что свидетельствует о соответствии заявляемого способа критерию "Существенные отличия".

Технологический процесс получения алюмокалиевых квасцов и сернокислого алюминия по предлагаемому способу осуществляют по следующей схеме.

Исходную алунитовую руду, дробленую до крупности минус 7 мм, после обжига при 550-600^оС подвергают гидрохимической обработке 30% -ным раствором серной кислоты методом перколяции раствора в реакторе через слой руды при 95-100^оС в течение 4,5-5 ч последовательно в две стадии в противотоке раствора к руде. При этом из обожженного алунита извлекается в раствор до 98% оксида алюминия и алюмощелочных квасцов. Полученный раствор после отделения от твердого остатка подвергают охлаждению до 30^оС с дозировкой в него хлористого калия в требуемом стехиометрическом соотношении для обеспечения полной конверсии алюмонатриевых квасцов в растворе. При этом выделяется из раствора в осадок более 90% алюмокалиевых квасцов в виде крупных кристаллов. Маточный раствор, очищенный от алюмокалиевых квасцов, содержащий сернокислый алюминий и поваренную соль (NaCl), используют в качестве коагулянта для очистки питьевой воды или в бумажной промышленности.

П р и м е р. 1000 г дробленой до крупности минус 7 мм алунитовой руды Загликского месторождения, содержащей 150 г оксида алюминия, 153 г безводных алюмокалиевых квасцов и 95 г безводных алюмонатриевых квасцов, после обжига при 580^оС в течение 2 ч подвергли выщелачиванию 30% -ным раствором серной кислоты, содержащим 450 г H₂SO₄. Выщелачивание проводилось методом перколяции раствора через слой обожженной алунитовой руды в течение 5 ч последовательно в две стадии с температурой раствора 95^оС. В результате выщелачивания получили два литра раствора, содержащего 610 г Al₂(SO₄)₃, 145 г K₂SO₄ Al₂(SO₄)₃ и 90 г Na₂SO₄Al₂(SO₄)_3. После чего полученный раствор разделили пополам по одному литру. Первый литр раствора подвергли охлаждению до 30^оС без дозировки хлористого калия. При этом выделилось в осадок 195 г алюмокалиевых квасцов [K₂SO₄ Al₂(SO₄)₃ 24H₂O] крупностью кристаллов 70-100 к. Второй литр раствора подвергли охлаждению до 30^оС с дозировкой 40 г KCl в соответствии с предлагаемым способом. При этом выделилось в осадок 420 г K₂SO₄ Al₂(SO₄)₃ 24H₂O.

Как следует из полученных результатов эксперимента, при переработке Загликских алунитов по предлагаемому способу в сопоставлении с известным способом по а. с. N 343562 выход алюмокалиевых квасцов в товарную продукцию возрастает более чем в два раза.

Способ будет реализован в промышленном масштабе в 1993-94 годах в г. Комсомольске-на-Амуре на базе алунитовых руд Шелеховского месторождения и на Балхашском медеплавильном комбинате для переработки прибалхашских алунитовых руд. Способ будет осуществлен на указанном предприятии в полном соответствии с технологическими режимами, приведенными в примере практического осуществления способа.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛУНИТОВОЙ РУДЫ НА АЛЮМОКАЛИЕВЫЕ КВАСЦЫ И СЕРНОКИСЛЫЙ АЛЮМИНИЙ, включающий обжиг дробленой алунитовой руды, гидрохимическую обработку обожженной руды раствором серной кислоты, отделение раствора от твердого остатка с последующей кристаллизацией из него алюмокалиевых квасцов с добавкой соли калия охлаждением, отличающийся тем, что в качестве соли калия используют хлорид калия и дозируют его в стехиометрическом соотношении к содержанию ионов натрия на конверсию алюмонатриевых квасцов.