Способ байера получение глинозема кратко

Обновлено: 15.05.2024

Оновной составляющей глинозема является оксид алюминия Al₂O₃. Технические разновидности глинозема служат сырьем для производства промышленных абразивных, износостойких и огнеупорных материалов.

Глинозем встречается в чистом виде в форме корунда, также входит в состав минералов и горных пород – бокситов, алунитов, каолинов, нефелинов.

Получение глинозема из различных типов сырья

С целью получения глинозема широко используют руду с содержанием бокситов – глинистой горной породы, состоящей из различных модификаций гидроксида алюминия, оксидов железа, кремния, титана, серы, галлия, хрома, ванадия, карбонатных солей кальция, железа и магния. Произведенный технический глинозем имеет вид кристаллического белого порошка с однородной структурой.

Получение глинозема может выполняться электролитическим, щелочным и кислотным способами. Наиболее распространенным методом является щелочная технология Байера, подходящая для выделения оксида алюминия из высококачественных бокситов с невысоким содержанием оксида кремния SiO₂.

Для переработки других видов пород может использоваться метод спекания, позволяющий получить глинозем из бокситов различных типов, нефелиновых концентратов и руд, байеровских шламов, каолинов, алюмокальциевых шлаков и других материалов.

Технологии производства глинозема

Процесс производства глинозема гидрохимическим способом Байера заключается в разложении (гидролизе) щелочно-алюминатных растворов при высоких температурах с последующим выделением гидроксида алюминия. Примеси, содержащиеся в бокситах, остаются в нерастворенном остатке.

Последовательность операций, выполняемых при получении глинозема методом Байера:

подготовка бокситовой руды путем дробления и измельчения в мельницах;
добавление в перерабатываемый материал извести и едкой щелочи;
обработка бокситов раствором щелочи;
разделение шлама и алюминатного раствора методом промывки;
разложение полученного водного раствора алюмината;
получение готового гидроксида алюминия путем выделения из раствора;
прокаливание и кальцинация (обезвоживание) гидрооксида алюминия.

Получение глинозема с применением данного метода характеризуется стабильным химическим соединением. Полученный оксид алюминия отличается тугоплавкостью (температура плавления составляет 2050°C).

Технология производства глинозема методом спекания включает выполнение спекания руды в печах до появления твердого алюмината. Полученный алюминат выщелачивается с использованием воды или раствора соды. Раствор алюмината разлагается с применением углекислоты для получения гидроксида алюминия.

Получение глинозема из различных типов сырья

Технологии производства глинозема

Последовательность операций, выполняемых при получении глинозема методом Байера:

подготовка бокситовой руды путем дробления и измельчения в мельницах;
добавление в перерабатываемый материал извести и едкой щелочи;
обработка бокситов раствором щелочи;
разделение шлама и алюминатного раствора методом промывки;
разложение полученного водного раствора алюмината;
получение готового гидроксида алюминия путем выделения из раствора;
прокаливание и кальцинация (обезвоживание) гидрооксида алюминия.

Технологическая схема производства глинозема по методу Байера слагается из ряда процессов, непрерывно следующих один за другим. Некоторые из этих процессов представляют собой замкнутые циклы, в которых многократно используются оборотные продукты.

В общем виде технологическая схема метода Байера может быть представлена следующим образом (фиг. 17).

Боксит, поступающий из рудников, подвергается предварительной обработке, которая заключается в его дроблении, измельчении, а иногда и сушке. В некоторых случаях, с целью улучшения его качества, боксит подвергается обогащению.

После этого следует обработка боксита в автоклавах щелочными растворами с целью выщелачивания содержащегося в боксите глинозема и получения раствора алюмината натрия. Операция выщелачивания боксита в непрерывно действую¬щем процессе осуществляется при помощи маточных щелочных растворов; для первоначального же цикла употребляется раствор едкого натра (каустической соды).
В результате выщелачивания боксита получается пульпа из раствора алюмината натрия и нерастворимого остатка — красного шлама.

Пульпа разбавляется промывными водами (поступающими от промывки красного шлама, полученного в предыдущем цикле) и направляется затем на сгущение дли отделения алюминатного раствора от красного шлама.

Последний промывается водой и удаляется за пределы завода, а алюминатный раствор, сливаемый из сгустителя, подвергается осветлению (фильтрованию) для полного отделения от него увлеченных частиц красного шлама.

Осветленный алюминатный раствор далее смешивается с частью гидроокиси алюминия от предыдущего цикла (затравкой) и подвергается медленному перемешиванию — выкручиванию или декомпозиции. Результатом этой операции является разложение алюминатного раствора с выделением в осадок кристаллической гидроокиси алюминия.

Промытая гидроокись алюминия, наконец, подвергается кальцинации (т. е. прокалке при высокой температуре), в результате которой получается безводный глинозем, направляемый на электролиз. Маточный щелочной раствор после выкручивания и промывные воды от промывки гидроокиси алюминия поступают на выпарку для повышения их концентрации. Из концентрированного маточного раствора после выпарки обычно выпадает некоторое количество кристаллической соды, которая является результатом взаимодействия едкого натра углекислотой воздуха.

Сода отделяется от раствора и подвергается каустификации. Этот процесс заключается в обработке соды гашеной известью Са(ОН)2, в результате чего образуются едкий натр и углекислый кальций — отвальный шлам.

Пульпа, полученная в результате каустификации, подвергается сгущению, а шлам — промывке. Промытый шлам удаляется, а к слабому раствору едкой щелочи добавляется твердый каустик.

Концентрированный маточный раствор и раствор едкого натра, полученный при каустификации, направляются в автоклавы для выщелачивания новой порции боксита.

Способ Байера — это гидрохимический способ получения глинозема из бокситов. Этот способ был открыт в России Карлом Иосифовичем Байером в 1895-1898 гг. (см. рис. 3.3).
Большой вклад в разработку способа, особенно для выщелачивания бокситов диаспор-бемитового типа, внесли ученые Д.П. Манойлов, Ф.Н. Строков, Ф.Ф. Вольф, И.С. Лилеев, С.И. Кузнецов и др.
Способ Байера основан на свойстве алюминатных растворов находиться в метастабильном (относительно устойчивом) состоянии при повышенных температурах и концентрациях (Na2Oк и Аl2O3) и на самопроизвольном разложении (гидролизе) растворов с выделением в осадок гидроксида алюминия с понижением температуры и концентрации Na2Oк.
Суть способа Байера (рис. 3.3) состоит в выщелачивании предварительно измельченного боксита щелочно-алюминатным раствором и дальнейшем выделении из раствора гидроксида алюминия. Алюминийсодержащие минералы взаимодействуют с раствором каустической щелочи (NaOН), в результате чего алюминий переходит в раствор в виде алюмината натрия.
В основе способа лежат реакции:

По реакции (3.1) происходит растворение минералов боксита (гиббсита, бемита, диаспора) в щелочном растворе. Реакция (3.2) соответствует процессу разложения насыщенного алюминатного раствора.

Принципиальная схема способа Байера представлена на рис. 3.3, в ионном виде схема показана на рис. 3.4. В зависимости от состава боксита и местных условий могут быть различные варианты этой схемы.
Технологические параметры способа Байера (температуры, концентрации растворов и т. д.) могут колебаться в относительно большом диапазоне, в зависимости от типа и качества боксита.

Читайте также: