[go: up one dir, main page]

WO2016056947A1 - Method for processing alumina-containing raw material and method for breaking down alumina-containing raw material during processing - Google Patents

Method for processing alumina-containing raw material and method for breaking down alumina-containing raw material during processing Download PDF

Info

Publication number
WO2016056947A1
WO2016056947A1 PCT/RU2015/000601 RU2015000601W WO2016056947A1 WO 2016056947 A1 WO2016056947 A1 WO 2016056947A1 RU 2015000601 W RU2015000601 W RU 2015000601W WO 2016056947 A1 WO2016056947 A1 WO 2016056947A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
solution
stage
alum
iron
aluminum
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2015/000601
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Руслан Хажсетович ХАМИЗОВ
Лилия Петровна МОРОШКИНА
Наталья Сергеевна ВЛАСОВСКИХ
Султан Хажсетович ХАМИЗОВ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
"newchem Technology" LLC
Original Assignee
"newchem Technology" LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from RU2014140246/05A external-priority patent/RU2574247C1/en
Application filed by "newchem Technology" LLC filed Critical "newchem Technology" LLC
Priority to AU2015328791A priority Critical patent/AU2015328791B2/en
Publication of WO2016056947A1 publication Critical patent/WO2016056947A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/20Preparation of aluminium oxide or hydroxide from aluminous ores using acids or salts
    • C01F7/26Preparation of aluminium oxide or hydroxide from aluminous ores using acids or salts with sulfuric acids or sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01FCOMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00Compounds of aluminium
    • C01F7/02Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/30Preparation of aluminium oxide or hydroxide by thermal decomposition or by hydrolysis or oxidation of aluminium compounds

Definitions

  • the invention relates to chemistry and metallurgy, and in particular, to a method for processing alumina-containing raw materials and a method of opening such raw materials during processing to obtain metallurgical alumina and related products.
  • alkaline methods are known (Bayer method and its modification) used for processing alumina-containing raw materials (Liner A.I., Eremin N.I., Liner Yu.A., Pevzner I.Z. Production of alumina . M, Metallurgy, 1978, 394 pp. [1]; Troitsky I.A., Zheleznov V.A. Metallurgy of aluminum. - M., Metallurgy, 1977, p. 42-1 16 [2]; RF patent JV ° 2360865, published July 10, 2009 [3]; RF patent 2193525, published 27.1 1.2002
  • Alkaline methods are adjoined by methods based on the method of sintering raw materials with limestone or with limestone and soda or alkali, followed by washing the sinter with water or an aqueous solution of soda: Matveev V. A. Physico-chemical and technological bases for increasing the efficiency of complex processing of nepheline-containing raw materials by acid methods. Diss. doc tech. Sciences, Apatity, 2009, 299 pp. [5]. At present, about 40% of the alumina produced in Russia is obtained from the Kola nepheline and nepheline syenite from Siberian deposits using this method (see [5], as well as: Isakov EA, Pikalevskoe Alumina Association under new conditions.
  • Non-ferrous metals 1997 , N ° 4, p. 8 [6]).
  • the significant limitations of these methods are the high energy intensity and the need to obtain and process a large number of associated sodium-calcium-silicate products.
  • the economic efficiency of the sintering method may decrease significantly.
  • These methods include processing the raw material with hot concentrated nitric acid, filtering the resulting pulp with washing the precipitate, further processing of the filtrate with the separation of intermediate aluminum compounds and their separation from iron compounds, as well as mainly include thermal hydrolysis of these intermediate aluminum compounds with the regeneration of nitric acid and the production of hydrated or dry alumina.
  • nitric acid methods are characterized by a number of common disadvantages, including: poor filterability of pulps obtained after decomposition of easily opened aluminosilicate raw materials, for example, nepheline ores and concentrates (even when using flocculants), which makes the process more expensive and makes it more labor intensive; a small degree of opening during direct decomposition of bauxite and kaolinite-boehmite raw materials, making them necessary to pre-calcine, which also makes the process more expensive by increasing its energy intensity; insufficient degree of regeneration of nitric acid and the need for the supply and expenditure of fresh acid in large quantities; environmental hazard associated with the formation of azo oxides This and significant economic losses associated with their conversion to nitric acid.
  • Hydrochloric acid methods are known (see [7], as well as: Shvartsman B.Kh. Acidic methods for processing alumina-containing raw materials.
  • M Tsvetmetinformatsiya, 1964. 82 pp. [12]; Pustilnik G.L., Pevzner I.Z. Ki - slot methods for processing low-quality aluminum-containing raw materials.
  • M Tsvetmetinformatsiya, 1978. 52 p. [13]).
  • These methods include preliminary roasting of the raw material, leaching, separation of silica slurry by filtration, iron removal using various options, including by evaporation of the filtrate solution to obtain crystals of the "yellow salt” (A1C1 3 6H 2 O with impurities iron), which, after cooling, is washed with hydrochloric acid to obtain a “white salt” (pure crystals of aluminum chloride), which, in turn, is calcined at temperatures above 1000 ° C to obtain alumina and regeneration of hydrogen chloride in the form of a mixture with in pairs returning after absorption to the head of the process in the form of 30% hydrochloric acid.
  • the "yellow salt” A1C1 3 6H 2 O with impurities iron
  • the energy required for high-temperature drying (500 ° C) and direct firing (1300 ° C) of aluminum sulfates and their derivatives is not less than in the case of using hydrochloric acid methods, and the mixture of SO2 and SO3 gases obtained during firing requires additional capital and extinction high costs for the regeneration (synthesis) of sulfuric acid and its return to the head of the process for opening alumina raw materials.
  • This method involves the implementation of a circular (closed cyclic) process, which includes the steps of: preliminary thermal decomposition of ammonium sulfate into ammonia and ammonium bisulfate, dissolution of the latter and processing of alumina raw materials with a hot solution of ammonium hydrogen sulfate (bisulfate) with or without an admixture of ammonium sulfate in an autoclave, filtering a solution of aluminum-ammonium alum and precipitating aluminum hydroxide from it with previously cleaved ammonia, separating ammonium sulfate from the mother liquor with return his head in the process.
  • the raw material is not directly introduced into the calcination process, which allows the decomposition of pure ammonium sulfate at temperatures below 300 ° C and reduces energy costs.
  • treating alumina-containing raw materials with a hot solution of ammonium hydrogen sulfate does not lead to the loss of reagents in the form of sulfur dioxide.
  • this method makes it possible to obtain intermediate compounds that are easily filtered and easily cleaned of iron.
  • the method of M. Buchner refers to the so-called named methods in chemical technology, its second name is "Aloton"("Aloton") (Encyclopedic Die- 01
  • the disadvantage of this method is that too much energy is spent on evaporating the solution of residual ammonium sulfate during its processing in order to obtain solid ammonium sulfate, which is associated with the limited solubility of aluminum-ammonium alum in the mother liquor after decomposition using high concentrations of ammonium hydrosulfate in the initial solution reagent.
  • This leads to the need to work with a diluted reagent solution, which, in turn, leads to the need for redistribution of a large amount of water in a circular process.
  • Another disadvantage is caused by the irreversible consumption of the hydrosulfate reagent associated with the relatively high content of alkaline and alkaline earth elements in aluminosilicate raw materials. A gradual decrease in the effectiveness of the reagent solution from cycle to cycle associated with the use of reverse ammonium hydrogen sulfate in a circular process is associated with this.
  • the opening of alumina-containing raw materials involves heat treatment at a temperature of 400 550 ° C in the presence of a reagent — aqueous solutions of magnesium chloride and leaching of cake with the subsequent extraction of aluminum compounds from the resulting solution.
  • This method is adjacent to the known sintering methods [5, 6] (in particular, related to the opening of raw materials), and therefore retains their drawback, which consists in high energy intensity, although it is somewhat reduced in this method.
  • the present invention related to the method of opening clay-alumina raw materials during its processing is closest to the opening method implemented in the M. Buchner method [29].
  • Buchner's method includes the preparation and heating of a reagent solution containing ammonium hydrosulfate, processing of the raw materials with this solution and separation of the resulting pulp into an undecomposed solid residue and a mother liquor of aluminum and other alum for the subsequent extraction of aluminum compounds from it.
  • alumina-containing raw materials are calcined together with ammonium sulfate
  • the autopsy carried out in the M. Buchner method is applicable only to easily decomposable aluminosilicate minerals (see [33]), but not to bauxite raw materials, including high-silicon bauxite raw materials.
  • the first of the proposed inventions related to a method of processing alumina-containing raw materials is aimed at overcoming the above-mentioned disadvantages of the closest known method and achieving a technical result, which consists in the possibility of processing any alumina-containing raw materials with a simultaneous reduction in energy consumption as in initial processing of the entire mass of the feedstock by providing the possibility of this treatment at a lower temperature, and in subsequent stages due to the creation of niyu conditions to reduce the volume of redistribution of water in a circular process; PT / RU2015 / 000601
  • the invention is aimed at reducing losses of reagents and the volume of their replenishment during the implementation of the circular process. Further, when disclosing the essence of the invention and when considering examples illustrating it, other types of technical result achieved can be mentioned.
  • the proposed method for processing alumina-containing raw materials is a circular process, including:
  • stage of obtaining solid ammonium sulfate - stage thermal decomposition of solid ammonium sulfate, which receive ammonium hydrosulfate and ammonia, used, respectively, at the stage of opening in the preparation of the reagent solution and at the stage of deposition.
  • the pre-purified mother liquor is processed in the form of a sequence of operations, including the restoration of the iron contained in this solution to a bivalent state,
  • sulfuric acid is extracted from the pre-purified mother liquor obtained at the stage of purification after separation of aluminum-alum crystals from it during said processing,
  • the processed pre-purified mother liquor, from which the crystals of aluminum-ammonium alum are separated, passed through the indicated column, is combined with the residual ammonium sulfate solution obtained in the separation stage, and then this combined solution is used as the initial product for the production of solid ammonium sulfate .
  • the processing of the clay-containing raw material by the present invention is not a solution of ammonium hydrogen sulfate and not a mixed solution of a mixture of ammonium hydrosulfate and ammonium sulfate, but a solution of ammonium hydrosulfate with the addition of sulfuric acid leads to a fundamentally new quality of the process: it becomes universal, allowing along with with with aluminosilicates (nepheline, kaolin, sillimanite, argillite, ash, etc.) to process difficultly decomposable alumina-containing raw materials, for example, bauxite and even red mud - waste le bauxite processing.
  • aluminosilicates nepheline, kaolin, sillimanite, argillite, ash, etc.
  • the reagent solution according to the proposed method allows the decomposition of easily decomposable raw materials, for example, aluminosilicates such as nefelin, at temperatures lower than those of M. Buchner (up to 75 ° C) .
  • the proposed method completely closes the cycle and ammonia (see equations (3) and (7)).
  • the method of M. Buchner as can be seen from a comparison of equations (3) and (5), in a circular process it is necessary to produce more ammonia than is required. If the ammonia cycle is closed and only 4.8 moles of ammonia are produced per mole of the initial clay-containing raw material, then from cycle to cycle the reagent becomes less and less “acidic” (i.e., less effective) due to the enrichment of the hydrosulphate ammonium admixture of ammonium sulfate.
  • the proposed method due to the presence in it of the operation of separating sulfuric acid by passing through a column with a strongly basic anion exchange resin in the sulfate form of an acidic mother liquor obtained during processing at the purification stage after separation of aluminum-ammonium alum crystals from it, allows returning circular 0601
  • Alum is precipitated in solid form and falls into the composition of the non-decomposed residue, which leads to loss of aluminum or requires the use of a large amount of washing water; at the same time, a significant part of leached aluminum is contaminated with iron, which is present in wash water in concentrations commensurate with aluminum. All this reduces the profitability of the process.
  • acid retention does not provide a significant increase in the degree of extraction of aluminum, but is associated with additional costs for introducing more acid into the circular process and processing a larger mass of the reagent solution.
  • the temperature is maintained in the range of 75-180 ° C.
  • aluminum-ammonium alum precipitates, which does not allow correct lead the process.
  • the decomposition rate increases, however, an increase in temperature to more than 180 ° C leads to additional costs that are not offset by a decrease in the decomposition time.
  • the choice of temperature determines the hardware design of the method, for example, at temperatures above 100 ° C, autoclave or microwave equipment is used.
  • the decomposition process can last 2 - ⁇ - 5 hours.
  • demineralized water formed at the stage of production of solid ammonium sulfate can be used as the latter. It makes sense to use the ratio of the mass of the reagent solution and the processed raw materials not less than 3: 1. This is due to the fact that for the implementation of an effective decomposition process it is necessary that the mass amount of components of the reagent solution is greater than the total mass amount of raw material components, s which undergo reaction reactions during decomposition. Even if we assume that such raw materials contain alumina with virtually no iron oxide impurities, this ratio should be applied to raw materials containing no more than 15% alumina. Substandard types of raw materials with a lower alumina content would correspond to lower ratios.
  • Purification of wash water (or wash water and alum mother liquor) from iron by the precipitation method carried out at the stage of purification after said separation of the pulp at the opening stage, with washing of solid residues with water and separate collection of the mother liquor of alum and wash water, can be carried out by their ammonization, i.e. adding ammonia to them, and separating the resulting iron hydroxide.
  • the aforementioned purification of wash water (or alum mother liquor and wash water) from iron is carried out until the ratio of the mass concentrations of aluminum and iron in the preliminary purified mother liquor is at least 10: 1.
  • the solution must be introduced into it too much reducing agent in relation to the mass of the resulting final product, which makes the process uneconomical.
  • the operation of reducing the iron contained in this solution to a divalent state is carried out using ammonium sulfite or sulfur dioxide or a metal aluminum powder as a reducing agent.
  • ammonium sulfite or sulfur dioxide or a metal aluminum powder as a reducing agent.
  • the use of such reducing agents is preferable since it does not lead to undesirable formation of components not present in said solution.
  • Recovery is carried out to prevent the formation of iron-ammonium alum co-crystallizing with aluminum-ammonium alum.
  • the ratio in the solution of alum purified from iron impurities obtained by processing the pre-purified mother liquor, the mass concentrations of aluminum and iron is less than 1500: 1
  • an additional purification of this solution from iron is carried out, which is carried out until the specified ratio is reached or exceeded using the molecular method sorption, or ion exchange, or liquid-phase or solid-phase extraction using sorbents, filaments or extractants with functional groups selective for iron.
  • the preparation of solid ammonium sulfate can be carried out, for example, by evaporating a solution obtained by combining the processed pre-purified alum mother liquor passed through a NewCem column with the residual ammonium sulfate solution obtained after separation of the precipitated aluminum hydroxide.
  • desalted condensed water is obtained, which can later be used as pure water for washing off the acid retained on the anion exchange resin in the NewKem column, as well as for dissolving the crystals of aluminum-ammonium alum. ny and separated from the pre-purified mother liquor cooled after the recovery operation.
  • the proposed method can be supplemented with a stage for producing alumina by dehydration and calcination of an intermediate in the form of aluminum hydroxide obtained in the stage of separation of precipitated aluminum hydroxide.
  • a limitation of the acid retention method is that for efficient separation acids and salts it is necessary that in the sorption column there was practically no free space between the sorbent granules.
  • layers strongly squeezed under high pressure are used with “flattened” sorbent granules (US patent _V ° 4,673,507, published June 16, 1987 [37]; Sheedy M, Recoflo ion exchange technology. Proceedings of the TMS Annual Meeting held in 1998 in San Antonio Texas (1998) [38]).
  • this approach is not suitable for mixed colloidal systems and suspensions, which are formed during the processing of iron-containing solutions (when neutralizing the passing solution with acid retention).
  • columns are used in which the sorption layer is completely filled with an organic liquid (for example, decanol, pelargonic acid), which is retained in the column during the processing of mixed solutions containing acids and their salts.
  • an organic liquid for example, decanol, pelargonic acid
  • Operations with decomposition solutions of alumina-containing raw materials are facilitated, because: a) supersaturated solutions and colloidal systems containing iron compounds are stabilized in New em columns, and precipitation occurs outside of them; b) the transmission of the processed solutions (unlike the standard method of acid retention) is carried out in the direction from top to bottom, and colloidal particles are more easily removed from the column.
  • the acid returned to the circular process allows the regeneration of ammonium hydrosulfate (under mild conditions, without the use of thermal decomposition) from a substantial part residual ammonium sulfate.
  • the amount of ammonium hydrosulfate is equivalent to the number of iron compounds involved in the process of soft hydrolysis.
  • the method according to the first proposed invention takes advantage of the conjugation with NewKem acid retention technology, namely, the reduction of ferric iron to a divalent state in the combined solution before precipitation and separation of aluminum-ammonium alum.
  • the second proposed invention related to the method of opening alumina-containing raw materials during processing, is aimed at achieving a technical result, which consists in the possibility of opening any aluminum-containing raw materials without high-temperature (200 ° C and above) processing with an increase in the degree of decomposition and extraction aluminum compounds.
  • the proposed method for opening alumina-containing raw materials involves the preparation and heating of a reagent solution containing ammonium hydrosulfate, the decomposition of alumina-containing raw materials with this solution to obtain pulp in the form of a solution of aluminum-ammonium and other alum together with solid decomposition residues and separation of the pulp into solid and liquid phases to obtain undecomposed solid residues and alum mother liquor.
  • the decomposition of the alumina-containing raw material by the invention proposed by the solution of ammonium hydrosulfate with the addition of sulfuric acid leads to the fact that the process becomes universal, allowing, along with aluminosilicates, the opening of difficultly decomposed alumina-containing raw materials, for example, bauxites and even red mud - waste after bauxite processing.
  • the reagent solution according to the proposed method allows to decompose easily decomposable raw materials at lower temperatures, for example, aluminosilicates such as nepheline, i.e. the method becomes universal, and the use of the described techniques when separating the resulting pulp increases, ultimately, the degree of extraction of aluminum compounds.
  • the alum mother liquor obtained after separation of the pulp is enriched in aluminum more than an order of magnitude with respect to iron. It also turns out that commensurate concentrations of aluminum and iron are obtained in the wash water, which, if separated separately, can be processed separately in the future.
  • the decomposition rate increases, however, an increase in temperature by more than 180 ° ⁇ leads to additional costs, which are not compensated by a decrease in the decomposition time.
  • the choice of temperature mode determines the instrument design of the method, for example, at temperatures above 100 ° C, autoclave or microwave equipment is used. Under the above conditions, the decomposition takes 2–5 hours. It is preferable to use the ratio of the masses of the reagent solution and the raw material to be opened not less than 3: 1. This is due to the fact that for the implementation of an effective decomposition process it is necessary that the mass amount of the components of the reagent solution is greater than the total mass quantity of the components of the raw material, s which undergo reaction reactions during decomposition.
  • Separation of pulp into liquid and solid phases can be carried out by known methods, such as filtration, centrifugation, decantation, which are equivalent in terms of influence on the possibility of achieving a technical result, which is the aim of the proposed opening method alumina-containing raw materials.
  • the invention is illustrated by the diagrams of FIG. 1 to 6 and the following examples.
  • the circuit shown in several parts in FIG. 1 to 4 shows the sequence and relationship of the operations of the method according to the first of the proposed inventions related to the method of processing gly- nosem-containing raw materials, without the use of signs characterizing this method in particular cases of its implementation.
  • FIG. 5 and FIG. 6 illustrates, in a simplified form, an industrial process for processing alumina-containing raw materials by the same method.
  • the examples also illustrate a method for processing alumina-containing raw materials in general using a number of features that are preferred in various particular cases of the method, and reflect several possible combinations of such features.
  • the corresponding parts of the above schemes and examples illustrate the method of the second of the proposed inventions, since it is part of the method of the first invention.
  • the second invention corresponds to FIG. 1, blocks 1 to 3, FIG. 5, p.p. "A”, "B” and subparagraph 1 of paragraph "C" of example 1, as well as examples 4, 5, 36 in the part corresponding to the indicated paragraphs of example 1, and the table to examples 6 - 35.
  • FIG. 5 Parts of the circuit of FIG. 5, FIG. 6 are labeled K, L, M, N, P, showing how these parts are connected to each other.
  • This diagram shows a closed circular process of processing alumina-containing raw materials, in which part of desalted water obtained at the final stages of the process, namely, at the stage of production of solid ammonium sulfate, is used to prepare the reagent solution (block 8).
  • wash water is used that is obtained after the separation of aluminum hydroxide from an alum solution purified from iron impurities during its ammonization (block 7; in the diagram they are shown as “wash water 2”).
  • Solid ammonium hydrosulfate obtained in a circular process after the operation of isolation and thermal decomposition of solid ammonium sulfate is also used to obtain a reagent solution (block 9).
  • a reagent solution partially used is the acid returned from the NewKem treatment step (block 1 1), and partly a fresh portion of technical sulfuric acid.
  • the resulting reagent solution is heated (block 1) and hot mixed with ground alumina-containing raw materials.
  • decomposition block 2 for 2 5 hours the mixture is kept hot in an unpressurized (open) reactor or autoclave (depending U2015 / 000601
  • the suspension after decomposition is separated (block 3), for example, using filter presses or vacuum filters to obtain a primary hot filtrate (alum mother liquor separated from solid decomposition residues). Then the filters with the indicated residues are washed with hot water (for example, technical softened water) to obtain wash water.
  • hot water for example, technical softened water
  • the washings are evaporated and partially ammoniated (block 4) to convert the acidic solution into a slightly acidic solution to precipitate and separate iron hydroxide, for example, by filtration.
  • the filtration residue (hot) after filtration is combined with the hot primary filtrate to obtain a combined filtrate (pre-purified mother liquor) into which a reducing agent, for example, ammonium sulfite, is introduced (block 5).
  • a reducing agent for example, ammonium sulfite
  • the resulting solution is cooled to crystallize aluminum-ammonium alum
  • the crystals are separated from the acidic pre-purified mother liquor by filtration (if necessary, washed with a cold concentrated solution of ammonium sulfate, as shown in Example 1 below, but not shown in the diagram here) , then the crystals are dissolved in demineralized water to obtain an alum solution purified from iron impurities, which is briefly called a secondary solution in the scheme (block 6).
  • the secondary solution is subjected to ammonization (block 7) using ammonia obtained in the last stages of the process by thermal decomposition of the solid ammonium sulfate obtained previously (block 9).
  • ammonia obtained in the last stages of the process by thermal decomposition of the solid ammonium sulfate obtained previously (block 9).
  • pure aluminum hydroxide is released, which is filtered washed from the residual solution of ammonium sulfate and washed on the filter with demineralized water (block 7).
  • the washed aluminum hydroxide is sent for drying and calcination (calcination) (block 1 1) to obtain metallurgical alumina. (If necessary, the secondary solution is subjected to deeper purification from iron by sorption or extraction methods; not shown in the diagram).
  • the acidic mother liquor, from which the alum crystals are separated (block 5), is subjected to NewKem processing (block 10).
  • the sulfuric acid solution obtained in each cycle of this treatment is returned to the head of the process at the stage of preparation of the reagent solution (block 1), and NewChem-filtrate — the solution without acid, is maintained to precipitate iron hydroxide (if necessary, oxidized with atmospheric oxygen, which is not shown in the diagram) ), the indicated hydroxide is separated, and the resulting solution is combined (block 8) with the residual solution of ammonium sulfate.
  • the combined solution is subjected to evaporation and crystallization of ammonium sulfate (block 8).
  • the condensate of the residue namely demineralized water, is used at the opening stage during the preparation of the reagent solution (block 1), for dissolving pure aluminum-ammonium alum separated from the mother liquor (block 6), washing the aluminum hydroxide and desorbing (washing off) the acid solution to NewChem processing stages (block 10) (in this case, the brine residue after crystallization is processed with the addition of lime and crystallization of sodium and potassium sulfates, as described in example 1, but not shown in the diagram).
  • the obtained ammonium sulfate is dehydrated, for example, by centrifugation and drying and is subjected to thermal decomposition (block 9) with the release of ammonia used for ammonization (block 7) of the alum solution (secondary solution) purified from iron impurities, as well as ammonium hydrosulfate, sent to the head of the process at the opening stage for the preparation of the reagent solution (block 1).
  • Blocks 1 to 3 in FIG. 5 correspond to the second of the proposed inventions related to the method of opening alumina-containing raw materials, ending with separate collection of the alum mother liquor (“primary filtrate” in the diagram) and washing water when the pulp is separated into liquid and solid phases. Corresponding operations are also presented in FIG. one.
  • Timan bauxite which has the following composition (wt.%), Are also added:
  • the obtained crystals are washed at a temperature of 20 ° C using 200 g of a 42.1% solution of ammonium sulfate, the washing solution (or filtrate N ° 4, 201, 2 g) is left for use at the appropriate processing stage (see section "E").
  • the resulting alum is mixed with heating (75 ° C) with 58 g of condensate (demineralized) water and an alum solution purified from iron impurities is obtained. 42 g of a 24% ammonia solution are added to this solution (see paragraph "G").
  • 220 g of a suspension are obtained containing aluminum hydroxide in a solution of ammonium sulfate.
  • the suspension is filtered on a Buchner funnel with a water-jet pump to obtain a filtrate of ⁇ ° 3 in an amount of 200 g and a precipitate in an amount of 19.13 g containing aluminum hydroxide and moisture (20%).
  • the filtrate N ° 3 is used as a solution for washing crystals of aluminum alum in a subsequent process cycle.
  • the precipitate is processed in the following stages (see paragraph "K").
  • One part namely, 57.3 g, is used in the next technological cycle at the stage of deposition of aluminum alum in accordance with paragraph “D”.
  • the second part (66 g) is also used in the subsequent cycle for the preparation of various technological solutions in accordance with pl. “B”, “G”, “G” and “3”, finally, the third part (35 g) is used in the following cycles to prepare the reagent solution.
  • washing water obtained in the previous cycle at the stage of washing the intermediate product - aluminum hydroxide in accordance with paragraph "K", namely, 50 g is directed to: washing the precipitate after decomposition of bauxite and filtration (19.7 g , see paragraph “B”); on the preparation of a reagent solution (28.9 g in accordance with paragraph “A”); for the preparation of milk of lime (1.4 g, in accordance with paragraph. And).
  • Example 2 The process is carried out in accordance with Example 1, except that in the step described in paragraph "D", 0.15 g of aluminum chips is added to the Nsl filtrate. At the final stage, 7.15 g of pure alumina is obtained, which corresponds to the quality of metallurgical alumina (GO) in the content of the main components. The degree of through extraction of alumina is 75%.
  • - processing of raw materials in the decomposition process is carried out for 5 hours in an open reactor at a temperature of 98 ° C.
  • nepheline concentrate of the Kola deposit having the following composition (wt.%) is used as raw material:
  • a reagent solution is prepared with a content of 45% ammonium hydrosulfate and 1% sulfuric acid;
  • the composition of the washings makes it possible to obtain a mixture of easily decomposing aluminum and iron hydroxides during ammonization, but with a ratio typical for high-quality bauxite, and iron oxide pigments or ore for ferrous metallurgy can be obtained from washings.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

The invention relates to chemistry and metallurgy and is intended for the processing and breakdown of alumina-containing raw material. A processing method is carried out as a cyclic process that includes: a breakdown stage, in which raw material is decomposed using a reagent solution containing ammonium bisulphate and sulphuric acid and the resultant slurry is separated, producing undecomposed solid residues, which are rinsed with water, and an alum mother solution, wherein the alum mother solution and the rinse waters are collected separately; a purification stage, in which the rinse waters are purified of iron then combined with the alum mother solution and cooled, and crystals of ammonium alum are isolated, wherein the sulphuric acid used for the reagent solution in the breakdown stage is separated off; a precipitation stage, in which aluminium hydroxide is precipitated from the purified alum solution with ammonia; a separation stage for separating off aluminium hydroxide; a stage for obtaining solid ammonium sulphate and a stage for the thermal decomposition thereof into ammonium bisulphate and ammonia, which can be used in the breakdown stage, during the preparation of the reagent solution, and in the precipitation stage, respectively. The invention makes it possible to process any alumina-containing raw material at low temperatures, to reduce reagent loss and to reduce the volume of reagents which needs to be replenished during the process.

Description

Способ переработки глиноземсодержащего сырья и способ вскрытия глиноземсодержащего сырья  A method for processing alumina-containing raw materials and a method for opening alumina-containing raw materials

при его переработке  during its processing

Область техники Technical field

Изобретение относится к химии и металлургии, а именно к способу переработки глиноземсодержащего сырья и являющемуся его частью спо- собу вскрытия такого сырья при его переработке для получения метал- лургического глинозема и сопутствующей продукции.  The invention relates to chemistry and metallurgy, and in particular, to a method for processing alumina-containing raw materials and a method of opening such raw materials during processing to obtain metallurgical alumina and related products.

Предшествующий уровень техники State of the art

Способы переработки глиноземсодержащего (глиноземного) сырья, к которым относится первое изобретение предлагаемой группы, широко известны.  Methods of processing alumina-containing (alumina) raw materials, which include the first invention of the proposed group, are widely known.

Так, известны щелочные способы (способ Байера и его модифика- ции), используемые для переработки глиноземсодержащего сырья (Лай- нер А.И., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производство глино- зема. М, Металлургия, 1978, 394 с. [1]; Троицкий И.А., Железнов В.А. Металлургия алюминия. - М., Металлургия, 1977, с. 42-1 16 [2]; патент РФ JV°2360865, опубл. 10.07.2009 [3] ; патент РФ 2193525, опубл. 27.1 1.2002 So, alkaline methods are known (Bayer method and its modification) used for processing alumina-containing raw materials (Liner A.I., Eremin N.I., Liner Yu.A., Pevzner I.Z. Production of alumina . M, Metallurgy, 1978, 394 pp. [1]; Troitsky I.A., Zheleznov V.A. Metallurgy of aluminum. - M., Metallurgy, 1977, p. 42-1 16 [2]; RF patent JV ° 2360865, published July 10, 2009 [3]; RF patent 2193525, published 27.1 1.2002

[4]). Эти способы требуют применения высококачественного (т.е. низко- кремнистого) бокситового сырья, которое становится все менее доступ- ным в связи с тем, что горнорудные промышленные запасы таких бокси- тов всюду ограничены. Использование способа Байера и его аналогов для переработки низкокачественных бокситов, а также алюмосиликатного сырья, например, нефелина, нерационально по технологическим и эконо- мическим соображениям. Причина заключается в том, что оксид кремния в таком технологическом процессе вступает в химическое взаимодействие со щёлочью, и на его связывание теряется большое количество как щёло- чи, так и алюминия в связи с образованием смешанного соединения - гид- роалюмосиликата натрия. [four]). These methods require the use of high-quality (ie, low silica) bauxite feedstock, which is becoming increasingly less accessible due to the fact that the mining industrial reserves of such bauxites are everywhere limited. Using the Bayer method and its analogues for processing of low-quality bauxite, as well as aluminosilicate raw materials, for example, nepheline, is irrational for technological and economic reasons. The reason is that in such a technological process, silicon oxide enters into chemical interaction with alkali, and a large amount of both alkali and aluminum is lost in its bonding due to the formation of a mixed compound - sodium hydroaluminosilicate.

К щелочным способам примыкают способы, основанные на методе спекания сырья с известняком или с известняком и содой или щелочью с последующей промывкой спёка водой или водным раствором соды: Мат- веев В. А. Физико-химические и технологические основы повышения эф- фективности комплексной переработки нефелинсодержащего сырья ки- слотными методами. Дисс. док. техн. наук, Апатиты, 2009, 299 с. [5]. В настоящее время около 40% выпускаемого в России глинозема получают из Кольского нефелина и нефелиновых сиенитов месторождений Сибири по этому методу (см. [5], а также: Исаков Е.А. Пикалевское объединение "Глинозем" в новых условиях. Цветные металлы, 1997, N°4, с. 8 [6]). Од- нако существенными ограничениями этих способов являются высокая энергоемкость и необходимость получения и переработки большого ко- личества попутных натриево-кальциево-силикатных продуктов. В буду- щем, с учетом возрастающих цен на энергоносители экономическая эф- фективность метода спекания может существенно снизиться. Alkaline methods are adjoined by methods based on the method of sintering raw materials with limestone or with limestone and soda or alkali, followed by washing the sinter with water or an aqueous solution of soda: Matveev V. A. Physico-chemical and technological bases for increasing the efficiency of complex processing of nepheline-containing raw materials by acid methods. Diss. doc tech. Sciences, Apatity, 2009, 299 pp. [5]. At present, about 40% of the alumina produced in Russia is obtained from the Kola nepheline and nepheline syenite from Siberian deposits using this method (see [5], as well as: Isakov EA, Pikalevskoe Alumina Association under new conditions. Non-ferrous metals, 1997 , N ° 4, p. 8 [6]). However, the significant limitations of these methods are the high energy intensity and the need to obtain and process a large number of associated sodium-calcium-silicate products. In the future, taking into account rising energy prices, the economic efficiency of the sintering method may decrease significantly.

Альтернативой щелочным и спекательным способам переработки низкосортного бокситового, а также небокситового алюминиевого сырья (алюмосиликатов) являются кислотные способы, использование которых позволяет отделить кремнезем уже на первых стадиях процесса без ввода дополнительных реагентов на его связывание [1, 2, 5]. Кроме того, ки- слотные методы значительно менее энергоемки, чем спекательные. An alternative to alkaline and sintering methods for processing low-grade bauxite, as well as non-bauxite aluminum raw materials (aluminosilicates) are acid methods, the use of which allows separation of silica already in the first stages of the process without input additional reagents for its binding [1, 2, 5]. In addition, acid methods are much less energy intensive than sinter methods.

Известны азотнокислотные способы переработки глиноземного сы- рья (см. [1, 5], а также: Вайтнер В.В. Исследование азотнокислотной пе- реработки алюмосиликатов для получения оксида алюминия. Дисс. канд. техн. наук, Екатеринбург, 2004, 146 с. [7] и патенты РФ: N°2202516, опубл. 20.04.2003 [8] ; JV«2215690, опубл. 10.11.2003 [9] ; tf°2372290, опубл. 10.1 1.2009 [10]; « 2460691, опубл. 10.09.2012 [11]). Эти способы (в раз- личных вариантах) включают обработку сырья горячей концентрирован- ной азотной кислотой, фильтрацию полученной пульпы с промывкой осадка, дальнейшую переработку фильтрата с выделением промежуточ- ных соединений алюминия и отделением их от соединений железа, а так- же, преимущественно, включают термический гидролиз указанных про- межуточных соединений алюминия с регенерацией азотной кислоты и получением гидратированного или сухого оксида алюминия - глинозема. Все азотнокислотные способы характеризуются рядом общих недостат- ков, к числу которых относятся: плохая фильтру емость пульп, получае- мых после разложения легко вскрываемого алюмосиликатного сырья, на- пример, нефелиновых руд и концентратов (даже при использовании фло- кулянтов), что удорожает процесс и делает его более трудоемким; не- болыиая степень вскрытия при прямом разложении бокситового и каоли- нит-бемитового сырья, делающая необходимым их предварительный об- жиг, что также удорожает процесс за счет увеличения его энергоемкости; недостаточная степень регенерации азотной кислоты и необходимость подвоза и расходования свежей кислоты в больших количествах; эколо- гическая опасность производства, связанная с образованием оксидов азо- та и существенные экономические потери, связанные с их конверсией в азотную кислоту. Known are nitric acid methods of processing alumina raw materials (see [1, 5], and also: Vaytner VV Research of nitric acid processing of aluminosilicates to produce alumina. Diss. Candidate of Technical Sciences, Ekaterinburg, 2004, 146 p. . [7] and RF patents: N ° 2202516, publ. 04/20/2003 [8]; JV "2215690, publ. 10.11.2003 [9]; tf ° 2372290, publ. 10.1 1.2009 [10];" 2460691, publ. 10.09.2012 [11]). These methods (in various versions) include processing the raw material with hot concentrated nitric acid, filtering the resulting pulp with washing the precipitate, further processing of the filtrate with the separation of intermediate aluminum compounds and their separation from iron compounds, as well as mainly include thermal hydrolysis of these intermediate aluminum compounds with the regeneration of nitric acid and the production of hydrated or dry alumina. All nitric acid methods are characterized by a number of common disadvantages, including: poor filterability of pulps obtained after decomposition of easily opened aluminosilicate raw materials, for example, nepheline ores and concentrates (even when using flocculants), which makes the process more expensive and makes it more labor intensive; a small degree of opening during direct decomposition of bauxite and kaolinite-boehmite raw materials, making them necessary to pre-calcine, which also makes the process more expensive by increasing its energy intensity; insufficient degree of regeneration of nitric acid and the need for the supply and expenditure of fresh acid in large quantities; environmental hazard associated with the formation of azo oxides This and significant economic losses associated with their conversion to nitric acid.

Известны солянокислотные способы (см. [7], а также: Шварцман Б.Х. Кислотные методы переработки глиноземсодержащего сырья. М.: Цветметинформация, 1964. 82 с. [12] ; Пустильник Г.Л., Певзнер И.З. Ки- слотные способы переработки низкокачественного алюминийсодержаще- го сырья. М.: Цветметинформация, 1978. 52 с. [13]). Эти способы вклю- чают предварительный обжиг сырья, выщелачивание, отделение кремне- зёмистого шлама фильтрацией, обезжелезивание с помощью различных вариантов, в том числе, с помощью выпарки раствора фильтрата с полу- чением кристаллов "жёлтой соли" (А1С132О с примесями железа), ко- торую после охлаждения промывают соляной кислотой с получением "белой соли" (чистых кристаллов хлорида алюминия), которую, в свою очередь, прокаливают при температуре выше 1000°С с получением глино- зема и регенерацией хлористого водорода в виде смеси с парами воды, возвращаемого после абсорбции в голову процесса в виде 30% соляной кислоты. В последние годы интерес к этим способам возобновился в свя- зи с созданием эффективных установок по прокаливанию хлоридов и ре- генерации соляной кислоты (Herbert Weissenbaeck, Benedikt Nowak, Dieter Vogl, Horst Krerm. Development of Chloride Based Metal Extraction Tech- niques - Advancements and Setbacks, Proceedings of Nickel-Cobalt-Copper Conference of ALTA-2013, 29 May - 1 June, 2013 Perth, WA, Melbourne, Australia, p. 360 [14]). Однако получаемый по подобной технологии пере- работки глинозём требует дополнительной очистки от железа [13]. В по- следние годы компания "Орбит Алюмине" (Orbite Aluminae Inc., Канада) предложила способ, основанный на указанной технологии, но включаю- щий дополнительные операции по очистке от железа методами экстрак- ции (патент РФ N22471010, опубл. 27.12.2012 [15]). Основные недостатки способов [7, 12 - 15] состоят в повышенных требованиях к коррозионной стойкости оборудования, а также в необходимости существенных энерго- затрат на регенерацию кислоты в условиях, когда стоимость энергии рас- тет быстрее, чем цены на металлургический глинозем [7]. Hydrochloric acid methods are known (see [7], as well as: Shvartsman B.Kh. Acidic methods for processing alumina-containing raw materials. M: Tsvetmetinformatsiya, 1964. 82 pp. [12]; Pustilnik G.L., Pevzner I.Z. Ki - slot methods for processing low-quality aluminum-containing raw materials. M: Tsvetmetinformatsiya, 1978. 52 p. [13]). These methods include preliminary roasting of the raw material, leaching, separation of silica slurry by filtration, iron removal using various options, including by evaporation of the filtrate solution to obtain crystals of the "yellow salt" (A1C1 3 6H 2 O with impurities iron), which, after cooling, is washed with hydrochloric acid to obtain a “white salt” (pure crystals of aluminum chloride), which, in turn, is calcined at temperatures above 1000 ° C to obtain alumina and regeneration of hydrogen chloride in the form of a mixture with in pairs returning after absorption to the head of the process in the form of 30% hydrochloric acid. In recent years, interest in these methods has resumed in connection with the creation of effective plants for the calcination of chlorides and the recovery of hydrochloric acid (Herbert Weissenbaeck, Benedikt Nowak, Dieter Vogl, Horst Krerm. Development of Chloride Based Metal Extraction Technologies - Advancements and Setbacks, Proceedings of Nickel-Cobalt-Copper Conference of ALTA-2013, 29 May - 1 June, 2013 Perth, WA, Melbourne, Australia, p. 360 [14]). However, alumina obtained by a similar processing technology requires additional purification from iron [13]. In recent years, Orbit Aluminae Inc. (Canada) has proposed a method based on this technology, but including additional operations for cleaning iron by extraction tion (RF patent N22471010, publ. 12/27/2012 [15]). The main disadvantages of the methods [7, 12–15] are the increased requirements for the corrosion resistance of equipment, as well as the need for significant energy costs for acid regeneration under conditions when the cost of energy rises faster than the price of metallurgical alumina [7].

Широко известны сернокислотные способы переработки глинозем- содержащего сырья (см. [1, 7, 12], а также: Лайнер Ю.А. Комплексная пе- реработка алюминийсодержащего сырья кислотными способами. М.: Наука, 1982, 208 с. [16]; Запольский А.К., Сажин B.C., Захарова Н.Н. Кри- сталлизация основных сернокислых солей алюминия. Химия и техноло- гия глинозема. Новосибирск, Наука, 1971, с. 430 - 438 [17]; Запольский А. К., Сернокислотная переработка высококремнистого алюминиевого сырья. Киев, Наукова Думка, 1981, с. 198 -200 [18]; Paweena Numluk and Aphiruk Chaisena. Sulfuric Acid and Ammonium Sulfate Leaching of Alumina from Lampang Clay// E- Journal of Chemistry. 2012. V 9, No.3. p. 1364 - 1372, http://www.ejchem.net [19]). В соответствии с этими способами предвари- тельно обожжённую или сырую руду обрабатывают серной кислотой. Из сернокислых растворов после очистки от железа выделяют сульфатные соли алюминия: сульфат алюминия, алюминиевые квасцы или основные соли, из которых получают глинозём путем их прямого обжига или обжи- га (кальцинации) гидроксида алюминия после его предварительного вы- деления аммиаком [12]. Одним из основных преимуществ использования серной кислоты для переработки глинозёмного сырья является возмож- ность использования более дешевого оборудования в связи со значитель- ным опытом по защите от коррозии, накопленным в сернокислотном про- изводстве и других отраслях промышленности. В случае использования сернокислотного способа разложения с последующим отделением алю- миния в виде алюмоаммонииных квасцов суспензию после разложения фильтруют, а в фильтрат добавляют сульфат аммония; при этом для пре- дотвращения образования железоаммонийных квасцов, сокристаллизую- щихся с промежуточным продуктом, остаточное железо восстанавливают до двухвалентного состояния с помощью бисульфита аммония ([12] и па- тент РФ N°2337877, опубл. 10.11.2008 [20]), алюминиевой стружки (Санд- лер Е.М., Лайнер Ю.А., Лайнер А.И., Чижиков Д.М. Обезжелезивание продуктов при сернокислотном способе переработки нефелинов. Цветная металлургия. Изв. вузов, 1962, N°2, с. 30 - 33 [21]) или других восстанови- телей, например, сернистого газа (Funaki К. Sulfuric acid process for obtain- ing pure aluminum oxide from its ores// Bull, of the Tokyo Inst, of Technology, 1980, No.l [22]). Так же, как и при использовании других кислотных спо- собов, после выщелачивания с использованием сернокислотных методов возникают сложности разделения твердой и жидкой фаз. Кроме того, энергозатраты при высокотемпературной сушке (500°С) и прямом обжиге (1300°С) сульфатов алюминия и их производных не меньше, чем в случае использования солянокислотных методов, а получаемая при обжиге смесь газов SO2 и SO3 требует дополнительных капитальных и эксшгуатацион- ных затрат для регенерации (синтеза) серной кислоты и возврата ее в го- лову процесса для вскрытия глиноземного сырья. The sulfuric acid methods of processing alumina-containing raw materials are widely known (see [1, 7, 12], as well as: Liner, Yu.A. Complex processing of aluminum-containing raw materials by acid methods. M: Nauka, 1982, 208 p. [16] ; Zapolsky AK, Sazhin VS, Zakharova NN Crystallization of basic aluminum sulfate salts. Chemistry and technology of alumina. Novosibirsk, Nauka, 1971, pp. 430 - 438 [17]; Zapolsky A. K. , Sulfuric acid processing of high-silicon aluminum raw materials. Kiev, Naukova Dumka, 1981, pp. 198-200 [18]; Paweena Numluk and Aphiruk Chaisena. Sulfuric Acid and Ammonium Sulfate Leaching of Alumina from Lampang Clay // E- Jou rnal of Chemistry. 2012. V 9, No.3. p. 1364 - 1372, http://www.ejchem.net [19]). In accordance with these methods, pre-calcined or crude ore is treated with sulfuric acid. After purification from iron, sulfate salts of aluminum are extracted from sulfuric acid solutions: aluminum sulfate, aluminum alum or basic salts, from which alumina is obtained by direct calcination or calcination of aluminum hydroxide after its preliminary isolation with ammonia [12]. One of the main advantages of using sulfuric acid for processing alumina raw materials is the possibility of using cheaper equipment due to the considerable experience in corrosion protection gained in sulfuric acid production and other industries. In the case of using the sulfuric acid decomposition method with subsequent separation of aluminum minium in the form of aluminum-ammonium alum, the suspension is filtered after decomposition, and ammonium sulfate is added to the filtrate; in order to prevent the formation of iron ammonium alum co-crystallizing with the intermediate product, the residual iron is reduced to a divalent state using ammonium bisulfite ([12] and RF patent N ° 2337877, publ. 10.11.2008 [20]), aluminum shavings (Sandler E.M., Liner Yu.A., Liner A.I., Chizhikov D.M. Iron removal of products during the sulfuric acid method of processing nepheline. Non-ferrous metallurgy. Izv. Universities, 1962, N ° 2, s . 30 - 33 [21]) or other reducing agents, for example, sulfur dioxide (Funaki K. Sulfuric acid process for obtaining pure aluminum oxide from it s ores // Bull, of the Tokyo Inst, of Technology, 1980, No.l [22]). As with other acidic methods, after leaching using sulfuric acid methods, it is difficult to separate solid and liquid phases. In addition, the energy required for high-temperature drying (500 ° C) and direct firing (1300 ° C) of aluminum sulfates and their derivatives is not less than in the case of using hydrochloric acid methods, and the mixture of SO2 and SO3 gases obtained during firing requires additional capital and extinction high costs for the regeneration (synthesis) of sulfuric acid and its return to the head of the process for opening alumina raw materials.

