Лекція No 14

Технологія автоклавного вилуговування

Процес проводять під тиском і при перемішуванні гострою парою в закритій посудині - автоклаві. Автоклавним вилуговуванням переробляють боксити з метою отримання глинозему, а також вольфрамові руди з отриманням вольфрамату натрію. Переваги процесу:

збільшення швидкості реакцій за рахунок підвищення тиску і температури;

герметичність апаратури зменшує втрату реаґентів і виключає забруднення навколишнього середовища.

Автоклавне вилуговування протікає за рахунок простого обміну йонами реаґуючих компонентів.

Технологія автоклавного вилуговування при отриманні глинозему

Отримання алюмінію включає дві основні стадії:

• виробництво глинозему;

• електролітичне отримання алюмінію з глинозему.

Глинозем отримують методом сплавлення або автоклавного вилуговування за способом Баєра.

Алюміній у природі зустрічається тільки у зв'язаному стані у формі власне алюмінієвих мінералів і силікатних порід. Характеристика основних мінералів алюмінію, що використовуються в автоклавному процесі, наведена в таблиці 14.1.

Таблиця 14.1 - Характеристика основних мінералів алюмінію

Переробці, як правило, піддають боксити, що містять, в основному, діаспор, беміт, гідраргіліт.

Якість бокситів визначається масовим співвідношенням оксиду алюмінію до двооксиду кремнію, яке називається кремнієвим модулем (μ_Si).

Al₂O₃/ SiO₂ = μ_Si. Чим вищий модуль (менший кремнію), тим краще йде процес. Звичайно модуль знаходиться в межах від 22.5 до 5.6.

Вилуговування бокситів ведуть лужними розчинами. Процес Баєра являє замкнений цикл, суть якого визначається оборотною хімічною реакцією:

Al₂O₃*nH₂O + 2 NaOH 2NaAlO₂ + (n + 1) H₂O

Алюмінат натрію

В автоклавах при температурі t = 130 - 240 ^оС реакція протікає праворуч, при цьому відбувається вилуговування. Їдкий натр розчиняє глинозем бокситу, утворюються алюмінат натрію і вода. Потім розчин розбавляють оборотною промивною водою, відділяють і промивають осад, що не розчинився. Прояснений розчин охолоджують. При цьому реакція протікає в зворотний бік, тобто утворюються гідрат глинозему і їдкий натр. Процес називається: викручування, або декомпозиція. Продукти розділяють у згущувачах і на фільтрах. Розбавлений розчин їдкого натру має низьку концентрацію. Його випаровують і направляють на вилуговування. Цикл замикається.

Для остаточного доведення глинозему його піддають розжарюванню (кальцинації) при температурі 1200 ^оС. При підвищенні температури спочатку видаляється зовнішня волога, потім при 250 ^оС гібсит втрачає 2 молекули зв'язаної вологи і переходить в беміт. При температурі 500 - 550 ^оС беміт перетворюється в безводний γ - Al₂O₃, при температурі 850 - 1200 ^оС відбувається перетворення γ - Al₂O₃ в практично негігроскопічний α- Al₂O₃.

На рис. 14.1 наведена спрощена схема отримання глинозему за способом Баєра.

Основним обладнанням у технологічних схемах отримання глинозему є автоклави (Рис. 14.2), які встановлюються батареями по 8 - 10 штук у кожній.

Технологія автоклавного вилуговування вольфраму

Промислові мінерали вольфраму:

• вольфраміт - (Fe, Mn)WO₄;

Рис. 14.1. Спрощена схема отримання глинозему способом Баєра

Рис. 14.2. Автоклав

• шеєліт - CaWO₄;

• ферберит - FeWO₄;

• гюбнерит - MnWO₄

Основні типи вольфрамових родовищ - вольфраміт - кварцові жили і скарнові шеєлітові родовища. Вміст вольфраму в рудах від десятих часток до 1.5 %. Складність складу і невисокий вміст утруднюють отримання кондиційних концентратів з високим вилученням. Застосування автоклавного вилуговування дозволяє підвищити ефективність процесу. Цей процес уперше розроблений в СРСР І.М.Масленицьким і В.С.Сирокомським.

Переведення вольфраму з концентрату в розчин здійснюється внаслідок взаємодії розчину соди з вольфраматом кальцію CaWO₄ (шеєлітом) при температурі 170 - 250 ^оС.

CaWO₄ + Na₂CO₃ Na₂WO₄ + Ca CO₃

_розчин

На рис. 14.3 наведена схема автоклавного вилуговування вольфрамових продуктів.

Рис. 14.3. Схема вилуговування вольфрамових продуктів

вгору