Известен щелочно-кислотный способ по патенту РФ N22440296 (опубл. 20.01.2012 [23]). В этом способе кислотной обработке, преимуще- ственно с использованием азотной кислоты, подвергается не исходное сырье, а красный шлам, полученный после обычного щелочного разложе- ния сырья. Полученный раствор упаривают и осадок термически разлага- ют при температуре до 600°С с получением алюмината натрия (смеси ок- сидов натрия и алюминия). Способ определен его авторами как универ- сальный и устраняющий недостатки щелочного метода Байера, поскольку позволяет избежать потерь алюминия с гидроалюмосиликатами, остаю- щимися в шламе. Это обосновывается в патенте [23] тем, что разложение гидроалюмосиликатов как таковое возможно с использованием слабой кислоты при обычной температуре. Однако наличие в данном способе стадии щелочной обработки в действительности сохраняет отмеченные выше недостатки способа Байера, проявляющиеся при переработке высо- кокремнистого сырья, а дополнительное извлечение из шлама соединений алюминия не окупает требуемых для этого затрат. Это объясняется тем, что щелочной (после предшествующей обработки исходного сырья) шлам сначала должен быть нейтрализован с расходом большого количества ки- слоты (а это не отражено в характеристике способа [23]), прежде чем ка- кое-то дополнительное количество слабой кислоты могло оказать ожи- даемое действие на гидроалюмосиликаты. Указанное большое количество кислоты безвозвратно теряется, а упаривание получаемого слабого рас- твора и высокотемпературное термическое разложение осадка связаны с большими дополнительными энергозатратами. Кроме того, сильное ув- лажнение шлама, происходящее при обработке его слабой кислотой, при- водит к необходимости его обратного высушивания. Известны способы переработки глиноземсодержащего сырья с ис- пользованием солей или их растворов. Например, известен способ по па- тенту США l , 426,891 (опубл. 22.08.1922 [24]) переработки алюмосили- катов, в частности, глинистых материалов, кипячением в растворе кисло- го дифторида аммония (NH F ' HF) с получением осадков, содержащих гидроксид алюминия и фторид алюминия, которые отделяются, сушатся и разлагаются острым водяным паром при 300 + 400°С с получением гидро- ксида алюминия и рециркуляцией фтористого водорода, а также с полу- 15 000601 Known alkaline-acid method according to the patent of the Russian Federation N22440296 (publ. 01.20.2012 [23]). In this method, the acid treatment, mainly using nitric acid, is not subjected to the feedstock, but to red mud obtained after the usual alkaline decomposition of the feedstock. The resulting solution was evaporated and the precipitate was thermally decomposed at temperatures up to 600 ° C to obtain sodium aluminate (a mixture of sodium oxides and aluminum). The method is defined by its authors as a universal Seal and eliminating the disadvantages of the Bayer alkaline method, since it allows to avoid the loss of aluminum with hydroaluminosilicates remaining in the sludge. This is substantiated in the patent [23] by the fact that the decomposition of hydroaluminosilicates as such is possible using a weak acid at ordinary temperature. However, the presence in this method of an alkaline treatment stage actually retains the above-mentioned disadvantages of the Bayer method, which are manifested in the processing of high-silica raw materials, and the additional extraction of aluminum compounds from the sludge does not cover the costs required for this. This is because alkaline (after the previous processing of the feedstock) sludge must first be neutralized with the consumption of a large amount of acid (and this is not reflected in the characteristics of the method [23]), before some additional amount of weak acid could have the expected effect on hydroaluminosilicates. The indicated large amount of acid is irretrievably lost, and the evaporation of the resulting weak solution and high-temperature thermal decomposition of the precipitate are associated with large additional energy costs. In addition, the strong moistening of the sludge that occurs when it is treated with weak acid results in the need for its reverse drying. Known methods for processing alumina-containing raw materials using salts or their solutions. For example, a method is known according to US patent l, 426.891 (publ. 08.22.1922 [24]) for processing aluminosilicates, in particular clay materials, by boiling in a solution of acid ammonium difluoride (NH F 'HF) to obtain precipitates containing aluminum hydroxide and aluminum fluoride, which are separated, dried and decomposed with acute water vapor at 300 + 400 ° C to obtain aluminum hydroxide and recirculation of hydrogen fluoride, as well as with semi- 15 000601

8 8

чением раствора, содержащего смешанные растворимые двойные фтори- ды алюминия и аммония, которые также разлагаются длительным терми- ческим гидролизом с получением гидроксида алюминия и рециркуляцией аммиака и части дифторида аммония в виде паров. Способ обладает ря- дом недостатков, включая то, что существенная часть исходного дифто- рида аммония расходуется безвозвратно, а также возникают серьезные требования к оборудованию, которое должно быть устойчиво в агрессив- ных парах фтористоводородной кислоты и дифторида аммония. by preparing a solution containing mixed soluble double aluminum and ammonium fluorides, which are also decomposed by long-term thermal hydrolysis to produce aluminum hydroxide and recirculating ammonia and part of ammonium difluoride in the form of vapors. The method has several disadvantages, including the fact that a substantial part of the starting ammonium difluoride is consumed irrevocably, and serious requirements arise for equipment that must be stable in aggressive vapors of hydrofluoric acid and ammonium difluoride.

Известны также способы, в соответствии с которыми глиноземсо- держащее сырье, главным образом, алюмосиликаты в виде глинистых ма- териалов, прокаливают совместно с сульфатом аммония (авторское сви- детельство СССР JY°42067, опубл. 31.03.1935 [25] ; Ullmann В. Encyklop- adie der technischen Chemie, Auflage, Urban & Schwarzenberg, Miinchen & Berlin. 1954, Bd. 3, 401 - 420 [26] ; Grim R.E. Applied Clay Mineralogy, McGraw-Hill, New York, 1962, p. 335 - 345 [27] ; G. Bayer, G. Kahr, and M. Mueller- Vonmoos. Reactions of ammonium sulphates with kaolinite and other silicate and oxide minerals, Clay Minerals, 1982, V.17, p. 271 - 283 [28]). Прокаливание осуществляют при температурах порядка 300 500°С с по- лучением спёка, содержащего смешанные сульфаты алюминия и аммония и сульфат алюминия, которые выщелачивают из этого спёка водой с по- лучением раствора алюмоаммонийных квасцов. Последние очищают от примесей железа и конвертируют в гидроксид алюминия осаждением ам- миаком и ступенчатым осаждением фторидами и аммиаком. При этом аммиак находится в технологическом цикле, так как он образуется в голо- ве процесса на стадии прокаливания. Недостатками указанного способа являются энергетические потери, связанные с прокаливанием всего объе- ма глиноземсодержащего сырья с сульфатом аммония, а также необрати- P T/RU2015/000601 There are also known methods in accordance with which alumina-containing raw materials, mainly aluminosilicates in the form of clay materials, are calcined together with ammonium sulfate (USSR author's certificate JY ° 42067, publ. 03.31.1935 [25]; Ullmann B Encyklop- adie der technischen Chemie, Auflage, Urban & Schwarzenberg, Miinchen & Berlin. 1954, Bd. 3, 401 - 420 [26]; Grim RE Applied Clay Mineralogy, McGraw-Hill, New York, 1962, p. 335 - 345 [27]; G. Bayer, G. Kahr, and M. Mueller-Vonmoos. Reactions of ammonium sulphates with kaolinite and other silicate and oxide minerals, Clay Minerals, 1982, V.17, p. 271 - 283 [28] ) Calcination is carried out at temperatures of the order of 300–500 ° С to obtain a cake containing mixed aluminum and ammonium sulfates and aluminum sulfate, which are leached from this cake with water to obtain a solution of aluminum-ammonium alum. The latter are purified from iron impurities and converted to aluminum hydroxide by ammonia precipitation and stepwise precipitation by fluorides and ammonia. In this case, ammonia is in the technological cycle, since it is formed in the process head at the calcination stage. The disadvantages of this method are energy losses associated with the calcination of the entire volume of alumina-containing raw materials with ammonium sulfate, as well as irreversible PT / RU2015 / 000601

9 мые потери сульфата аммония, связанные, в первую очередь, с разложе- нием сульфата аммония при прокаливании с выходом диоксида серы. Кроме того, в процессе прокаливания образуются трудно фильтруемые комплексные соединения, а также составы, из которых трудно удаляются примеси железа. The apparent losses of ammonium sulfate are associated, first of all, with the decomposition of ammonium sulfate upon calcination with the release of sulfur dioxide. In addition, in the process of calcination, difficultly filtered complex compounds are formed, as well as compositions from which iron impurities are difficult to remove.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ пере- работки глиноземсодержащего сырья, предложенный М.Бюхнером еще в начале 20-х годов прошлого столетия (патенты [29] : Великобритании JV°195,998, опубл 12.04.1922; США .421 ,493,320, опубл. 06.05.1924; СССР Nel 1489, опубл. 30.09.1929). Этот способ предусматривает осуществление кругового (замкнутого циклического) процесса, включающего стадии: предварительного термического разложения сульфата аммония на аммиак и бисульфат аммония, растворения последнего и обработки глиноземного сырья горячим раствором гидросульфата (бисульфата) аммония с приме- сью или без примеси сульфата аммония в автоклаве, фильтрации раствора алюмоаммонийных квасцов и осаждения из него гидроксида алюминия отщепленным ранее аммиаком, выделения сульфата аммония из маточно- го раствора с возвратом его в голову процесса. В отличие от способов [25 - 28], по указанному способу сырье непосредственно не вводится в про- цесс прокаливания, что позволяет осуществлять разложение чистого сульфата аммония при температуре ниже 300°С и снижает энергетические затраты. С другой стороны, обработка глиноземсодержащего сырья горя- чим раствором гидросульфата аммония не приводит к потере реагентов в виде диоксида серы. Наконец, этот способ позволяет получать легко фильтрующиеся и легко очищаемые от железа промежуточные соедине- ния. Способ М.Бюхнера относится к т.н. именным способам в химической технологии, второе его название "Алотон" ("Aloton") (Encyclopedic Die- 01 Closest to the proposed method is a method for processing alumina-containing raw materials, proposed by M. Buchner at the beginning of the 20s of the last century (patents [29]: Great Britain JV ° 195.998, published on 04/12/1922; United States .421, 493,320, published. 05/06/1924; USSR Nel 1489, publ. 30.09.1929). This method involves the implementation of a circular (closed cyclic) process, which includes the steps of: preliminary thermal decomposition of ammonium sulfate into ammonia and ammonium bisulfate, dissolution of the latter and processing of alumina raw materials with a hot solution of ammonium hydrogen sulfate (bisulfate) with or without an admixture of ammonium sulfate in an autoclave, filtering a solution of aluminum-ammonium alum and precipitating aluminum hydroxide from it with previously cleaved ammonia, separating ammonium sulfate from the mother liquor with return his head in the process. Unlike the methods [25 - 28], according to the specified method, the raw material is not directly introduced into the calcination process, which allows the decomposition of pure ammonium sulfate at temperatures below 300 ° C and reduces energy costs. On the other hand, treating alumina-containing raw materials with a hot solution of ammonium hydrogen sulfate does not lead to the loss of reagents in the form of sulfur dioxide. Finally, this method makes it possible to obtain intermediate compounds that are easily filtered and easily cleaned of iron. The method of M. Buchner refers to the so-called named methods in chemical technology, its second name is "Aloton"("Aloton") (Encyclopedic Die- 01

10 tionary of Named Processes in Chemical Technology /Ed. Alan E. Comyns Boca Raton: CRC Press LLC, .2000, 2-nd Ed., p.19 (Aloton) [30]). Способ был реализован на пилотных установках в Германии в конце 20-х годов про- шлого столетия и в США (в штате Орегон) в 1944 г. Однако промышлен- ного применения он не нашел. Это, главным образом, связано с тем, что при наличии широкодоступных низкокремнистых бокситов щелочной ме- тод Байера обладает конкурентными преимуществами перед гидросуль- фатным методом М.Бюхнера, позволяющим получать глинозем из алю- мосиликатов - недаром попытки его применения в последующие годы не привели к промышленной реализации (Bretsznajder St. Otrzymywanie estow kwasu ortokrzemowego w fazie gazovey / St. retsznajder, W. Kawecki // Rocz. Chem,- 1955.- JY° 29. - s. 287- 299 [31]; Bretsznajder St. Nova metoda otrzymywania hutniczego tlenku glinovego i innych zwiazkow glinu z glin // Przem. Chem.- 1963,- V.42, Ne 12. - s. 677-683 [32]). В современных же условиях, когда низкокремнистые бокситы стали весьма ограниченным ресурсом, возникает разумная причина для возвра- щения к методу М.Бюхнера, однако, существующие недостатки описан- ного гидросульфатного способа [29] , по-прежнему ограничивают воз- можности его широкого промышленного внедрения. Главный недостаток способа М.Бюхнера [29] состоит в том, что он недостаточно универсален. Способ применим только к легко вскрывае- мым алюмосиликатным минералам (O'Connor, D. J. Alumina Extraction from Non-bauxitic Materials, Aluminium- Verlag, Diisseldorf, 1988, 159 p. 10 tionary of Named Processes in Chemical Technology / Ed. Alan E. Comyns Boca Raton: CRC Press LLC, .2000, 2-nd Ed., P.19 (Aloton) [30]). The method was implemented in pilot plants in Germany at the end of the 20s of the last century and in the USA (in Oregon) in 1944. However, it did not find industrial application. This is mainly due to the fact that, in the presence of widely available low-silica bauxite, the Bayer alkaline method has competitive advantages over the M. Buchner hydrosulphate method, which makes it possible to obtain alumina from aluminosilicates - it was not without reason that attempts to use it in subsequent years did not lead industrial implementation (Bretsznajder St. Otrzymywanie estow kwasu ortokrzemowego w fazie gazovey / St. retsznajder, W. Kawecki // Rocz. Chem, - 1955.- JY ° 29. - s. 287-299 [31]; Bretsznajder St. Nova metoda otrzymywania hutniczego tlenku glinovego i innych zwiazkow glinu z glin // Przem. Chem. - 1963, - V.42, Ne 12. - s. 677-683 [32]). In modern conditions, when low-silica bauxite has become a very limited resource, there is a reasonable reason for returning to the M. Buchner method, however, the existing shortcomings of the described hydrosulfate method [29] still limit the possibilities for its wide industrial implementation . The main disadvantage of the method of M. Buchner [29] is that it is not universal enough. The method is applicable only to easily openable aluminosilicate minerals (O'Connor, D. J. Alumina Extraction from Non-bauxitic Materials, Aluminum-Verlag, Diisseldorf, 1988, 159 p.

[33]), но не позволяет с высокой степенью, соизмеримой с соответствую- щими параметрами метода Байера, разлагать и выделять гидроксид алю- миния (или глинозем после прокаливания гидроксида) из бокситного сы- рья, в том числе высококремнистого бокситного сырья, переработка кото- рого в настоящее время является наиболее актуальной задачей. Это связа- но: а) с высоким содержанием в нем алюминия и низким содержанием щелочных и щелочноземельных металлов; б) с большей доступностью. Другой недостаток следует из того, что сам автор способа [29] рекомен- дует осуществление стадии разложения даже алюмосиликатов в автоклаве при относительно высокой температуре - не менее 200°С (при меньших температурах не достигается необходимая полнота разложения сырья). [33]), but it does not allow, with a high degree commensurate with the corresponding parameters of the Bayer method, to decompose and separate aluminum hydroxide (or alumina after calcining the hydroxide) from bauxite raw materials, including high-silicon bauxite raw materials, the processing of which - horn is currently the most urgent task. This is due to: a) a high content of aluminum in it and a low content of alkali and alkaline earth metals; b) with greater availability. Another disadvantage follows from the fact that the author of the method [29] recommends the implementation of the decomposition stage of even aluminosilicates in an autoclave at a relatively high temperature - at least 200 ° C (at lower temperatures, the required completeness of decomposition of the raw material is not achieved).

Недостатком способа является также то, что слишком большая энер- гия уходит на выпарку раствора остаточного сульфата аммония при его переработке с целью получения твердого сульфата аммония, что связано с ограниченной растворимостью алюмоаммонийных квасцов в маточном растворе после разложения при использовании высоких концентраций гидросульфата аммония в исходном растворе-реагенте. Это приводит к необходимости работы с разбавленным раствором-реагентом, что, в свою очередь, приводит к необходимости передела в круговом процессе боль- шого количества воды. Еще один недостаток обусловлен необратимым расходом гидросульфатного реагента, связанным с относительно высоким содержанием щелочных и щелочноземельных элементов в алюмосили- катном сырье. С этим же связано постепенное понижение эффективности раствора-реагента от цикла к циклу при использовании оборотного гидро- сульфата аммония в круговом процессе. The disadvantage of this method is that too much energy is spent on evaporating the solution of residual ammonium sulfate during its processing in order to obtain solid ammonium sulfate, which is associated with the limited solubility of aluminum-ammonium alum in the mother liquor after decomposition using high concentrations of ammonium hydrosulfate in the initial solution reagent. This leads to the need to work with a diluted reagent solution, which, in turn, leads to the need for redistribution of a large amount of water in a circular process. Another disadvantage is caused by the irreversible consumption of the hydrosulfate reagent associated with the relatively high content of alkaline and alkaline earth elements in aluminosilicate raw materials. A gradual decrease in the effectiveness of the reagent solution from cycle to cycle associated with the use of reverse ammonium hydrogen sulfate in a circular process is associated with this.

Наконец, в патентах [29] не раскрыты детально приемы очистки от железа и кремния для получения в дальнейшем чистого глинозема метал- лургического качества, хотя содержащаяся в патентах информация о воз- можности достижения такого качества предполагает наличие достаточно глубокой очистки. Перечисленные недостатки не устраняются при использовании од- ного из вариантов способа М.Бюхнера [29], а именно, с использованием в качестве раствора-реагента раствора гидросульфата аммония с примесью сульфата аммония. Способы вскрытия глиноземсодержащего сырья при его переработ- ке, к которым относится второе предлагаемое изобретение, входят как одна из стадий в состав рассмотренных выше способов [1 - 13, 15 - 29], а патент РФ 2153466 (опубл. 27.07.2000 [39]) посвящен только этой ста- дии. Согласно способу [39] вскрытие глиноземсодержащего сырья вклю- чает термообработку при температуре 400 550°С в присутствии реагента - водных растворов хлорида магния и выщелачивание спека с последую- щим извлечением соединений алюминия из получаемого раствора. Дан- ный способ примыкает к известным спекательным способам [5, 6] (в час- ти, относящейся к вскрытию сырья), и поэтому сохраняет их недостаток, заключающийся в высокой энергоемкости, хотя она и несколько снижена в этом способе. Finally, the patents [29] did not disclose in detail the methods of purification from iron and silicon to obtain further pure alumina of metallurgical quality, although the information contained in the patents on the possibility of achieving such quality implies the presence of a sufficiently deep purification. The listed disadvantages are not eliminated when using one of the variants of the M. Buchner method [29], namely, using a solution of ammonium hydrosulfate mixed with ammonium sulfate as a reagent solution. The methods for opening alumina-containing raw materials during processing, to which the second invention relates, are included as one of the stages in the above methods [1 - 13, 15 - 29], and the patent of the Russian Federation 2153466 (publ. 27.07.2000 [39] ) is devoted only to this stage. According to method [39], the opening of alumina-containing raw materials involves heat treatment at a temperature of 400 550 ° C in the presence of a reagent — aqueous solutions of magnesium chloride and leaching of cake with the subsequent extraction of aluminum compounds from the resulting solution. This method is adjacent to the known sintering methods [5, 6] (in particular, related to the opening of raw materials), and therefore retains their drawback, which consists in high energy intensity, although it is somewhat reduced in this method.

Предлагаемое изобретение, относящееся к способу вскрытия глино- земсодержащего сырья при его переработке, наиболее близко к способу вскрытия, реализуемому в методе М.Бюхнера [29] . The present invention related to the method of opening clay-alumina raw materials during its processing is closest to the opening method implemented in the M. Buchner method [29].

Вскрытие глиноземсодержащего сырья при его переработке по ме- тоду М.Бюхнера включает приготовление и нагрев раствора-реагента, со- держащего гидросульфат аммония, обработку сырья этим раствором и разделение полученной пульпы на неразложившийся твердый остаток и маточный раствор алюмоаммонийных и других квасцов для последующе - го извлечения из него соединений алюминия. В отличие от спекательных способов [5, 6] и способов [25 - 28], в ко- торых глиноземсодержащее сырье прокаливают совместно с сульфатом аммония, при вскрытии сырья по способу М.Бюхнера оно непосредствен- но не вводится в процесс прокаливания, а последующей обработки при температурах 400°С и выше, в противоположность способу [39], тоже не требуется, что снижает энергетические затраты. При этом данный способ позволяет получать легко фильтрующиеся и легко очищаемые от железа промежуточные соединения. The opening of alumina-containing raw materials during their processing according to M. Buchner's method includes the preparation and heating of a reagent solution containing ammonium hydrosulfate, processing of the raw materials with this solution and separation of the resulting pulp into an undecomposed solid residue and a mother liquor of aluminum and other alum for the subsequent extraction of aluminum compounds from it. Unlike sintering methods [5, 6] and methods [25 - 28], in which the alumina-containing raw materials are calcined together with ammonium sulfate, when opening the raw materials according to the method of M. Buchner, it is not directly introduced into the calcination process, and the subsequent processing at temperatures of 400 ° C and higher, in contrast to the method [39], is also not required, which reduces energy costs. Moreover, this method allows to obtain easily filtered and easily cleaned from iron intermediate compounds.

Однако вскрытие, осуществляемое в способе М.Бюхнера, примени- мо только к легко разлагаемым алюмосиликатным минералам (см. [33]), но не к бокситному сырью, в том числе высококремнистому бокситному сырью. Кроме того, несмотря на отсутствие высокотемпературной обра- ботки (присущей, например, способам [25 - 28, 39]) разложение сырья в способе М.Бюхнера всё же предпочтительно осуществлять в автоклаве при относительно высокой температуре (не менее 200°С), т.к. при мень- ших температурах необходимая полнота разложения может не достигать- ся. However, the autopsy carried out in the M. Buchner method is applicable only to easily decomposable aluminosilicate minerals (see [33]), but not to bauxite raw materials, including high-silicon bauxite raw materials. In addition, despite the absence of high-temperature treatment (inherent, for example, to methods [25 - 28, 39]), it is preferable to decompose the raw materials in the M. Buchner method in an autoclave at a relatively high temperature (not less than 200 ° C), t .to. at lower temperatures, the required completeness of decomposition may not be achieved.

Раскрытие изобретения Disclosure of invention

Первое из предлагаемых изобретений, относящееся к способу пе- реработки глиноземсодержащего сырья, направлено на преодоление на- званных выше недостатков наиболее близкого известного способа и дос- тижение технического результата, заключающегося в возможности пере- работки любого глиноземсодержащего сырья с одновременным уменыие- нием энергозатрат как при первоначальной обработке всей массы исход- ного сырья благодаря обеспечению возможности этой обработки при бо- лее низкой температуре, так и на последующих стадиях благодаря созда- нию условий для уменьшения объема передела воды в круговом процессе; P T/RU2015/000601 The first of the proposed inventions related to a method of processing alumina-containing raw materials, is aimed at overcoming the above-mentioned disadvantages of the closest known method and achieving a technical result, which consists in the possibility of processing any alumina-containing raw materials with a simultaneous reduction in energy consumption as in initial processing of the entire mass of the feedstock by providing the possibility of this treatment at a lower temperature, and in subsequent stages due to the creation of niyu conditions to reduce the volume of redistribution of water in a circular process; PT / RU2015 / 000601

14 fourteen

кроме того, изобретение направлено на уменьшение потерь реагентов и объема их восполнения в ходе осуществления кругового процесса. В дальнейшем при раскрытии сущности изобретения и при рассмотрении иллюстрирующих его примеров могут быть названы и другие виды дос- тигаемого технического результата. in addition, the invention is aimed at reducing losses of reagents and the volume of their replenishment during the implementation of the circular process. Further, when disclosing the essence of the invention and when considering examples illustrating it, other types of technical result achieved can be mentioned.

Предлагаемый способ переработки глиноземсодержащего сырья, как и наиболее близкий к нему известный способ [29], представляет собой круговой процесс, включающий: The proposed method for processing alumina-containing raw materials, as well as the closest known method to it [29], is a circular process, including:

- стадию вскрытия, на которой осуществляют  - stage autopsy, which carry out

приготовление и нагрев раствора-реагента, содержащего гидросуль- фат аммония,  preparation and heating of a reagent solution containing ammonium hydrosulfate,

разложение глиноземсодержащего сырья горячим раствором- реагентом с получением пульпы в виде раствора алюмоаммонийных и других квасцов вместе с твердыми остатками разложения, разделение пульпы на твердую и жидкую фазы с получением нераз- ложившихся твердых остатков и маточного раствора квасцов;  decomposition of alumina-containing raw materials with a hot reagent solution to obtain pulp in the form of a solution of aluminum ammonium and other alum together with solid decomposition residues, separation of the pulp into solid and liquid phases to obtain undecomposed solid residues and alum mother liquor;

- стадию очистки, на которой получают очищенный от примесей же- леза раствор квасцов;  - a purification step in which an alum solution purified from iron impurities is obtained;

- стадию осаждения, на которой получают гидроксид алюминия, оса- жденный из очищенного от примесей железа раствора квасцов воз- действием на этот раствор аммиаком;  - a precipitation stage in which aluminum hydroxide is obtained, precipitated from an alum solution purified from iron impurities by exposure to this solution with ammonia;

- стадию отделения осажденного гидроксида алюминия, на которой получают полупродукт в виде указанного гидроксида с одновремен- ным получением остаточного раствора сульфата аммония, образо- вавшегося на стадии осаждения;  - a step for separating precipitated aluminum hydroxide, in which an intermediate is obtained in the form of said hydroxide, while obtaining a residual solution of ammonium sulfate formed in the precipitation step;

- стадию получения твердого сульфата аммония; - стадию термического разложения твердого сульфата аммония, на которой получают гидросульфат аммония и аммиак, используемые, соответственно, на стадии вскрытия при приготовлении раствора- реагента и на стадии осаждения. - the stage of obtaining solid ammonium sulfate; - stage thermal decomposition of solid ammonium sulfate, which receive ammonium hydrosulfate and ammonia, used, respectively, at the stage of opening in the preparation of the reagent solution and at the stage of deposition.

Для достижения указанного технического результата в способе по предлагаемому изобретению, в отличие от наиболее близкого к нему из- вестного способа, To achieve the specified technical result in the method according to the invention, in contrast to the closest known method to it,

- на стадии вскрытия при приготовлении раствора-реагента в послед- ний добавляют серную кислоту,  - at the stage of opening during the preparation of the reagent solution, sulfuric acid is added to the latter,

а указанное разделение пульпы на твердую и жидкую фазы на этой стадии проводят с промывкой твердых остатков водой,  and the specified separation of the pulp into solid and liquid phases at this stage is carried out with washing solid residues with water,

при этом раздельно собирают маточный раствор квасцов и промыв- ные воды;  in this case, alum mother liquor and washings are separately collected;

- на стадии очистки из указанных маточного раствора квасцов и про- мывных вод, по крайней мере, последние подвергают очистке от же- леза методом осаждения, после чего эти воды и маточный раствор квасцов объединяют в нагретом виде и получают предварительно очищенный маточный раствор,  - at the stage of purification from said mother liquor of alum and wash water, at least the latter are purified from iron by the precipitation method, after which these waters and the mother liquor of alum are combined in a heated state and a previously purified mother liquor is obtained,

затем осуществляют переработку предварительно очищенного ма- точного раствора в виде последовательности операций, включающей восстановление содержащегося в этом растворе железа до двухва- лентного состояния,  then the pre-purified mother liquor is processed in the form of a sequence of operations, including the restoration of the iron contained in this solution to a bivalent state,

охлаждение этого раствора с выделением кристаллов алюмоаммо- нийных квасцов,  cooling this solution with the release of crystals of aluminum ammonium alum,

отделение последних от раствора и растворение их в чистой воде с получением очищенного от примесей железа раствора квасцов, который направляют на стадию осаждения; T/RU2015/000601 separating the latter from the solution and dissolving them in pure water to obtain an alum solution purified from iron impurities, which is sent to the precipitation stage; T / RU2015 / 000601

16 16

- кроме того, в указанном способе осуществляют выделение серной кислоты из полученного на стадии очистки предварительно очищен- ного маточного раствора после отделения от него в процессе указан- ной переработки кристаллов алюмоаммонийных квасцов,  - in addition, in the specified method, sulfuric acid is extracted from the pre-purified mother liquor obtained at the stage of purification after separation of aluminum-alum crystals from it during said processing,

для чего этот раствор пропускают через колонну с сильноосновным анионитом в сульфатной форме,  why this solution is passed through a column with a strongly basic anion exchange resin in sulfate form,

при этом серную кислоту, удержанную на анионите в указанной ко- лонне, смывают чистой водой и продолжают использование этой ко- лонны, а выделенную серную кислоту возвращают в голову процес- са для использования на стадии вскрытия при приготовлении рас- твора-реагента,  wherein the sulfuric acid retained on the anion exchange resin in the indicated column is washed off with clean water and the use of this column is continued, and the extracted sulfuric acid is returned to the head of the process for use in the autopsy stage in the preparation of the reagent solution,

переработанный предварительно очищенный маточный раствор, от которого отделены кристаллы алюмоаммонийных квасцов, пропу- щенный через указанную колонну, объединяют с остаточным рас- твором сульфата аммония, полученным на стадии отделения, и далее на стадии получения твердого сульфата аммония в качестве исходного продукта используют этот объединенный раствор.  the processed pre-purified mother liquor, from which the crystals of aluminum-ammonium alum are separated, passed through the indicated column, is combined with the residual ammonium sulfate solution obtained in the separation stage, and then this combined solution is used as the initial product for the production of solid ammonium sulfate .

Предусматриваемая предлагаемым изобретением переработка гли- ноземсодержащего сырья не раствором гидросульфата аммония и не смешанным раствором смеси гидросульфата аммония и сульфата аммо- ния, а раствором гидросульфата аммония с добавкой серной кислоты при- водит к принципиально новому качеству процесса: он становится универ- сальным, позволяющим наряду с алюмосиликатами (нефелины, каолины, силлиманиты, аргиллит, золы и др.) перерабатывать трудно разлагаемое глиноземсодержащее сырье, например, бокситы и даже красные шламы - отходы после переработки бокситов. 1 The processing of the clay-containing raw material by the present invention is not a solution of ammonium hydrogen sulfate and not a mixed solution of a mixture of ammonium hydrosulfate and ammonium sulfate, but a solution of ammonium hydrosulfate with the addition of sulfuric acid leads to a fundamentally new quality of the process: it becomes universal, allowing along with with aluminosilicates (nepheline, kaolin, sillimanite, argillite, ash, etc.) to process difficultly decomposable alumina-containing raw materials, for example, bauxite and even red mud - waste le bauxite processing. one

17 17

Следует также отметить, что, являясь более эффективным, раствор- реагент по предлагаемому способу позволяет осуществлять разложение легко разлагаемого сырья, например, таких алюмосиликатов, как нефе- лин, при меньших по сравнению со способом М.Бюхнера температурах (вплоть до 75°С).  It should also be noted that, being more effective, the reagent solution according to the proposed method allows the decomposition of easily decomposable raw materials, for example, aluminosilicates such as nefelin, at temperatures lower than those of M. Buchner (up to 75 ° C) .

Теоретически такой эффект нельзя было предположить, так как по предлагаемому способу в раствор-реагент добавляется кислота в несоиз- меримо меньшем количестве, чем требуется по балансу для кислотного способа. Этот эффект проявляется уже при концентрации кислоты поряд- ка 0,05% и менее, в том числе на уровне погрешности определения. Мож- но предположить, что добавляемая в раствор-реагент серная кислота ока- зывает каталитическое действие. Вначале с ростом её концентрации в пределах нескольких процентов процесс разложения сырья идет с боль- шей интенсивностью, однако в дальнейшем рост интенсивности замедля- ется, а использовать концентрацию более 25% нецелесообразно, т.к. это не приводит к дальнейшему ускорению или повышению степени разло- жения, но усложняет технологический процесс и требует более дорогого оборудования. Theoretically, such an effect could not be assumed, since according to the proposed method, acid is added to the reagent solution in a disproportionately smaller amount than is required by balance for the acid method. This effect is already apparent at an acid concentration of the order of 0.05% or less, including at the level of determination error. It can be assumed that sulfuric acid added to the reagent solution has a catalytic effect. Initially, with an increase in its concentration within a few percent, the process of decomposition of raw materials proceeds with greater intensity, however, in the future, the growth in intensity slows down, and using a concentration of more than 25% is impractical because this does not lead to further acceleration or increase in the degree of decomposition, but complicates the technological process and requires more expensive equipment.

Достаточно добавление серной кислоты до нескольких массовых процентов, так как это позволяет существенно повысить растворимость алюмокалиевых квасцов в горячем маточном растворе после разложения и довести концентрацию гидросульфата аммония в растворе-реагенте до 8,2 Моль/л (65 % по массе), а это, в свою очередь, позволяет существенно уменьшить количество воды, перерабатываемой в пар в круговом процес- се, и тем самым снизить энергозатраты. Проблема с кремнием, который в избыточной концентрации попадал в алюминийсодержащий фильтрат после разложения сырья при осущест- влении процесса по способу М.Бюхнера, в предлагаемом способе решает- ся сразу на стадии разложения. При использовании раствора-реагента с добавлением серной кислоты кремний практически полностью остается в твердой фазе - неразложившемся остатке. It is sufficient to add sulfuric acid to several weight percent, since this allows to significantly increase the solubility of potassium alum in the hot mother liquor after decomposition and to increase the concentration of ammonium hydrosulfate in the reagent solution to 8.2 mol / l (65% by weight), and this, in turn, it can significantly reduce the amount of water processed into steam in a circular process, and thereby reduce energy consumption. The problem with silicon, which in excess concentration got into the aluminum-containing filtrate after the decomposition of the raw material during the process according to the method of M. Buchner, in the proposed method is solved immediately at the stage of decomposition. When using a reagent solution with the addition of sulfuric acid, silicon almost completely remains in the solid phase - undecomposed residue.

В предлагаемом способе проведения процесса с применением кон- центрированного раствора-реагента, содержащего несколько процентов серной кислоты, существенно упрощается проблема очистки от железа и становится возможным применение малозатратной рациональной схемы. Это связано с тем, что в условиях применения предлагаемого способа, даже при разложении бокситов с практически одинаковым содержанием (по массе) алюминия и железа, маточный раствор квасцов, получаемый после разделения пульпы, оказывается обогащенным по алюминию более, чем на порядок, по отношению к железу. Оказывается также, что соизме- римые концентрации алюминия и железа получаются в промывных водах, в которых находится существенно меньшая часть растворенного соедине- ния алюминия, следовательно, их можно отдельно перерабатывать для предварительной очистки от железа, и их легче очищать от железа, чем концентрированный маточный раствор квасцов. При этом существенная часть железа остается в твердых остатках после разложения. In the proposed method for carrying out the process using a concentrated reagent solution containing several percent sulfuric acid, the problem of iron removal is greatly simplified and it becomes possible to use a low-cost rational scheme. This is due to the fact that under the conditions of application of the proposed method, even with the decomposition of bauxite with almost the same content (by weight) of aluminum and iron, the alum mother liquor obtained after separation of the pulp turns out to be enriched in aluminum by more than an order of magnitude relative to iron. It also turns out that comparable concentrations of aluminum and iron are obtained in wash water, in which there is a substantially smaller portion of the dissolved aluminum compound, therefore, they can be separately processed for preliminary purification of iron, and they are easier to clean from iron than concentrated mother liquor alum solution. In this case, a substantial part of the iron remains in solid residues after decomposition.

В зависимости от исходного содержания в глиноземсодержащем сы- рье щелочных и щелочноземельных металлов и магния, образующих не- гидролизующиеся сульфатные соли, в любом круговом процессе, в том числе, в процессе по способу М.Бюхнера, наблюдаются необратимые по- тери определенного количества основного реагента. Это иллюстрируется уравнениями реакции разложения боксита типичного молярного состава: 0,57Α12Ο3 · 0,23Fe2O3- (0,12SiO2 · 0,05TiO2 · 0,01MgO ' 0,01 2O ' 0,005Na2O ' 0,005CaO) Depending on the initial content in the alumina-containing raw materials of alkali and alkaline earth metals and magnesium, forming non-hydrolyzable sulfate salts, in any circular process, including in the process according to M. Buchner, irreversible losses of a certain amount of the main reagent are observed . This is illustrated by the equations of the decomposition reaction of bauxite of a typical molar composition: 0.57Α1 2 Ο 3 · 0.23Fe 2 O 3 - (0.12SiO 2 · 0.05TiO 2 · 0.01MgO '0.01 2 O' 0.005Na 2 O '0.005CaO)

По способу Бюхнера: 0,57А12О3 · 0,23Fe2O3 ' (0,12SiO2 " 0,051,02 ' 0,01 MgO " 0,01K2O ' 0,005Na2O 1 0,005CaO) + According to the Buchner method: 0.57A1 2 O 3 · 0.23Fe 2 O 3 ' (0.12SiO 2 " 0.051.02' 0.01 MgO" 0.01K 2 O '0.005Na 2 O 1 0.005CaO) +

+ 4,86 NH4HSO4 + 17,13H2O = + 4.86 NH4HSO4 + 17.13H 2 O =

= 1,14A1NH4(S04)2 i2H2O + 0,46 FeNH4(SO4)2 ' 12H2O + 1,63 (NH4)2SO4 + 0,12H2SiO3 + = 1.14A1NH4 (S0 4 ) 2 i2H 2 O + 0.46 FeNH 4 (SO 4 ) 2 ' 12H 2 O + 1.63 (NH 4 ) 2 SO 4 + 0.12H 2 SiO 3 +

+ 0,05TiO2 ' 2H2O + 0,01MgSO4 ' 7H2O + 0,01K2SO4 ' H2O + 0,005Na2SO4 1 I OH2O + + 0.05TiO 2 ' 2H 2 O + 0,01MgSO 4 ' 7H 2 O + 0,01K 2 SO 4 'H 2 O + 0,005Na 2 SO 4 1 I OH 2 O +

+0,005CaSO4 2H2O (1) и по предлагаемому способу: + 0.005CaSO 4 2H 2 O (1) and by the proposed method:

0,57A12O3 · 0,23Fe2O3 ' (0,12SiO2 ' 0,05Т,О2 ' 0,01MgO · 0,01 2O 1 0,005Na2O · 0,005CaO) + 0.57A1 2 O 3 · 0.23Fe 2 O 3 ' (0.12SiO 2 ' 0.05T, O 2 ' 0.01MgO · 0.01 2 O 1 0.005Na 2 O · 0.005CaO) +

+ 4,8 NH4HS04 + 17,13H2O + 0,03H2SO4 =+ 4.8 NH 4 HS0 4 + 17.13H 2 O + 0.03H 2 SO 4 =

Figure imgf000021_0001
-12H2O + 0,46 FeNH4(SO4)2 '12H2O + 1,6 (NH4)2SO4 + 0,12H2SiO3 +
Figure imgf000021_0001
-12H 2 O + 0.46 FeNH 4 (SO 4 ) 2 '12H 2 O + 1.6 (NH 4 ) 2 SO 4 + 0.12H 2 SiO 3 +

+ 0.05TiO2 · 2H2O + 0.01MgSO4- 7H2O + 0.01K2SO4 - H2O + + 0.05TiO 2 · 2H 2 O + 0.01MgSO 4 - 7H 2 O + 0.01K 2 SO 4 - H 2 O +

+0,005Na2SO4 ' 10H2O + 0,005CaSO4 · 2H2O (2)+ 0.005Na 2 SO 4 ' 10H 2 O + 0.005CaSO 4 · 2H 2 O (2)

Далее круговой процесс замыкается процессами, формально описывае- мыми написанными ниже уравнениями реакций. Для обоих способов: Further, the circular process is closed by processes formally described by the reaction equations written below. For both methods:

1,14 AlNH4(SO4)2 -12H2O + 0,46 FeNH4(SO4)2 -12 Н2О + 4,8 NH3 = 1,14 А1(ОН)3 + 1.14 AlNH 4 (SO 4 ) 2 -12H 2 O + 0.46 FeNH 4 (SO 4 ) 2 -12 H 2 O + 4.8 NH 3 = 1.14 A1 (OH) 3 +

+ 0,46 Fe(OH)3 + 3,2 (NH4)2SO4 + 19,2 Н2О (3) По способу Бюхнера: 3,2 (NH4)2S04 + 1,63 (NH4)2SO4 = 4,83 (NH4)2SO4 (4)+ 0.46 Fe (OH) 3 + 3,2 (NH 4 ) 2 SO 4 + 19,2 Н 2 О (3) By the Buchner method: 3.2 (NH 4 ) 2 S0 4 + 1.63 (NH 4 ) 2 SO 4 = 4.83 (NH 4 ) 2 SO 4 (4)

4,83 (NH4)2SO4 = 4,83 NH3 + 4,83 NH4HSO4 (5)4.83 (NH 4 ) 2 SO 4 = 4.83 NH 3 + 4.83 NH4HSO 4 (5)

По предлагаемому способу: By the proposed method:

3,2 (NH4)2SO4 + 1,6 (NH4)2SO4 = 4,8 (NH4)2S04 (6)3.2 (NH 4 ) 2 SO 4 + 1.6 (NH 4 ) 2 SO 4 = 4.8 (NH 4 ) 2 S0 4 (6)

4,8 (NH4)2SO4 = 4,8 (NH4)2SO4 = 4,8 NH3 + 4,8 NH4HSO4 (7) 4.8 (NH 4 ) 2 SO 4 = 4.8 (NH 4 ) 2 SO 4 = 4.8 NH 3 + 4.8 NH 4 HSO 4 (7)

В первом случае в каждом цикле кругового процесса затрачивается немного больше основного реагента - гидросульфата аммония, чем реге- нерируется; при этом в необратимые затраты, связанные с образованием сульфатов натрия, калия, кальция и магния, вовлекается более дорогой, чем кислота, реагент - гидросульфат аммония. Во втором случае, по пред- лагаемому способу, полностью замыкается цикл по гидросульфату. In the first case, in each cycle of the circular process, a little more of the main reagent, ammonium hydrosulfate, is spent than is regenerated; while in the irreversible costs associated with the formation of sodium, potassium, calcium and magnesium sulfates, the reagent is ammonium hydrosulfate, which is more expensive than acid. In the second case, according to the proposed method, the hydrosulfate cycle is completely closed.

Кроме того, по предлагаемому способу полностью замыкается цикл и по аммиаку (см. уравнения (3) и (7)). По способу М.Бюхнера, как видно из сравнения уравнений (3) и (5), в круговом процессе приходится произ- водить больше аммиака, чем требуется. Если же замыкать аммиачный цикл и производить только 4,8 молей аммиака на моль исходного глино- земсодержащего сырья, то от цикла к циклу реагент становится все менее и менее "кислым" (т.е. менее эффективным) из-за обогащения гидросуль- фата аммония примесью сульфата аммония. In addition, the proposed method completely closes the cycle and ammonia (see equations (3) and (7)). According to the method of M. Buchner, as can be seen from a comparison of equations (3) and (5), in a circular process it is necessary to produce more ammonia than is required. If the ammonia cycle is closed and only 4.8 moles of ammonia are produced per mole of the initial clay-containing raw material, then from cycle to cycle the reagent becomes less and less “acidic” (i.e., less effective) due to the enrichment of the hydrosulphate ammonium admixture of ammonium sulfate.

Предлагаемый способ благодаря наличию в нем операции выделения серной кислоты пропусканием через колонну с сильноосновным аниони- том в сульфатной форме кислого маточного раствора, полученного при переработке на стадии очистки после отделения от него кристаллов алю- моаммонийных квасцов, позволяет возвращать в голову кругового про- 0601 The proposed method, due to the presence in it of the operation of separating sulfuric acid by passing through a column with a strongly basic anion exchange resin in the sulfate form of an acidic mother liquor obtained during processing at the purification stage after separation of aluminum-ammonium alum crystals from it, allows returning circular 0601

21 цесса также серную кислоту, избыток которой может содержаться в рас- творах после разложения глиноземсодержащего сырья. 21 processes also sulfuric acid, the excess of which may be contained in solutions after decomposition of alumina-containing raw materials.

Описанные эффекты, присущие предлагаемому способу, поясняют возможность преодоления в нем недостатков способа М.Бюхнера [29] и достижения технического результата, являющегося целью изобретения. The described effects inherent in the proposed method, explain the possibility of overcoming the disadvantages of the method of M. Buchner [29] and achieving a technical result, which is the aim of the invention.

Ниже осуществление предлагаемого изобретения рассматривается более подробно и с отражением предпочтительных особенностей выпол- нения операций, в том числе, в различных частных случаях и в зависимо- сти от конкретных условий применения способа. При приготовлении раствора-реагента на стадии вскрытия нецелесо- образно использовать концентрацию гидросульфата аммония в растворе- реагенте менее 5%, так как при такой концентрации не обеспечивается вскрытие даже легко разлагаемого сырья. Приготовление раствора- реагента с содержанием в нем гидросульфата аммония более 65% по мас- се нецелесообразно, так как при этом трудно удержать алюмокалиевые квасцы в растворе после разложения даже при температуре, близкой к 100°С. Квасцы выделяются в твердом виде и попадают в состав неразло- жившегося остатка, что ведет к потерям алюминия или требует примене- ния большого количества промывных вод; при этом существенная часть выщелоченного алюминия оказывается загрязненной железом, присутст- вующим в промывных водах в соизмеримых с алюминием концентраци- ях. Все это снижает рентабельность процесса. Below, the implementation of the present invention is considered in more detail and with a reflection of the preferred features of the operations, including, in various special cases and depending on the specific conditions of application of the method. When preparing a reagent solution at the stage of opening, it is inappropriate to use a concentration of ammonium hydrosulfate in the reagent solution of less than 5%, since at such a concentration the opening of even easily degradable raw materials is not provided. The preparation of a reagent solution with a content of ammonium hydrosulfate of more than 65% by weight is impractical, since it is difficult to keep alum-potassium alum in the solution after decomposition even at a temperature close to 100 ° C. Alum is precipitated in solid form and falls into the composition of the non-decomposed residue, which leads to loss of aluminum or requires the use of a large amount of washing water; at the same time, a significant part of leached aluminum is contaminated with iron, which is present in wash water in concentrations commensurate with aluminum. All this reduces the profitability of the process.

При этом целесообразно добавлять в раствор-реагент серную кисло- ту до достижения ее массовой концентрации от 1 до 5%. Как уже поясня- лось выше, в этих пределах с ростом концентрации процесс разложения сырья идет с большей интенсивностью. Дальнейшее же увеличение со- 1 It is advisable to add sulfuric acid to the reagent solution until its mass concentration reaches from 1 to 5%. As already explained above, within these limits, with increasing concentration, the decomposition of raw materials proceeds with greater intensity. A further increase in one

22 22

держания кислоты не обеспечивает существенного роста степени извле- чения алюминия, но связано с дополнительными затратами по введению в круговой процесс большего количества кислоты и переработке большей массы раствора-реагента. На стадии вскрытия и далее на стадии очистки, вплоть до операции восстановления железа до двухвалентного состояния (включая ее), под- держивают температуру в пределах 75 180°С. При температуре ниже 75°С происходит выпадение алюмоаммонийных квасцов в осадок, что не позволяет правильно вести технологический процесс. С ростом темпера- туры увеличивается интенсивность разложения, однако повышение тем- пературы более, чем до 180°С, ведет к дополнительным затратам, которые не компенсируются сокращением продолжительности разложения. Выбор температурного режима определяет аппаратурное оформление способа, например, при температуре выше 100°С используется автоклавное или микроволновое оборудование. acid retention does not provide a significant increase in the degree of extraction of aluminum, but is associated with additional costs for introducing more acid into the circular process and processing a larger mass of the reagent solution. At the opening stage and further at the cleaning stage, up to the operation of reducing iron to a divalent state (including it), the temperature is maintained in the range of 75-180 ° C. At a temperature below 75 ° C, aluminum-ammonium alum precipitates, which does not allow correct lead the process. With increasing temperature, the decomposition rate increases, however, an increase in temperature to more than 180 ° C leads to additional costs that are not offset by a decrease in the decomposition time. The choice of temperature determines the hardware design of the method, for example, at temperatures above 100 ° C, autoclave or microwave equipment is used.

При описанных выше условиях процесс разложения может продол- жаться 2 -^- 5 часов. Under the conditions described above, the decomposition process can last 2 - ^ - 5 hours.

Операции охлаждения предварительно очищенного маточного рас- твора после восстановления железа с выделением алюмоаммонийных квасцов, отделения их от раствора и растворения в чистой воде с получе- нием очищенного от примесей железа раствора квасцов целесообразно проводить при температуре не выше 20°С. При более высоких температу- рах существенная часть алюминия остается в растворенном состоянии и не попадает в конечный продукт, что делает процесс переработки неэко- номичным. При этом предпочтительно перед растворением в чистой воде кри- сталлов алюмоаммонийных квасцов, выделенных и отделенных от охлаж- денного после операции восстановления предварительно очищенного ма- точного раствора, осуществлять промывку этих кристаллов охлажденным до 20°С или ниже концентрированным раствором сульфата аммония. Это способствует более глубокой очистке от остаточного железа. It is advisable to carry out the operations of cooling a pre-purified mother liquor after iron reduction with the separation of alumina, separating them from the solution and dissolving them in pure water to obtain an alum solution purified from iron impurities at a temperature not exceeding 20 ° C. At higher temperatures A significant part of the aluminum remains dissolved and does not enter the final product, which makes the processing process uneconomical. In this case, it is preferable, before dissolving in pure water, crystals of aluminum-ammonium alum isolated and separated from the previously purified mother liquor cooled after the reduction operation, to wash these crystals with a concentrated solution of ammonium sulfate cooled to 20 ° C or lower. This contributes to a deeper cleaning of residual iron.

При растворении указанных кристаллов в чистой воде в качестве по- следней может быть использована обессоленная вода, образующаяся на стадии получения твердого сульфата аммония. Имеет смысл использовать соотношение масс раствора-реагента и обрабатываемого сырья не меньше, чем 3: 1. Это связано с тем, что для осуществления эффективного процесса разложения необходимо, чтобы массовое количество компонентов раствора-реагента было больше, чем суммарное массовое количество компонентов сырья, с которыми прохо- дят реакции взаимодействия при разложении. Даже если предположить, что такое сырье содержит глинозем практически без примесей оксида же- леза, указанное соотношение следовало бы применять к сырью с содер- жанием не более 15% глинозема. Меньшим соотношениям соответствова- ли бы некондиционные виды сырья с меньшим содержанием глинозема. По этой же причине нет смысла применять соотношение большее, чем 10: 1. Даже при суммарном содержании оксидов алюминия и железа, близком к 100%, такое соотношение уже обеспечивает избыток компо- нентов раствора-реагента в эквивалентном исчислении. Дальнейшее по- вышение указанного соотношения не ведет к существенному повышению степени извлечения алюминия, но ведет к энергетическим потерям, свя- занным с переработкой (выпаркой) большого количества воды в круговом процессе. Разделение пульпы на стадии вскрытия на жидкую и твердую фазы (маточный раствор квасцов и неразложившиеся твердые остатки) может быть осуществлено известными методами, такими, как фильтрация, цен- трифугирование, декантация, которые эквивалентны с точки зрения влия- ния на возможность достижения технического результата, являющегося целью предлагаемого способа. When these crystals are dissolved in pure water, demineralized water formed at the stage of production of solid ammonium sulfate can be used as the latter. It makes sense to use the ratio of the mass of the reagent solution and the processed raw materials not less than 3: 1. This is due to the fact that for the implementation of an effective decomposition process it is necessary that the mass amount of components of the reagent solution is greater than the total mass amount of raw material components, s which undergo reaction reactions during decomposition. Even if we assume that such raw materials contain alumina with virtually no iron oxide impurities, this ratio should be applied to raw materials containing no more than 15% alumina. Substandard types of raw materials with a lower alumina content would correspond to lower ratios. For the same reason, it makes no sense to apply a ratio greater than 10: 1. Even with a total content of aluminum and iron oxides close to 100%, this ratio already provides an excess of components of the reagent solution in equivalent terms. A further increase in this ratio does not lead to a significant increase in the degree of aluminum extraction, but leads to energy losses associated with the processing (evaporation) of a large amount of water in a circular process. Separation of pulp at the stage of dissection into liquid and solid phases (alum mother liquor and undecomposed solid residues) can be carried out by known methods, such as filtration, centrifugation, decantation, which are equivalent in terms of influencing the possibility of achieving a technical result, which is the aim of the proposed method.

Очистка от железа промывных вод (или промывных вод и маточного раствора квасцов) методом осаждения, проводимая на стадии очистки по- сле указанного разделения пульпы на стадии вскрытия, с промывкой твердых остатков водой и раздельным сбором маточного раствора квас- цов и промывных вод, может быть проведена их аммонизацией, т.е. до- бавлением в них аммиака, и отделением образующегося гидроксида желе- за. Purification of wash water (or wash water and alum mother liquor) from iron by the precipitation method, carried out at the stage of purification after said separation of the pulp at the opening stage, with washing of solid residues with water and separate collection of the mother liquor of alum and wash water, can be carried out by their ammonization, i.e. adding ammonia to them, and separating the resulting iron hydroxide.

При этом имеет место увеличение рН раствора. Нецелесообразно допускать повышение значение рН более, чем до 4. Это связано с обна- руженным фактом, что в реальных условиях проведения процесса в соот- ветствии с предлагаемым способом при значениях рН > 4 начинает те- ряться часть извлеченного алюминия вследствие соосаждения его гидро- ксида с гидроксидом железа. Осуществление упаривания одновременно с повышением значения рН повышает эффективность выделения из раствора гидроксида железа. In this case, an increase in the pH of the solution takes place. It is not advisable to increase the pH value to more than 4. This is due to the discovered fact that in real conditions of the process, in accordance with the proposed method, at pH> 4, some of the extracted aluminum begins to lose due to the coprecipitation of its hydroxide with iron hydroxide. The implementation of evaporation simultaneously with an increase in pH increases the efficiency of separation of iron hydroxide from the solution.

Предпочтительно проводить указанную очистку от железа в присут- ствии флокулянта на основе полиакриламида, что способствует агрегиро- ванию частиц и улучшению их отделения. Указанную выше очистку промывных вод (или маточного раствора квасцов и промывных вод) от железа ведут до достижения в предвари- тельно очищенном маточном растворе соотношения массовых концен- траций алюминия и железа не менее 10: 1. При меньших соотношениях в ходе дальнейшей переработки предварительно очищенного маточного раствора необходимо в него вводить слишком много восстановителя по отношению к массе получаемого конечного продукта, что делает процесс неэкономичным . It is preferable to carry out the indicated purification from iron in the presence of a polyacrylamide-based flocculant, which contributes to the aggregation of particles and the improvement of their separation. The aforementioned purification of wash water (or alum mother liquor and wash water) from iron is carried out until the ratio of the mass concentrations of aluminum and iron in the preliminary purified mother liquor is at least 10: 1. At lower ratios during the further processing of the previously purified mother liquor the solution must be introduced into it too much reducing agent in relation to the mass of the resulting final product, which makes the process uneconomical.

На стадии очистки при переработке предварительно очищенного ма- точного раствора операцию восстановления содержащегося в этом рас- творе железа до двухвалентного состояния проводят с использованием в качестве восстановителя сульфита аммония, или сернистого газа, или по- рошка металлического алюминия. Использование таких восстановителей предпочтительно, так как не приводит к нежелательному образованию компонентов, не присутствующих в указанном растворе. At the stage of purification during processing of the pre-purified mother liquor, the operation of reducing the iron contained in this solution to a divalent state is carried out using ammonium sulfite or sulfur dioxide or a metal aluminum powder as a reducing agent. The use of such reducing agents is preferable since it does not lead to undesirable formation of components not present in said solution.

Восстановление осуществляется для предотвращения образования железоаммонийных квасцов, сокристаллизующихся с алюмоаммонийны- ми квасцами. Recovery is carried out to prevent the formation of iron-ammonium alum co-crystallizing with aluminum-ammonium alum.

При соотношении в очищенном от примесей железа растворе квас- цов, полученном в результате переработки предварительно очищенного маточного раствора, массовых концентраций алюминия и железа менее 1500: 1 осуществляют дополнительную очистку этого раствора от железа, которую ведут до достижения или превышения указанного соотношения, используя метод молекулярной сорбции, или ионного обмена, или жид- кофазную или твердофазную экстракцию с применением сорбентов, ио- нитов или экстрагентов с селективными к железу функциональными группами. When the ratio in the solution of alum purified from iron impurities obtained by processing the pre-purified mother liquor, the mass concentrations of aluminum and iron is less than 1500: 1, an additional purification of this solution from iron is carried out, which is carried out until the specified ratio is reached or exceeded using the molecular method sorption, or ion exchange, or liquid-phase or solid-phase extraction using sorbents, filaments or extractants with functional groups selective for iron.

Данное условие связано с тем, что осаждение гидроксида алюминия целесообразно проводить из глубоко очищенного раствора. Именно при указанном соотношении достигается содержание примеси оксида железа в глиноземе, который в дальнейшем будет получен из гидроксида алюми- ния, не большее, чем 0,05%, что соответствует стандартам на металлурги- ческий глинозем. This condition is due to the fact that the precipitation of aluminum hydroxide, it is advisable to carry out from a deeply purified solution. It is with this ratio that the content of the iron oxide impurity in alumina is achieved, which will be further obtained from aluminum hydroxide, not more than 0.05%, which corresponds to the standards for metallurgical alumina.

Выделение серной кислоты из предварительно очищенного маточ- ного раствора, полученного на стадии очистки при переработке этого рас- твора после отделения от него кристаллов алюмоаммонийных квасцов, наиболее целесообразно осуществлять посредством НьюКем-обработки с использованием в качестве колонны, заполненной сильноосновным анио- нитом в сульфатной форме, НьюКем-колонны (см. ниже), в которой не занятое указанным ионитом пространство заполнено органической жид- костью, не смешивающейся с водой и водными растворами. The separation of sulfuric acid from a pre-purified mother liquor obtained at the stage of purification during processing of this solution after separation of aluminum-alum crystals from it is most expedient to be carried out by means of NewChem treatment using, as a column, filled with strongly basic anionite in sulfate form NewKem columns (see below), in which the space not occupied by the indicated ion exchanger is filled with an organic liquid that is not miscible with water and aqueous solutions.

Получение твердого сульфата аммония может быть осуществлено, например, выпаркой раствора, полученного в результате объединения пропущенного через НьюКем-колонну переработанного предварительно очищенного маточного раствора квасцов, с остаточным раствором суль- фата аммония, полученным после отделения осажденного гидроксида алюминия. The preparation of solid ammonium sulfate can be carried out, for example, by evaporating a solution obtained by combining the processed pre-purified alum mother liquor passed through a NewCem column with the residual ammonium sulfate solution obtained after separation of the precipitated aluminum hydroxide.

При этом одновременно получают обессоленную конденсированную воду, которая в дальнейшем может быть использована в качестве чистой воды для смыва удержанной на анионите кислоты в НьюКем-колонне, а также для растворения кристаллов алюмоаммонийных квасцов, выделен- ных и отделенных от охлажденного после операции восстановления пред- варительно очищенного маточного раствора. At the same time, desalted condensed water is obtained, which can later be used as pure water for washing off the acid retained on the anion exchange resin in the NewKem column, as well as for dissolving the crystals of aluminum-ammonium alum. ny and separated from the pre-purified mother liquor cooled after the recovery operation.

Предлагаемый способ может быть дополнен стадией получения гли- нозема путем обезвоживания и прокаливания полупродукта в виде гидро- ксида алюминия, полученного на стадии отделения осажденного гидро- ксида алюминия. The proposed method can be supplemented with a stage for producing alumina by dehydration and calcination of an intermediate in the form of aluminum hydroxide obtained in the stage of separation of precipitated aluminum hydroxide.

Упомянутая выше НьюКем-обработка, названная так авторами предлагаемого изобретения (Khamizov, R.Kh., Krachak, A.N., Khamizov, S.Kh., Separation of ionic mixtures in columns with two liquid phases, Сорб- ционные и хроматографические процессы (Sorption and Chromatographic Processes), Т.14, j\°l, (2014), С. 14 - 23 [34]), аналогичная известной из па- тента РФ N°2434679 (опубл. 27.1 1.201 1, [35]), является разновидностью метода удерживания кислоты: Hatch MJ and Dillon JA, Acid retardation. A simple physical method of separation of strong acids from their salts. I&EC Process Design and Development. 2/4: 253 - 263 (1963) [36]. The above NewKem processing, so named by the authors of the proposed invention (Khamizov, R.Kh., Krachak, AN, Khamizov, S.Kh., Separation of ionic mixtures in columns with two liquid phases, Sorption and chromatographic processes (Sorption and Chromatographic Processes), T.14, j \ ° l, (2014), pp. 14-23 [34]), similar to the one known from RF patent N ° 2434679 (publ. 27.1 1.201 1, [35]), is A variation of the acid retention method: Hatch MJ and Dillon JA, Acid retardation. A simple physical method of separation of strong acids from their salts. I&EC Process Design and Development. 2/4: 253 - 263 (1963) [36].

Применительно к сульфатным средам суть ее состоит в том, что при пропускании концентрированных растворов смесей сульфатов и серной кислоты через нанопористые сорбенты, в том числе, гелевые сильноос- новные аниониты в сульфатной форме, мало гидратированные молекулы и ионные пары кислоты благодаря меньшим размерам задерживаются в порах, а сильно гидратированные ионные пары солей проходят через слой сорбента. Процесс проводится в циклическом режиме, каждый цикл со- стоит из стадий сорбции и десорбции. После "проскока" кислоты на ста- дии сорбции до определенного заданного уровня, десорбция удержанной на колонне чистой кислоты проводится просто водой. Ограничением ме- тода удерживания кислоты является то, что для эффективного разделения кислоты и солей необходимо, чтобы в сорбционной колонне практически не было свободного пространства между гранулами сорбента. Для этого в стандартном промышленном варианте метода используют сильно зажа- тые под большим давлением слои со "сплющенными" гранулами сорбента (патент США _V°4,673,507, опубл. 16.06.1987 [37]; Sheedy М, Recoflo ion exchange technology. Proceedings of the TMS Annual Meeting held in 1998 in San Antonio Texas (1998) [38]). Однако для смешанных коллоидных сис- тем и суспензий, которые образуются в ходе переработки железосодер- жащих растворов (при нейтрализации проходящего раствора при удержи- вании кислоты), такой подход не годится. В соответствии с НьюКем- технологией используются колонны, в которых сорбционный слой полно- стью залит органической жидкостью (например, деканолом, пеларгоновой кислотой), которая удерживается в колонне в ходе переработки смешан- ных растворов, содержащих кислоты и их соли. Операции с растворами разложения глиноземсодержащего сырья облегчаются, т.к.: а) перенасы- щенные растворы и коллоидные системы, содержащие соединения желе- за, стабилизируются в Нью ем-колоннах, и выпадение осадков происхо- дит за их пределами; б) пропускание перерабатываемых растворов (в от- личие от стандартного метода удерживания кислоты) ведется в направле- нии сверху вниз, и коллоидные частицы легче выносятся из колонны. As applied to sulfate media, its essence lies in the fact that when concentrated solutions of mixtures of sulfates and sulfuric acid are passed through nanoporous sorbents, including gel strongly basic anion exchangers in sulfate form, slightly hydrated molecules and ionic acid vapors are retained in the pores due to their smaller size. , and strongly hydrated ionic pairs of salts pass through a layer of sorbent. The process is carried out in a cyclic mode, each cycle consists of the stages of sorption and desorption. After the acid “slip” at the sorption stage to a certain predetermined level, the desorption of the pure acid retained on the column is carried out simply by water. A limitation of the acid retention method is that for efficient separation acids and salts it is necessary that in the sorption column there was practically no free space between the sorbent granules. To do this, in the standard industrial version of the method, layers strongly squeezed under high pressure are used with “flattened” sorbent granules (US patent _V ° 4,673,507, published June 16, 1987 [37]; Sheedy M, Recoflo ion exchange technology. Proceedings of the TMS Annual Meeting held in 1998 in San Antonio Texas (1998) [38]). However, for mixed colloidal systems and suspensions, which are formed during the processing of iron-containing solutions (when neutralizing the passing solution with acid retention), this approach is not suitable. According to NewCem technology, columns are used in which the sorption layer is completely filled with an organic liquid (for example, decanol, pelargonic acid), which is retained in the column during the processing of mixed solutions containing acids and their salts. Operations with decomposition solutions of alumina-containing raw materials are facilitated, because: a) supersaturated solutions and colloidal systems containing iron compounds are stabilized in New em columns, and precipitation occurs outside of them; b) the transmission of the processed solutions (unlike the standard method of acid retention) is carried out in the direction from top to bottom, and colloidal particles are more easily removed from the column.

Процессы мягкого гидролиза с выделением гидроксида железа, а также с отделением и возвратом кислоты в предлагаемом способе прохо- дят в соответствии с приведенными ниже уравнениями реакций. Они за- писаны для всех процессов, происходящих при переработке кислого ма- точного раствора, содержащего следующие компоненты: (NH4)2SO4, NH4HSO4, FeSO4 (после восстановления), NH4Fe(S04)2 (остатки железа (III) после восстановления), H2S04 и Н2О (остаточный алюминий в виде сульфатных комплексов не упоминается, так как алюмоаммонийные квас- цы мягкому гидролизу на анионите не подвергаются). The processes of mild hydrolysis with the release of iron hydroxide, as well as with the separation and return of acid in the proposed method, are carried out in accordance with the following reaction equations. They are recorded for all processes occurring during the processing of an acidic mother liquor containing the following components: (NH 4 ) 2 SO 4 , NH 4 HSO 4 , FeSO 4 (after reduction), NH 4 Fe (S0 4 ) 2 ( residues of iron (III) after reduction), H 2 S0 4 and H 2 O (residual aluminum in the form sulfate complexes are not mentioned, since aluminum-ammonium alum is not subject to mild hydrolysis on anion exchange resin).

Удерживание свободной кислоты, остающейся в кислом маточном растворе, направляемом на НьюКем-обработку (R - функциональная группа анионита): Retention of free acid remaining in the acidic mother liquor sent to the NewKem-treatment (R is the functional group of anion exchange resin):

[R-SO4-H2O] + H2S04 = [R-SO4 -H2S04] + Н20 (8) [R-SO 4 -H 2 O] + H 2 S0 4 = [R-SO 4 -H 2 S0 4 ] + H 2 0 (8)

Удерживание кислоты в процессе гидролиза остатков сульфатного ком- плекса железа (III), содержащихся в исходном маточном растворе, с вы- падением гидроксида железа в фильтрате после НьюКем-колонны: [R-SO4 - -H2O] + NH4Fe(SO4)2 12H20 = Acid retention during hydrolysis of the residues of the sulfate complex of iron (III) contained in the initial mother liquor with the precipitation of iron hydroxide in the filtrate after the NewKem column: [R-SO 4 - -H 2 O] + NH 4 Fe ( SO 4 ) 2 12H 2 0 =

= Fe(OH)3| + NH4HS04 + [R-SO4- · H2SO4] + 10 H2O (9) = Fe (OH) 3 | + NH 4 HS0 4 + [R-SO 4 - · H 2 SO 4 ] + 10 H 2 O (9)

Удерживание кислоты в процессе гидролиза восстановленного сульфат железа (И) с получением гидроксида железа в фильтрате и последующим окислением его кислородом воздуха с выпадением гидроксида железа (II) этом фильтрате: The acid retention during the hydrolysis of reduced iron sulfate (I) to produce iron hydroxide in the filtrate and its subsequent oxidation with atmospheric oxygen with the precipitation of iron (II) hydroxide in this filtrate:

2[R-SO4- · Н2О] +2FeS04 + 2Н2О = 2Fe(OH)2+ 2[R-SO4" ·

Figure imgf000031_0001
(10) 2 [R-SO 4 - · Н 2 О] + 2FeS0 4 + 2Н 2 О = 2Fe (OH) 2 + 2 [R-SO 4
Figure imgf000031_0001
(10)

2Fe(OH)2+ H2O + Уг 02 = 2Fe(OH)3| (1 1) 2Fe (OH) 2 + H 2 O + Vg 0 2 = 2Fe (OH) 3 | (eleven)

Смыв (десорбция) раствора серной кислоты, удержанной в соответствии с реакциями (8) - (10) для возврата ее в голову кругового процесса: 4[R-S04 - H2SO4] + 4H20 = 4[R-S04 - H20] + 4H2S04 ( 12) Взаимодействие серной кислоты с сульфатом аммония в остаточном рас- творе, направляемом на выделение и переработку сульфата аммония: Flushing (desorption) of a solution of sulfuric acid retained in accordance with reactions (8) - (10) to return it to the head of a circular process: 4 [R-S0 4 - H 2 SO 4 ] + 4H 2 0 = 4 [R-S0 4 - H 2 0] + 4H 2 S0 4 (12) The interaction of sulfuric acid with ammonium sulfate in a residual solution aimed at the separation and processing of ammonium sulfate:

4H2SO4 + 4(NH4)2SO4 = 8NH4HS04 ( 13) 4H 2 SO 4 + 4 (NH 4 ) 2 SO 4 = 8NH 4 HS0 4 (13)

Суммарная реакция с учетом процессов по (8) - (13): H2SO4 + NH4Fe(SO4)2 '12H2O + 2FeSO4 + 4(NH4)2SO4 + ιΛ02 = The total reaction, taking into account the processes in (8) - (13): H 2 SO 4 + NH 4 Fe (SO 4 ) 2 ' 12H 2 O + 2FeSO 4 + 4 (NH 4 ) 2 SO 4 + ι Λ0 2 =

= 3Fe(OH)3| + 9NH4 HSO4 + 4H20 ( 14) = 3Fe (OH) 3 | + 9NH 4 HSO 4 + 4H 2 0 (14)

Еще один важный эффект, следующий из записанных выше уравне- ний реакций и используемый в предлагаемом способе, состоит в том, что кислота, возвращаемая в круговой процесс, позволяет регенерировать гидросульфат аммония (в мягких условиях, без использования термиче- ского разложения) из существенной части остаточного сульфата аммония. При этом количество гидросульфата аммония эквивалентно количеству соединений железа, вовлекаемых в процесс мягкого гидролиза. Наконец, в способе по первому предлагаемому изобретению исполь- зуется еще одно преимущество сопряжения с НьюКем-технологией удер- живания кислоты, а именно восстановление трехвалентного железа до двухвалентного состояния в объединенном растворе перед осаждением и отделением алюмоаммонийных квасцов. Такое восстановление позволяет проводить процессы, описываемые уравнениями (10) и (1 1), при проведе- нии которых существенно уменьшается вероятность осаждения гидрокси- да железа (III) в сорбционной колонне. Второе предлагаемое изобретение, относящееся к способу вскры- тия глиноземсодержащего сырья при его переработке, направлено на дос- тижение технического результата, заключающегося в возможности вскрытия любого алюминийсодержащего сырья без его высокотемпера- турной (200°С и выше) обработки с повышением степени разложения и извлечения соединений алюминия. Another important effect following from the above reaction equations and used in the proposed method is that the acid returned to the circular process allows the regeneration of ammonium hydrosulfate (under mild conditions, without the use of thermal decomposition) from a substantial part residual ammonium sulfate. The amount of ammonium hydrosulfate is equivalent to the number of iron compounds involved in the process of soft hydrolysis. Finally, the method according to the first proposed invention takes advantage of the conjugation with NewKem acid retention technology, namely, the reduction of ferric iron to a divalent state in the combined solution before precipitation and separation of aluminum-ammonium alum. Such reduction allows one to carry out the processes described by equations (10) and (1 1), during which the probability of deposition of iron (III) hydroxide in the sorption column is significantly reduced. The second proposed invention, related to the method of opening alumina-containing raw materials during processing, is aimed at achieving a technical result, which consists in the possibility of opening any aluminum-containing raw materials without high-temperature (200 ° C and above) processing with an increase in the degree of decomposition and extraction aluminum compounds.

Предлагаемый способ вскрытия глиноземсодержащего сырья, как и наиболее близкий к нему известный способ вскрытия по патентам [29] М.Бюхнера, включает приготовление и нагрев раствора-реагента, содер- жащего гидросульфат аммония, разложение глиноземсодержащего сырья этим раствором с получением пульпы в виде раствора алюмоаммонийных и других квасцов вместе с твердыми остатками разложения и разделение пульпы на твердую и жидкую фазы с получением неразложившихся твер- дых остатков и маточного раствора квасцов. The proposed method for opening alumina-containing raw materials, as well as the closest known opening method according to patents [29] by M. Buchner, involves the preparation and heating of a reagent solution containing ammonium hydrosulfate, the decomposition of alumina-containing raw materials with this solution to obtain pulp in the form of a solution of aluminum-ammonium and other alum together with solid decomposition residues and separation of the pulp into solid and liquid phases to obtain undecomposed solid residues and alum mother liquor.

Для достижения названного выше технического результата в способе вскрытия по предлагаемому изобретению, в отличие от наиболее близко- го к нему известного способа, при приготовлении раствора-реагента в по- следний добавляют серную кислоту, а при указанном разделении пульпы на твердую и жидкую фазы осуществляют промывку неразложившихся твердых остатков водой и раздельно собирают маточный раствор квасцов и промывные воды в качестве растворов для последующего извлечения их них соединений алюминия.  To achieve the above technical result in the opening method according to the invention, in contrast to the closest known method, in the preparation of the reagent solution, sulfuric acid is added to the latter, and with the indicated separation of the pulp into solid and liquid phases, they are washed undecomposed solid residues with water and separately collect the alum mother liquor and wash water as solutions for the subsequent extraction of aluminum compounds from them.

Предусматриваемое предлагаемым изобретением разложение глино- земсодержащего сырья раствором гидросульфата аммония с добавлением серной кислоты приводит к тому, что процесс становится универсальным, позволяющим наряду с алюмосиликатами осуществлять вскрытие трудно разлагаемого глиноземсодержащего сырья, например, бокситов и даже красных шламов - отходов после переработки бокситов. Являясь более эффективным, раствор-реагент по предлагаемому способу позволяет раз- лагать при меньших температурах также и легко разлагаемое сырье, на- пример, такие алюмосиликаты, как нефелин, т.е. способ становится уни- версальным, а использование описанных приемов при разделении полу- чаемой пульпы увеличивает, в конечном счете, степень извлечения со- единений алюминия. The decomposition of the alumina-containing raw material by the invention proposed by the solution of ammonium hydrosulfate with the addition of sulfuric acid leads to the fact that the process becomes universal, allowing, along with aluminosilicates, the opening of difficultly decomposed alumina-containing raw materials, for example, bauxites and even red mud - waste after bauxite processing. Being more effective, the reagent solution according to the proposed method allows to decompose easily decomposable raw materials at lower temperatures, for example, aluminosilicates such as nepheline, i.e. the method becomes universal, and the use of the described techniques when separating the resulting pulp increases, ultimately, the degree of extraction of aluminum compounds.

Этот эффект проявляется уже при концентрации кислоты порядка 0,05% и менее, в том числе на уровне погрешности определения. Вначале с ростом её концентрации в пределах нескольких процентов процесс раз- ложения сырья идет с большей интенсивностью, однако в дальнейшем рост интенсивности замедляется, а использовать концентрацию более 25% нецелесообразно, т.к. это не приводит к дальнейшему ускорению или повышению степени разложения, но усложняет технологический процесс и требует более дорогого оборудования. This effect is already apparent when the acid concentration is about 0.05% or less, including at the level of determination error. Initially, with an increase in its concentration within a few percent, the process of decomposition of raw materials proceeds with greater intensity, however, in the future, the growth in intensity slows down, and using a concentration of more than 25% is inappropriate. this does not lead to further acceleration or increase the degree of decomposition, but complicates the process and requires more expensive equipment.

В предлагаемом способе с применением раствора-реагента, содер- жащего несколько процентов серной кислоты, даже при разложении бок- ситов с практически одинаковым содержанием (по массе) алюминия и железа, маточный раствор квасцов, получаемый после разделения пуль- пы, оказывается обогащенным по алюминию более, чем на порядок, по отношению к железу. Оказывается также, что соизмеримые концентрации алюминия и железа получаются в промывных водах, которые при раз- дельном их сборе в дальнейшем можно перерабатывать отдельно. In the proposed method using a reagent solution containing several percent sulfuric acid, even when decomposing bauxite with almost the same content (by weight) of aluminum and iron, the alum mother liquor obtained after separation of the pulp is enriched in aluminum more than an order of magnitude with respect to iron. It also turns out that commensurate concentrations of aluminum and iron are obtained in the wash water, which, if separated separately, can be processed separately in the future.

При приготовлении раствора-реагента нецелесообразно использо- вать концентрацию гидросульфата аммония в растворе-реагенте менее 5%, так как при такой концентрации практически не происходит раз ложе- ние даже легко разлагаемого сырья, например, такого, как нефелин. Вме- сте с тем нецелесообразно приготовление раствора-реагента с содержани- ем в нем гидросульфата аммония более 65% по массе, так как при этом трудно удержать алюмокалиевые квасцы в растворе после разложения даже при температуре, близкой к 100°С. Квасцы выделяются в твердом виде и попадают в состав неразложившегося остатка, что ведет к потерям алюминия. In the preparation of the reagent solution, it is impractical to use a concentration of ammonium hydrosulfate in the reagent solution of less than 5%, since at such a concentration practically does not occur once even easily decomposable raw materials, for example, such as nepheline. At the same time, it is not practical to prepare a reagent solution with an ammonium hydrosulfate content of more than 65% by weight, since it is difficult to keep alum-potassium alum in solution after decomposition even at a temperature close to 100 ° C. Alum is released in solid form and falls into the composition of the undecomposed residue, which leads to loss of aluminum.

Серную кислоту целесообразно добавлять в раствор-реагент до дос- тижения ее массовой концентрации от 1 до 5%. Как уже пояснялось выше, в этих пределах с ростом концентрации процесс разложения сырья идет с большей интенсивностью. Дальнейшее же увеличение содержания кисло- ты слабо влияет на интенсивность разложения и нецелесообразно, т.к. ве- дет к увеличению ее расхода и необходимости переработки большей мас- сы раствора-реагента. При осуществлении предлагаемого способа вскрытия поддерживают температуру в пределах 75 180°С. При температуре ниже 75°С алюмо- аммонийные квасцы выпадают в осадок, что не позволяет правильно вес- ти технологический процесс. С ростом температуры увеличивается ин- тенсивность разложения, однако повышение температуры более, чем до 180°С, ведет к дополнительным затратам, которые не компенсируются со- кращением продолжительности разложения. Выбор температурного ре- жима определяет аппаратурное оформление способа, например, при тем- пературе выше 100°С используется автоклавное или микроволновое обо- рудование. При указанных выше условиях продолжительность разложения со- ставляет 2 5 часов. Предпочтительно использовать соотношение масс раствора-реагента и подлежащего вскрытию сырья не меньше, чем 3: 1. Это связано с тем, что для осуществления эффективного процесса разложения необходимо, чтобы массовое количество компонентов раствора-реагента было больше, чем суммарное массовое количество компонентов сырья, с которыми проходят реакции взаимодействия при разложении. Даже если предполо- жить, что такое сырье содержит глинозем практически без примесей ок- сида железа, указанное соотношение следовало бы применять к сырью с содержанием не более 15% глинозема. Меньшим соотношениям соответ- ствовали бы некондиционные виды сырья с меньшим содержанием гли- нозема. По этой же причине нет смысла применять соотношение большее, чем 10: 1. Даже при суммарном содержании оксидов алюминия и железа, близком к 100%, такое соотношение уже обеспечивает избыток компо- нентов раствора-реагента в эквивалентном исчислении. Разделение пульпы на жидкую и твердую фазы (маточный раствор квасцов и неразложившиеся твердые остатки) может быть осуществлено известными методами, такими, как фильтрация, центрифугирование, де- кантация, которые эквивалентны с точки зрения влияния на возможность достижения технического результата, являющегося целью предлагаемого способа вскрытия глиноземсодержащего сырья. It is advisable to add sulfuric acid to the reagent solution until its mass concentration reaches from 1 to 5%. As already explained above, within these limits, with an increase in concentration, the process of decomposition of raw materials proceeds with greater intensity. A further increase in the acid content weakly affects the rate of decomposition and is inappropriate, because leads to an increase in its consumption and the need to process a larger mass of reagent solution. In the implementation of the proposed opening method, the temperature is maintained within 75 180 ° C. At temperatures below 75 ° C, aluminum-ammonium alum precipitates, which does not allow the process to be properly weighted. With an increase in temperature, the decomposition rate increases, however, an increase in temperature by more than 180 ° С leads to additional costs, which are not compensated by a decrease in the decomposition time. The choice of temperature mode determines the instrument design of the method, for example, at temperatures above 100 ° C, autoclave or microwave equipment is used. Under the above conditions, the decomposition takes 2–5 hours. It is preferable to use the ratio of the masses of the reagent solution and the raw material to be opened not less than 3: 1. This is due to the fact that for the implementation of an effective decomposition process it is necessary that the mass amount of the components of the reagent solution is greater than the total mass quantity of the components of the raw material, s which undergo reaction reactions during decomposition. Even assuming that such a feed contains alumina with virtually no impurities of iron oxide, this ratio should be applied to feed with a content of not more than 15% alumina. Substandard types of raw materials with a lower alumina content would correspond to lower ratios. For the same reason, it makes no sense to apply a ratio greater than 10: 1. Even with a total content of aluminum and iron oxides close to 100%, this ratio already provides an excess of components of the reagent solution in equivalent terms. Separation of pulp into liquid and solid phases (alum mother liquor and undecomposed solid residues) can be carried out by known methods, such as filtration, centrifugation, decantation, which are equivalent in terms of influence on the possibility of achieving a technical result, which is the aim of the proposed opening method alumina-containing raw materials.

Краткое описание фигур чертежей Brief Description of the Drawings

Предлагаемые изобретения иллюстрируются схемами фиг. 1 - 6 и приводимыми ниже примерами. The invention is illustrated by the diagrams of FIG. 1 to 6 and the following examples.

Схема, представленная в виде нескольких частей на фиг. 1 - 4, пока- зывает последовательность и взаимосвязь операций способа по первому из предлагаемых изобретений, относящемуся к способу переработки гли- ноземсодержащего сырья, без использования признаков, характеризую- щих этот способ в частных случаях его осуществления. The circuit shown in several parts in FIG. 1 to 4, shows the sequence and relationship of the operations of the method according to the first of the proposed inventions related to the method of processing gly- nosem-containing raw materials, without the use of signs characterizing this method in particular cases of its implementation.

Схема, представленная в виде двух частей на фиг. 5 и фиг. 6, иллю- стрирует в упрощенном виде промышленный технологический процесс переработки глиноземсодержащего сырья по тому же способу. The circuit shown in two parts in FIG. 5 and FIG. 6 illustrates, in a simplified form, an industrial process for processing alumina-containing raw materials by the same method.

Примеры тоже иллюстрируют способ переработки глиноземсодер- жащего сырья в целом с использованием ряда признаков, являющихся предпочтительными в различных частных случаях осуществления спосо- ба, и отражают несколько возможных комбинаций таких признаков. Соответствующие части названных выше схем и примеры иллюст- рируют способ по второму из предлагаемых изобретений, поскольку он является частью способа по первому изобретению. Так, второму изобре- тению соответствуют фиг. 1, блоки 1 - 3, фиг. 5, п.п. "А", "Б" и подпункт 1 пункта "В" примера 1, а также примеры 4, 5, 36 в части, соответствую- щей указанным пунктам примера 1, и таблица к примерам 6 - 35. The examples also illustrate a method for processing alumina-containing raw materials in general using a number of features that are preferred in various particular cases of the method, and reflect several possible combinations of such features. The corresponding parts of the above schemes and examples illustrate the method of the second of the proposed inventions, since it is part of the method of the first invention. Thus, the second invention corresponds to FIG. 1, blocks 1 to 3, FIG. 5, p.p. "A", "B" and subparagraph 1 of paragraph "C" of example 1, as well as examples 4, 5, 36 in the part corresponding to the indicated paragraphs of example 1, and the table to examples 6 - 35.

Варианты осуществления изобретенияEmbodiments of the invention

На схеме, приведенной на фиг. 1 - фиг. 4, графически представлены признаки способа переработки глиноземсодержащего сырья с использо- ванием формулировок, иногда сокращенных, но близких к тем, которые были использованы выше при раскрытии сущности этого изобретения. При этом отличительным признакам соответствуют блоки со скруглен- ными углами. Части схемы по фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3, фиг. 4 снабжены метками А, В, С, D, Е, F, G, Н, показывающими, как эти части соединены друг с другом. В приводимых ниже пояснениях к схеме, приведенной на фиг. 5 и фиг. 6, отражающей промышленный процесс, используются термины, специфичные для такого назначения этой схемы, ориентированной на специалиста-технолога, и поэтому в некоторых случаях несколько отли- чающиеся от буквального названий стадий и операций, использованных при раскрытии сущности данного изобретения. Этой же причиной обу- словлена и последовательность изложения. In the circuit of FIG. 1 - FIG. 4, the features of a method for processing alumina-containing raw materials are graphically presented using formulations, sometimes abbreviated, but close to those that were used above to reveal the essence of this invention. Moreover, distinctive features correspond to blocks with rounded corners. Parts of the circuit of FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, FIG. 4 are labeled A, B, C, D, E, F, G, H, showing how these parts are connected to each other. In the explanations below to the circuit shown in FIG. 5 and FIG. 6, reflecting the industrial process, terms are used that are specific for this purpose of this scheme, aimed at a specialist technologist, and therefore, in some cases, slightly different from the literal names of the stages and operations used to disclose the essence of the present invention. The same reason is due to the sequence of presentation.

Части схемы по фиг. 5, фиг. 6 снабжены метками К, L, М, N, Р, пока- зывающими, как эти части соединены друг с другом. На данной схеме по- казан замкнутый круговой процесс переработки глиноземсодержащего сырья, в котором для приготовления раствора-реагента используют часть обессоленной воды, получаемой на конечных этапах процесса, а именно, на стадии получения твердого сульфата аммония (блок 8). Кроме того, используют промывные воды, получаемые после выделения гидроксида алюминия из очищенного от примесей железа раствора квасцов при его аммонизации (блок 7; на схеме они показаны как "промывные воды 2"). Parts of the circuit of FIG. 5, FIG. 6 are labeled K, L, M, N, P, showing how these parts are connected to each other. This diagram shows a closed circular process of processing alumina-containing raw materials, in which part of desalted water obtained at the final stages of the process, namely, at the stage of production of solid ammonium sulfate, is used to prepare the reagent solution (block 8). In addition, wash water is used that is obtained after the separation of aluminum hydroxide from an alum solution purified from iron impurities during its ammonization (block 7; in the diagram they are shown as “wash water 2”).

Для получения раствора-реагента также используют твердый гидро- сульфат аммония, получаемый в круговом процессе после операции вы- деления и термического разложения твердого сульфата аммония (блок 9). Кроме того, при приготовлении раствора-реагента частично используют кислоту, возвращаемую со стадии НьюКем-обработки (блок 1 1), и час- тично - свежую порцию технической серной кислоты. Solid ammonium hydrosulfate obtained in a circular process after the operation of isolation and thermal decomposition of solid ammonium sulfate is also used to obtain a reagent solution (block 9). In addition, in the preparation of the reagent solution, partially used is the acid returned from the NewKem treatment step (block 1 1), and partly a fresh portion of technical sulfuric acid.

Полученный раствор-реагент нагревают (блок 1) и в горячем виде смешивают с размолотым глиноземсо держащим сырьем. В ходе разложе- ния (блок 2) в течение 2 5 часов смесь выдерживают в горячем состоя- нии в негерметичном (открытом) реакторе или автоклаве (в зависимости U2015/000601 The resulting reagent solution is heated (block 1) and hot mixed with ground alumina-containing raw materials. During decomposition (block 2) for 2 5 hours the mixture is kept hot in an unpressurized (open) reactor or autoclave (depending U2015 / 000601

37 от типа перерабатываемого сырья). Суспензию после разложения разде- ляют (блок 3), например, с использованием фильтр-прессов или вакуум- ных фильтров, с получением первичного горячего фильтрата (маточного раствора квасцов, отделенного от твердых остатков разложения). Затем фильтры с указанными остатками промывают горячей водой (например, технической умягченной водой) с получением промывных вод. 37 on the type of processed raw materials). The suspension after decomposition is separated (block 3), for example, using filter presses or vacuum filters to obtain a primary hot filtrate (alum mother liquor separated from solid decomposition residues). Then the filters with the indicated residues are washed with hot water (for example, technical softened water) to obtain wash water.

Промывные воды подвергают упариванию и частичной аммониза- ции (блок 4) для превращения кислого раствора в слабокислый раствор с целью осаждения и отделения гидроксида железа, например, фильтраци- ей. The washings are evaporated and partially ammoniated (block 4) to convert the acidic solution into a slightly acidic solution to precipitate and separate iron hydroxide, for example, by filtration.

Остаток промывных вод после фильтрации (в горячем виде) объеди- няют с горячим первичным фильтратом с получением объединенного фильтрата (предварительно очищенного маточного раствора), в который вводят восстановитель, например, сульфит аммония (блок 5). Полученный раствор после восстановления охлаждают с целью кристаллизации алю- моаммонийных квасцов, кристаллы отделяют от кислого предварительно очищенного маточного раствора фильтрацией (при необходимости, про- мывают холодным концентрированным раствором сульфата аммония, как это показано ниже в примере 1 , но не показано здесь на схеме), затем кри- сталлы растворяют в обессоленной воде с получением очищенного от примесей железа раствора квасцов, на схеме кратко названного вторич- ным раствором (блок 6). The filtration residue (hot) after filtration is combined with the hot primary filtrate to obtain a combined filtrate (pre-purified mother liquor) into which a reducing agent, for example, ammonium sulfite, is introduced (block 5). After reduction, the resulting solution is cooled to crystallize aluminum-ammonium alum, the crystals are separated from the acidic pre-purified mother liquor by filtration (if necessary, washed with a cold concentrated solution of ammonium sulfate, as shown in Example 1 below, but not shown in the diagram here) , then the crystals are dissolved in demineralized water to obtain an alum solution purified from iron impurities, which is briefly called a secondary solution in the scheme (block 6).

Вторичный раствор подвергают аммонизации (блок 7) с использова- нием аммиака, получаемого на последних стадиях процесса при термиче- ском разложении полученного до этого твердого сульфата аммония (блок 9). При этом выделяется чистый гидроксид алюминия, который отфильт- ровывают от остаточного раствора сульфата аммония и промывают на фильтре обессоленной водой (блок 7). The secondary solution is subjected to ammonization (block 7) using ammonia obtained in the last stages of the process by thermal decomposition of the solid ammonium sulfate obtained previously (block 9). In this case, pure aluminum hydroxide is released, which is filtered washed from the residual solution of ammonium sulfate and washed on the filter with demineralized water (block 7).

Промытый гидроксид алюминия направляют на сушку и прокалива- ние (кальцинацию) (блок 1 1) с получением металлургического глинозема. (При необходимости, вторичный раствор подвергают более глубокой очистке от железа методами сорбции или экстракции; на схеме не показа- но). The washed aluminum hydroxide is sent for drying and calcination (calcination) (block 1 1) to obtain metallurgical alumina. (If necessary, the secondary solution is subjected to deeper purification from iron by sorption or extraction methods; not shown in the diagram).

Кислый маточный раствор, от которого отделены кристаллы квасцов (блок 5), подвергают НьюКем-обработке (блок 10). Получаемый в каждом цикле такой обработки раствор серной кислоты возвращают в голову про- цесса на стадию приготовления раствора реагента (блок 1), а НьюКем- фильтрат - раствор без кислоты выдерживают для осаждения гидроксида железа (при необходимости окисляют кислородом воздуха, что на схеме не показано), отделяют указанный гидроксид, а полученный раствор объ- единяют (блок 8) с остаточным раствором сульфата аммония. The acidic mother liquor, from which the alum crystals are separated (block 5), is subjected to NewKem processing (block 10). The sulfuric acid solution obtained in each cycle of this treatment is returned to the head of the process at the stage of preparation of the reagent solution (block 1), and NewChem-filtrate — the solution without acid, is maintained to precipitate iron hydroxide (if necessary, oxidized with atmospheric oxygen, which is not shown in the diagram) ), the indicated hydroxide is separated, and the resulting solution is combined (block 8) with the residual solution of ammonium sulfate.

Объединенный раствор подвергают выпарке и кристаллизации сульфата аммония (блок 8). Конденсат выпарки, а именно, обессоленную воду, используют на стадии вскрытия при приготовлении раствора- реагента (блок 1), для растворения отделенных от маточного раствора чистых алюмоаммонийных квасцов (блок 6), промывки гидроксида алю- миния и десорбции (смыва) раствора кислоты на стадии НьюКем- обработки (блок 10) (при этом кубовый остаток рассола после кристалли- зации перерабатывают с добавлением извести и кристаллизацией сульфа- тов натрия и калия, как описано в примере 1, но не показано на схеме). Полученный сульфат аммония обезвоживают, например, центрифу- гированием и сушкой и подвергают термическому разложению (блок 9) с выделением аммиака, используемого для аммонизации (блок 7) очищен- ного от примесей железа раствора квасцов (вторичного раствора), а также гидросульфата аммония, направляемого в голову процесса на стадию вскрытия для приготовления раствора-реагента (блок 1). Блоки 1 - 3 на фиг. 5 соответствуют второму из предлагаемых изо- бретений, относящемуся к способу вскрытия глиноземодержащего сырья, заканчивающемуся раздельным сбором маточного раствора квасцов (на схеме - "первичный фильтрат") и промывных вод при разделении пульпы на жидкую и твердую фазы. Соответствующие операции представлены также на фиг. 1. The combined solution is subjected to evaporation and crystallization of ammonium sulfate (block 8). The condensate of the residue, namely demineralized water, is used at the opening stage during the preparation of the reagent solution (block 1), for dissolving pure aluminum-ammonium alum separated from the mother liquor (block 6), washing the aluminum hydroxide and desorbing (washing off) the acid solution to NewChem processing stages (block 10) (in this case, the brine residue after crystallization is processed with the addition of lime and crystallization of sodium and potassium sulfates, as described in example 1, but not shown in the diagram). The obtained ammonium sulfate is dehydrated, for example, by centrifugation and drying and is subjected to thermal decomposition (block 9) with the release of ammonia used for ammonization (block 7) of the alum solution (secondary solution) purified from iron impurities, as well as ammonium hydrosulfate, sent to the head of the process at the opening stage for the preparation of the reagent solution (block 1). Blocks 1 to 3 in FIG. 5 correspond to the second of the proposed inventions related to the method of opening alumina-containing raw materials, ending with separate collection of the alum mother liquor (“primary filtrate” in the diagram) and washing water when the pulp is separated into liquid and solid phases. Corresponding operations are also presented in FIG. one.

Пример 1 Example 1

А. С использованием химических реактивов квалификации "Ч" или промышленно выпускаемых химикатов квалификации "Техн.", готовят 200 г горячего раствора-реагента (75°С), содержащего 96 г гидросульфата аммония (59,4%), 4,3 г двойного сульфата алюминия и аммония и 1 г 94% технической серной кислоты (0, 47 % по чистой кислоте). (В первом тех- нологическом цикле используют умягченную водопроводную воду (61,7 мл). В последующих циклах частично используют промывную воду, по- лучаемую после промывки полупродукта - гидроксида алюминия на по- следних стадиях. См. далее, п. "К".)  A. Using chemical reagents of qualification “Ch” or industrially produced chemicals of qualification “Techn.”, 200 g of a hot reagent solution (75 ° C) containing 96 g of ammonium hydrosulfate (59.4%), 4.3 g of double aluminum and ammonium sulfate and 1 g of 94% technical sulfuric acid (0.47% pure acid). (In the first production cycle, softened tap water (61.7 ml) is used. In the subsequent cycles, the washing water obtained after washing the intermediate product, aluminum hydroxide in the last stages, is partially used. See below, point “K” .)

Б. Раствор-реагент заливают в реактор-автоклав, куда также добав- ляют 26,3 г Тиманского боксита, имеющего следующий состав (вес. %): B. The reagent solution is poured into the autoclave reactor, to which 26.3 g of Timan bauxite, which has the following composition (wt.%), Are also added:

А12О3 - 47,7; Fe2O3 - 28,3; Si02 - 8,0; ТЮ2 -2,8; К2О - 0,63; MgO - 0,39; Na2O - 0,23; P2O5 - 0,22; S03 - 0,2; CaO - 0, 17; MnO - 0,04; Cr203 - 0,04; V2O5 - 0,04; потери при прокаливании (111111), представляющие, в основном, воду - 1 1,25. В течение 3 часов проводят обработку суспензии в автоклаве при температуре 150°С; A1 2 O 3 - 47.7; Fe 2 O 3 - 28.3; Si0 2 - 8.0; TU 2 -2.8; K 2 O - 0.63; MgO - 0.39; Na 2 O - 0.23; P 2 O 5 - 0.22; S0 3 - 0.2; CaO - 0, 17; MnO 0.04; Cr 2 0 3 - 0.04; V 2 O 5 - 0.04; loss on ignition (111111), representing mainly water - 1 1.25. Within 3 hours, the suspension is treated in an autoclave at a temperature of 150 ° C;

В. 1) Полученную смесь подвергают вакуумной фильтрации в тер- мостатируемой воронке Бюхнера с водоструйным насосом при темпера- туре 95°С. При этом получают 131 г первичного фильтрата, в котором продолжают поддерживать температуру 95°С. Фильтр промывают 125 г (мл) горячей воды с температурой 95°С. При этом на фильтре остается осадок. Промывные воды упаривают в колбе с холодильником - конден- сатором до остаточного объема 60 мл. При этом собирают 65 мл (65 г) конденсата, который оставляют для использования в следующем цикле. B. 1) The resulting mixture is subjected to vacuum filtration in a Buchner thermostatic funnel with a water-jet pump at a temperature of 95 ° C. This gives 131 g of the primary filtrate, in which they continue to maintain a temperature of 95 ° C. The filter is washed with 125 g (ml) of hot water with a temperature of 95 ° C. In this case, sediment remains on the filter. The washings are evaporated in a flask with a condenser refrigerator to a residual volume of 60 ml. At the same time, 65 ml (65 g) of condensate are collected, which is left for use in the next cycle.

2) В остаточный объем промывных вод добавляют раствор аммиака до рН = 3 (всего добавляют 15 г 24% водного раствора аммиака, см. п. "Ж".), полученную суспензию фильтруют, не меняя фильтра с осадком, на воронке Бюхнера и получают объединенный осадок (осадок N°l) массой 19,2 г, содержащий нерастворенную часть бокситов, гидратированные ок- сиды железа, титана, ванадия, хрома и марганца, сульфат кальция (гипс), а также воду влажности. В результате указанной процедуры получают 77 г фильтрата обработанных промывных вод, который нагревают и объеди- няют с первичным фильтратом, в результате чего получают 208 г объеди- ненного фильтрата (фильтрата N°l). 2) An ammonia solution is added to the residual volume of the washings to pH = 3 (a total of 15 g of a 24% aqueous ammonia solution is added, see item "G"). The suspension obtained is filtered without changing the filter with the precipitate on a Buchner funnel and obtained a combined precipitate (precipitate N ° l) weighing 19.2 g, containing the undissolved part of bauxite, hydrated oxides of iron, titanium, vanadium, chromium and manganese, calcium sulfate (gypsum), and also moisture water. As a result of this procedure, 77 g of the filtrate of treated washings are obtained, which is heated and combined with the primary filtrate, whereby 208 g of a combined filtrate (filtrate N ° l) is obtained.

Г. В горячий фильтрат N°l добавляют 2 г 15% раствора сульфита аммония, и полученную смесь охлаждают до 20°С. При этом выпадают кристаллы алюминиевых квасцов, которые отделяют от маточного рас- твора фильтрованием на воронке Бюхнера с водоструйным насосом при комнатной температуре. Фильтрат кислого маточного раствора (фильтрат N°2, 97 г) направляют на следующую стадию переработки (см. след. п. "Д"). Полученные кристаллы промывают при температуре 20°С с исполь- зованием 200 г 42,1% раствора сульфата аммония, промывной раствор (или фильтрат N°4, 201 ,2 г) оставляют для использования на соответст- вующей стадии переработки (см. п. "Е"). Получают 1 1 1 г алюмокалиевых квасцов с влажностью 20% (88,9 г чистых квасцов). Полученные квасцы смешивают при нагревании (75°С) с 58 г конденсатной (обессоленной) воды и получают очищенный от примесей железа раствор квасцов. В ука- занный раствор добавляют 42 г 24 % раствора аммиака (см. п. "Ж"). По- лучают 220 г суспензии, содержащей гидроксид алюминия в растворе сульфата аммония. Суспензию фильтруют на воронке Бюхнера с водо- струйным насосом и получают фильтрат Ν°3 в количестве 200 г и осадок в количестве 19,13 г, содержащий гидроксид алюминия и влагу (20%). Фильтрат N°3 используют в качестве раствора для промывки кристаллов алюминиевых квасцов в последующем технологическом цикле. Осадок перерабатывают на следующих стадиях (см. п. "К"). G. In a hot filtrate N ° l add 2 g of a 15% solution of ammonium sulfite, and the resulting mixture is cooled to 20 ° C. In this case, crystals of aluminum alum precipitate, which are separated from the mother liquor by filtration on a Buchner funnel with a water-jet pump at room temperature. The acidic mother liquor filtrate (filtrate N ° 2, 97 g) is sent to the next processing stage (see next paragraph. "D"). The obtained crystals are washed at a temperature of 20 ° C using 200 g of a 42.1% solution of ammonium sulfate, the washing solution (or filtrate N ° 4, 201, 2 g) is left for use at the appropriate processing stage (see section "E"). Get 1 1 1 g of potassium alum with a moisture content of 20% (88.9 g of pure alum). The resulting alum is mixed with heating (75 ° C) with 58 g of condensate (demineralized) water and an alum solution purified from iron impurities is obtained. 42 g of a 24% ammonia solution are added to this solution (see paragraph "G"). 220 g of a suspension are obtained containing aluminum hydroxide in a solution of ammonium sulfate. The suspension is filtered on a Buchner funnel with a water-jet pump to obtain a filtrate of Ν ° 3 in an amount of 200 g and a precipitate in an amount of 19.13 g containing aluminum hydroxide and moisture (20%). The filtrate N ° 3 is used as a solution for washing crystals of aluminum alum in a subsequent process cycle. The precipitate is processed in the following stages (see paragraph "K").

Д. Фильтрат N°2 (кислый маточный раствор) в количестве 97 г, по- лученный в соответствии с п. "Г", пропускают через НьюКем-колонну с 45 мл сильноосновного анионита АВ-17х8 в сульфатной форме и с доде- каном, заполняющим свободное пространство. Скорость пропускания - 50 мл/ч. Из колонны выходит перенасыщенный нейтральный раствор гидроксидов железа (II) и (III). Для полного перевода через полученный фильтрат в течение 5 минут продувают воздух с использованием мини- компрессора (например, для аквариумов). Проводят фильтрацию полу- ченной слабой суспензии и отделяют влажный осадок массой 0,6 г, кото- рый представляет собой практический чистый гидроксид железа. Осадок направляют на сброс или переработку. При этом получают 95,5 г фильт- рата (фильтрата N°5), представляющего собой концентрированный рас- 0601 D. Filtrate N ° 2 (acidic mother liquor) in an amount of 97 g, obtained in accordance with paragraph “G”, is passed through a NewKem column with 45 ml of strongly basic anion exchanger AB-17x8 in sulfate form and with dodecan, filling the free space. The transmission rate is 50 ml / h. A supersaturated neutral solution of iron (II) and (III) hydroxides leaves the column. For a complete transfer through the filtrate, air is blown for 5 minutes using a mini-compressor (for example, for aquariums). The resulting weak suspension is filtered and a wet cake weighing 0.6 g is separated, which is practically pure iron hydroxide. Sludge is sent to discharge or processing. This gives 95.5 g of a filtrate (filtrate N ° 5), which is a concentrated solution 0601

42 твор сульфата аммония с примесью растворимых сульфатов магния, ка- лия и натрия. Фильтрат Ne5 сохраняют для использования на следующих стадиях процесса (см. следующий пункт "Е"). 42 a solution of ammonium sulfate mixed with soluble sulfates of magnesium, potassium and sodium. The Ne5 filtrate is stored for use in the following process steps (see next paragraph "E").

Е. Объединяют фильтраты: ΝΞ4 (СМ. П. "Г") и Ν°5 (см. п. "Д") и полу- чают объединенный раствор сульфата аммония, который подвергают кри- сталлизации до состояния влажного песка при упаривании этого раствора с использованием холодильника-конденсатора. Остаточный рассол в ко- личестве 1,8 г отсасывают на воронке Бюхнера с водоструйным насосом и получают влажный кристаллический сульфат аммония в количестве 138 г с влажностью 20%. Полученный конденсат (обессоленную воду) в коли- честве 1158,3 г делят на три части. Одну часть, а именно, 57,3 г исполь- зуют в следующем технологическом цикле на стадии осаждения алюми- ниевых квасцов в соответствии с п. "Г". Вторую часть (66 г) используют также в последующем цикле для приготовления различных технологиче- ских растворов в соответствии с пл. "В", "Г", "Ж" и "3", наконец, третью часть (35 г), используют в следующих циклах для приготовления раство- ра-реагента. E. The filtrates are combined: ΝΞ4 (SM. P. "G") and Ν ° 5 (see "D") and a combined solution of ammonium sulfate is obtained, which is crystallized to wet sand upon evaporation of this solution using a fridge-condenser. The residual brine in the amount of 1.8 g is sucked off on a Buchner funnel with a water-jet pump to obtain wet crystalline ammonium sulfate in an amount of 138 g with a moisture content of 20%. The resulting condensate (demineralized water) in an amount of 1158.3 g is divided into three parts. One part, namely, 57.3 g, is used in the next technological cycle at the stage of deposition of aluminum alum in accordance with paragraph “D”. The second part (66 g) is also used in the subsequent cycle for the preparation of various technological solutions in accordance with pl. “B”, “G”, “G” and “3”, finally, the third part (35 g) is used in the following cycles to prepare the reagent solution.

Ж. Кристаллический сульфат аммония сушат и прокаливают при 275°С с получением бисульфата аммония в количестве 96 г (с примесью сухих алюминиевых квасцов в количестве 4,2 г). Выделяющийся при этом аммиак пропускают через обессоленную (конденсатную) воду (52,8 г, на- чиная со второго цикла, возвращают со стадии кристаллизации сульфата аммония и выпарки в соответствии с п. "Е") и получают 57 г 24 % водного раствора аммиака, который используют в последующем технологическом цикле на различных стадиях: для доведения до рН=3 упаренного раствора при выделении основной части железа в соответствии с п. "В" (15 г) и для осаждения гидроксида алюминия в соответствии с п. "Г" (42 г). 3. Через НьюКем-колонну после удержания на ней кислоты в соот- ветствии с тем, как описано в п. "Д", пропускают 6,2 мл (6,2 г) конденсат- ной (или деионизованной ) воды в направлении сверху вниз с расходом 20 мл/ч. Получают 7,5 г 17,1% раствора серной кислоты, который направля- ют на стадию приготовления раствора - реагента в следующем техноло- гическом цикле в соответствии с п. "А". G. Crystalline ammonium sulfate is dried and calcined at 275 ° C to obtain ammonium bisulfate in an amount of 96 g (mixed with dry aluminum alum in an amount of 4.2 g). The ammonia released in this case is passed through demineralized (condensate) water (52.8 g, starting from the second cycle, returned from the crystallization stage of ammonium sulfate and evaporation in accordance with paragraph "E") and 57 g of a 24% aqueous ammonia solution are obtained , which is used in the subsequent technological cycle at various stages: to bring to a pH = 3 one stripped off solution during the separation of the main part of iron in accordance with paragraph "B" (15 g) and for the precipitation of aluminum hydroxide in accordance with paragraph "G" ( 42 g). 3. After retaining the acid on the NewCem column, as described in paragraph “D”, 6.2 ml (6.2 g) of condensate (or deionized) water are passed in from top to bottom with a flow rate of 20 ml / h. 7.5 g of a 17.1% sulfuric acid solution are obtained, which is sent to the stage of preparation of the reagent solution in the next process cycle in accordance with paragraph "A".

И. В остаточный рассол (1,8 г), полученный в соответствии с п. "Е", добавляют гидроксид кальция в количестве 0,4 г в виде 22,2% известково- го молока (1 ,8 г). Выделяющийся аммиак (0,2 г) направляют на стадию приготовления раствора-реагента в соответствии с п. "А" для использова- ния в следующем технологическом цикле. При этом получают 3,6 г сус- пензии, которую испаряют, и полученные осадки направляют на сброс или переработку. В результате выполнения данной операции получается 2,6 г осадка 20 % влажности, в состав которого входят гидроксиды магния и алюминия, а также гипс и сульфаты калия и магния. I. In the residual brine (1.8 g) obtained in accordance with paragraph “E”, calcium hydroxide in the amount of 0.4 g in the form of 22.2% of milk of lime (1.8 g) is added. The evolved ammonia (0.2 g) is sent to the stage of preparation of the reagent solution in accordance with paragraph “A” for use in the next process cycle. This gives 3.6 g of suspension, which is evaporated, and the resulting precipitates are sent for discharge or processing. As a result of this operation, 2.6 g of a precipitate of 20% moisture content are obtained, which includes magnesium and aluminum hydroxides, as well as gypsum and potassium and magnesium sulfates.

К. Влажный осадок гидроксида алюминия (19,13 г), полученный в соответствии с п. "Г", промывают на беззольном бумажном фильтре с ис- пользованием воронки Бюхнера с вакуумным насосом и 50 мл деионизо- ванной воды (или конденсата). Промывные воды (50 г) сохраняют для ис- пользования в следующем цикле для приготовления раствора-реагента в соответствии с п. "А" и, частично, для компенсации потерь при упарива- нии промывных растворов на стадии промывки осадка в соответствии с п. "В". Промытый осадок вместе с бумажным фильтром сушат в сушильном шкафу при температуре 120°С и прокаливают в муфельной печи при тем- пературе 970°С в течение 2 часов. Получают 10,02 г чистого оксида алю- миния, соответствующего по содержанию основных компонентов качест- 2015/000601 K. The wet precipitate of aluminum hydroxide (19.13 g) obtained in accordance with paragraph “G” is washed on an ashless paper filter using a Buchner funnel with a vacuum pump and 50 ml of deionized water (or condensate). Wash water (50 g) is stored for use in the next cycle for the preparation of the reagent solution in accordance with paragraph "A" and, in part, to compensate for losses during the evaporation of washing solutions at the stage of washing the precipitate in accordance with paragraph "AT". The washed precipitate, together with a paper filter, is dried in an oven at a temperature of 120 ° C and calcined in a muffle furnace at a temperature of 970 ° C for 2 hours. Obtain 10.02 g of pure aluminum oxide, corresponding to the content of the main components of quality 2015/000601

44 44

ву металлургического глинозема (ГО). При этом степень сквозного извле- чения глинозема составляет 80,01%. University of metallurgical alumina (GO). At the same time, the through recovery of alumina is 80.01%.

Л. Проводят следующий технологический цикл в соответствии с п.п. "А" - "К", за исключением того, что часть обессоленной воды (конденса- та), полученной в предыдущем цикле в соответствии с п. "Е", а именно, 35 г, направляют на получение раствора-реагента; еще часть, а именно, 66 г направляют: на промывку осадка после разложения боксита и фильтрации (5,3 г, см. п "В"); на приготовление раствора сульфита аммония (1,7 г, см. п "Г"); на приготовление водного раствора аммиака (52,8 г, см. п. "Ж"); для десорбции кислоты из НьюКем-колонны (6,2 г, см. п. "3"). Кроме то- го, промывные воды, полученные в предыдущем цикле на стадии про- мывки полупродукта - гидроксида алюминия в соответствии с п. "К", а именно, 50 г направляют: на промывку осадка после разложения боксита и фильтрации (19,7 г, см. п. "В"); на приготовление раствора реагента (28,9 г в соответствии с п. "А"); на приготовление известкового молока (1,4 г, в соответствии с п. "И"). L. Spend the next technological cycle in accordance with paragraph.n. “A” - “K”, except that part of the desalted water (condensate) obtained in the previous cycle in accordance with paragraph “E”, namely, 35 g, is sent to obtain a reagent solution; another part, namely, 66 g, is directed to: washing the precipitate after decomposition of bauxite and filtering (5.3 g, see paragraph "B"); on the preparation of a solution of ammonium sulfite (1.7 g, see p. "G"); on the preparation of an aqueous solution of ammonia (52.8 g, see paragraph "G"); for the desorption of acid from the NewKem column (6.2 g, see "3"). In addition, the washing water obtained in the previous cycle at the stage of washing the intermediate product - aluminum hydroxide in accordance with paragraph "K", namely, 50 g is directed to: washing the precipitate after decomposition of bauxite and filtration (19.7 g , see paragraph "B"); on the preparation of a reagent solution (28.9 g in accordance with paragraph "A"); for the preparation of milk of lime (1.4 g, in accordance with paragraph. And).

М. Проводят последующие технологические циклы в точном соот- ветствии с п. "Л". При том добиваются полностью замкнутого кругового процесса по основному реагенту - сульфату (и бисульфату) аммония. На получение в каждом цикле 10 г металлургического глинозема затрачива- ют: 2,63 г боксита (при степени извлечения алюминия 85% на стадии раз- ложения сырья и сквозного извлечения 80%); 1 г технической (94%) сер- ной кислоты; 0,3 г сульфита аммония; 0,4 г. технического гидроксида кальция; 1 1,7 мл умягченной водопроводной воды. Пример 2 M. Conduct subsequent technological cycles in exact accordance with paragraph. "L". Moreover, they achieve a completely closed circular process for the main reagent - ammonium sulfate (and bisulfate). For each cycle 10 g of metallurgical alumina is spent: 2.63 g of bauxite (with an aluminum recovery of 85% at the stage of raw material decomposition and 80% through extraction); 1 g of technical (94%) sulfuric acid; 0.3 g of ammonium sulfite; 0.4 g of technical calcium hydroxide; 1 1.7 ml of softened tap water. Example 2

Проводят процесс в соответствии с примером 1 за исключением то- го, что на стадии, описываемой п. "Г", в фильтрат Nsl добавляют 0,15 г алюминиевой стружки. На конечной стадии получают 7,15 г чистого оксида алюминия, со- ответствующего по содержанию основных компонентов качеству метал- лургического глинозема (ГО). При этом степень сквозного извлечения глинозема составляет 75 %.  The process is carried out in accordance with Example 1, except that in the step described in paragraph "D", 0.15 g of aluminum chips is added to the Nsl filtrate. At the final stage, 7.15 g of pure alumina is obtained, which corresponds to the quality of metallurgical alumina (GO) in the content of the main components. The degree of through extraction of alumina is 75%.

Пример 3 Example 3

Проводят процесс в соответствии с примером 1 за исключением то- го, что на стадии, описываемой в п. "Г", через фильтрат N°l пропускают 70 мл (0,2 г) сернистого газа при интенсивном перемешивании.  The process is carried out in accordance with Example 1, except that in the step described in paragraph "D", 70 ml (0.2 g) of sulfur dioxide are passed through filtrate N ° l with vigorous stirring.

На конечной стадии получают 7,05 г чистого оксида алюминия, со- ответствующего по содержанию основных компонентов качеству метал- лургического глинозема (Г0). При этом степень сквозного извлечения глинозема составляет 74 %. At the final stage, 7.05 g of pure alumina is obtained, which corresponds to the quality of metallurgical alumina (Г0) in the content of the main components. At the same time, the degree of through extraction of alumina is 74%.

Пример 4 Example 4

Проводят процесс в соответствии с примером 1 за исключением сле- дующих условий:  The process is carried out in accordance with example 1 with the exception of the following conditions:

- готовят 200 г раствора-реагента с содержанием 45% гидросульфата аммония и 1% серной кислоты;  - prepare 200 g of a reagent solution containing 45% ammonium hydrosulfate and 1% sulfuric acid;

- в качестве сырья используют 52 г каолиновой глины Кайчакского месторождения имеющего следующий состав (вес. %):  - 52 g of kaolin clay of the Kaychakskoye deposit having the following composition (wt.%) is used as raw material:

А1203 - 18,3; Fe203 - 2,7; Si02 - 64,2; Т 2 -1 ,7; 20 - 2,0; MgO - 0,81; Na2O - 2,1 ; P2O5 - 0,15; CaO - 0,87; MnO - 1,0; ППП - 7,0. - обработку сырья в процессе разложения ведут в течение 5 часов в открытом реакторе при температуре 98°С. A1 2 0 3 - 18.3; Fe 2 0 3 - 2.7; Si0 2 - 64.2; T 2 -1, 7; 2 0 - 2.0; MgO - 0.81; Na 2 O - 2.1; P 2 O 5 - 0.15; CaO - 0.87; MnO - 1.0; RFP - 7.0. - processing of raw materials in the decomposition process is carried out for 5 hours in an open reactor at a temperature of 98 ° C.

При разложения на стадии вскрытия достигают степени извлечения Upon decomposition at the autopsy stage, a degree of recovery is achieved.

82%. 82%.

На конечной стадии получают 7,42 г чистого оксида алюминия, со- ответствующего по содержанию основных компонентов качеству метал- лургического глинозема (ГОО). При этом степень сквозного извлечения глинозема составляет 78 %.  At the final stage, 7.42 g of pure alumina is obtained, which corresponds to the quality of metallurgical alumina (GOE) in the content of the main components. The degree of through extraction of alumina is 78%.

Пример 5 Example 5

Проводят процесс в соответствии с примером 1 за исключением сле- дующих условий:  The process is carried out in accordance with example 1 with the exception of the following conditions:

- готовят 200 г раствора-реагента с содержанием 45% гидросульфата аммония и 3% серной кислоты;  - prepare 200 g of a reagent solution containing 45% ammonium hydrosulfate and 3% sulfuric acid;

- в качестве сырья используют 35 г нефелинового концентрата Коль- ского месторождения имеющего следующий состав (вес. %):  - 35 g of nepheline concentrate of the Kola deposit having the following composition (wt.%) is used as raw material:

А12О3 - 28,0; Fe2O3 - 2,4; Si02 - 44; ТЮ2 - 0,55; К2О - 7,6; MgO - 0,45; Na2O - 12,1 ; Р205 - 0,17; СаО - 1 ,75; SrO - 0,1 1 ; МпО - 0,08; ППП - 1,5. A1 2 O 3 - 28.0; Fe 2 O 3 - 2.4; Si0 2 - 44; TU 2 - 0.55; K 2 O - 7.6; MgO - 0.45; Na 2 O - 12.1; P 2 0 5 - 0.17; CaO - 1, 75; SrO - 0.1 1; MnO - 0.08; RFP - 1.5.

- обработку сырья в процессе разложения ведут в течение 5 часов в открытом реакторе при температуре 98°С;  - processing of raw materials in the decomposition process is carried out for 5 hours in an open reactor at a temperature of 98 ° C;

При разложении на стадии вскрытия достигают степени извлеченияUpon decomposition at the autopsy stage, a degree of recovery is achieved.

96%. 96%

На конечной стадии получают 8,8 г чистого оксида алюминия, соот- ветствующего по содержанию основных компонентов качеству металлур- гического глинозема (Г00). При этом степень сквозного извлечения гли- нозема составляет 90 %. Примеры 6 - 35 At the final stage, 8.8 g of pure alumina is obtained, which corresponds to the quality of metallurgical alumina (G00) in the content of the main components. The degree of through extraction of alumina is 90%. Examples 6 to 35

Проводят разложение названных в предыдущих примерах трех ти- пов глиноземсодержащего сырья при разных температурах, но при сле- дующих одних и тех же условиях: содержание гидросульфата в растворе- реагенте 40%, серной кислоты 1%; Ж:Т = 10: 1, время разложения 3 часа. Затем для нефелинового концентрата и боксита проводят разложение в аналогичных условиях, но по методу М.Бюхнера (без добавления кислоты в раствор-реагент). Получают данные по степени извлечения алюминия из сырья, приведенные в таблице:  The decomposition of the three types of alumina-containing raw materials mentioned in the previous examples is carried out at different temperatures, but under the same conditions: the hydrosulfate content in the reagent solution is 40%, sulfuric acid 1%; W: T = 10: 1, decomposition time 3 hours. Then, for nepheline concentrate and bauxite, decomposition is carried out under similar conditions, but according to the method of M. Buchner (without adding acid to the reagent solution). Receive data on the degree of extraction of aluminum from raw materials, shown in the table:

Figure imgf000049_0001
Figure imgf000049_0001

Из полученных результатов следует, что во всех случаях предлагае- мые способы существенно более эффективны, чем способ М.Бюхнера в целом или в части, относящейся к вскрытию глиноземсодержащего сырья. Пример 36 From the obtained results it follows that in all cases the proposed methods are significantly more effective than the M. Buchner method as a whole or in part related to the opening of alumina-containing raw materials. Example 36

Проводят процесс в соответствии с примером 1 , но за исключением следующих условий: The process is carried out in accordance with example 1, but with the exception of the following conditions:

- готовят 200 г раствора-реагента с содержанием 45% гидросульфа- та аммония и 1% серной кислоты;  - 200 g of a reagent solution is prepared with a content of 45% ammonium hydrosulfate and 1% sulfuric acid;

- в качестве сырья используют 35 г красного шлама - отхода глино- земного производства, имеющего следующий состав (вес. %):  - as raw materials use 35 g of red mud - waste from alumina production having the following composition (wt.%):

А12О3 - 12,4; Fe2O3 - 44,3; Si02 - 9,3; ТЮ2 - 4,4; К2О - 0,1; MgO - 0,93; Na20 -2,9; P2O5 - 0,75; CaO - 12,3; SrO - 0,1 1; MnO - 0,52; ППП - 7,5. A1 2 O 3 - 12.4; Fe 2 O 3 - 44.3; Si0 2 - 9.3; TU 2 - 4.4; K 2 O - 0.1; MgO - 0.93; Na 2 0 -2.9; P 2 O 5 - 0.75; CaO - 12.3; SrO - 0.1 1; MnO - 0.52; RFP - 7.5.

- обработку сырья в процессе разложения сырья ведут в течение 3 часов в автоклаве при температуре 130°С;  - processing of raw materials in the process of decomposition of raw materials is carried out for 3 hours in an autoclave at a temperature of 130 ° C;

При разложении на стадии вскрытия достигают степени извлечения алюминия 75%.  Upon decomposition at the opening stage, an aluminum recovery of 75% is achieved.

После разделения пульпы и промывки на стадии очистки получают следующие результаты:  After separation of the pulp and washing in the cleaning step, the following results are obtained:

- первичный фильтрат, содержит практически 90% извлеченного алюминия при массовом соотношении алюминия к железу 5:4;  - primary filtrate, contains almost 90% of recovered aluminum with a mass ratio of aluminum to iron of 5: 4;

- промывные воды, содержат, железо и алюминий в соотношении 15: 1. При этом общая степень извлечения железа не превышает 50%.  - wash water, contain iron and aluminum in a ratio of 15: 1. Moreover, the total degree of extraction of iron does not exceed 50%.

- кремний, титан и кальций более чем на 95% остаются в неразло- жившихся осадках.  - Silicon, titanium and calcium remain in non-decomposed sediments by more than 95%.

Промышленная применимость Industrial applicability

Представленные описание изобретения и примеры осуществления предлагаемых способов свидетельствуют о том, что они могут быть ус- пешно применены при переработке глиноземсодержащего сырья для по- лучения металлургического глинозема и сопутствующей продукции, а 15 000601 The presented description of the invention and examples of the implementation of the proposed methods indicate that they can be successfully applied in the processing of alumina-containing raw materials to obtain metallurgical alumina and related products, and 15 000601

49 49

также при вскрытии глиноземсодержащего сырья, предшествующем его дальнейшей переработке. Примеры показывают также, что предлагаемый способ может быть использован даже для вторичной переработки отхо- дов, а именно, красных шламов. Состав промывных вод позволяет полу- чать при аммонизации смесь легко разлагающихся гидроксидов алюми- ния и железа, но с соотношением, характерным для высококачественных бокситов, а из промывных вод можно получать железоокисные пигменты или руду для черной металлургии. also during the opening of alumina-containing raw materials preceding its further processing. The examples also show that the proposed method can even be used for the recycling of waste, namely, red mud. The composition of the washings makes it possible to obtain a mixture of easily decomposing aluminum and iron hydroxides during ammonization, but with a ratio typical for high-quality bauxite, and iron oxide pigments or ore for ferrous metallurgy can be obtained from washings.

Источники информации 1. Лайнер А.И., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производ- ство глинозема, М, Металлургия, 1978, 394 с. Sources of information 1. Liner A.I., Eremin N.I., Liner Yu.A., Pevzner I.Z. Alumina Production, M, Metallurgy, 1978, 394 s.

2. Троицкий И.А., Железное В.А. Металлургия алюминия. - М., Ме- таллургия, 1977, с. 42-1 16. 2. Troitsky I.A., Zheleznoy V.A. Metallurgy of aluminum. - M., Metallurgy, 1977, p. 42-1 16.

3. Патент РФ JVfe2360865, опубл. 10.07.2009. 4. Патент РФ JV°2193525, опубл. 27.1 1.2002. 3. RF patent JVfe2360865, publ. 07/10/2009. 4. RF patent JV ° 2193525, publ. 27.1 1.2002.

5. Матвеев В.А. Физико-химические и технологические основы по- вышения эффективности комплексной переработки нефелинсодержащего сырья кислотными методами. Дисс. док. техн. наук, Апатиты, 2009, 299 с. 5. Matveev V.A. Physicochemical and technological fundamentals of increasing the efficiency of complex processing of nepheline-containing raw materials by acid methods. Diss. doc tech. Sciences, Apatity, 2009, 299 pp.

6. Исаков Е.А. Пикалевское объединение "Глинозем" в новых усло- виях. Цветные металлы, 1997, N°4, с. 8. 6. Isakov EA Pikalevo association "Alumina" in the new conditions. Non-ferrous metals, 1997, N ° 4, p. 8.

7. Вайтнер В. В. Исследование азотно кислотной переработки алю- мосиликатов для получения оксида алюминия. Дисс. канд. техн. наук, Екатеринбург, 2004, 146 с. 8. Патент РФ J s2202516, опубл. 27.1 1.2002. 7. Vaytner VV Investigation of nitric acid processing of aluminosilicates to obtain alumina. Diss. Cand. tech. Sciences, Yekaterinburg, 2004, 146 p. 8. RF patent J s2202516, publ. 27.1.2002.

9. Патент РФ JV°2215690, опубл. 10.1 1.2003. 9. RF patent JV ° 2215690, publ. 10.1 1.2003.

10. Патент РФ N°2372290, опубл. 10.1 1.2009. 10. RF patent N ° 2372290, publ. 10.1 01.2009.

11. Патент РФ JVs2460691, опубл. 10.09.2012. 12. Шварцман Б.Х. Кислотные методы переработки глиноземсодер- жащего сырья. М.: Цветметинформация, 1964, 82 с. 11. RF patent JVs2460691, publ. 09/10/2012. 12. Schwartzman B.Kh. Acidic methods of processing alumina-containing raw materials. M.: Tsvetmetinformatsiya, 1964, 82 p.

13. Пустильник Г.Л., Певзнер И.З. Кислотные способы переработки низкокачественного алюминийсодержащего сырья. М.: Цветметинформа- ция, 1978, 52 с. 14. Herbert Weissenbaeck, Benedikt Nowak, Dieter Vogl, Horst Krenn,13. Pustilnik G.L., Pevzner I.Z. Acidic methods of processing low-quality aluminum-containing raw materials. M.: Tsvetmetinformatsiya, 1978, 52 p. 14. Herbert Weissenbaeck, Benedikt Nowak, Dieter Vogl, Horst Krenn,

Development of Chloride Based Metal Extraction Techniques - Advancements and Setbacks, Proceedings of Nickel-Cobalt-Copper Conference of ALTA- 2013, 29 May - 1 June, 2013 Perth, WA., Melbourne, Australia, p. 360. Development of Chloride Based Metal Extraction Techniques - Advancements and Setbacks, Proceedings of Nickel-Cobalt-Copper Conference of ALTA- 2013, 29 May - 1 June, 2013 Perth, WA., Melbourne, Australia, p. 360.

15. Патент РФ W°2471010, опубл. 27.12.2012. 16. Лайнер Ю.А. Комплексная переработка алюминийсодержащего сырья кислотными способами. М.: Наука, 1982, 208 с. 15. RF patent W ° 2471010, publ. 12/27/2012. 16. Liner Yu.A. Complex processing of aluminum-containing raw materials by acid methods. M .: Nauka, 1982, 208 p.

17. Запольский А.К., Сажин B.C., Захарова Н.Н. Кристаллизация ос- новных сернокислых солей алюминия. //Химия и технология глинозема. Новосибирск, Наука, 1971, с. 430 - 438. 18. Запольский А.К., Сернокислотная переработка высококремни- стого алюминиевого сырья. Киев, Наукова Думка, 1981, с. 198-200. 19. Paweena Numluk and Aphiruk Chaisena. Sulfuric Acid and Ammo- nium Sulfate Leaching of Alumina from Lampang Clay// E-Journal of Chemis- try. 2012. V 9, No. 3. p. 1364-1372, http://www.ejchem.net. 17. Zapolsky A.K., Sazhin BC, Zakharova N.N. Crystallization of basic aluminum sulfate salts. // Chemistry and technology of alumina. Novosibirsk, Nauka, 1971, p. 430 - 438. 18. Zapolsky AK, Sulfuric acid processing of high-silicon aluminum raw materials. Kiev, Naukova Dumka, 1981, p. 198-200. 19. Paweena Numluk and Aphiruk Chaisena. Sulfuric Acid and Ammonium Sulfate Leaching of Alumina from Lampang Clay // E-Journal of Chemis try. 2012. V 9, No. 3. p. 1364-1372, http://www.ejchem.net.

20. Патент РФ Ne2337877, опубл. 10.1 1.2008. 20. RF patent Ne2337877, publ. 10.1 1.2008.

21. Сандлер E.M., Лайнер Ю.А., Лайнер А.И., Чижиков Д.М. Обез- железивание продуктов при сернокислотном способе переработки нефе- линов. Цветная металлургия. Изв. вузов, 1962, 2, с. 30-33. 21. Sandler E.M., Liner Yu.A., Liner A.I., Chizhikov D.M. Decontamination of products using the sulfuric acid method of processing nepheline. Non-ferrous metallurgy. Izv. universities, 1962, 2, p. 30-33.

22. Funaki К. Sulfuric acid process for obtaining pure aluminum oxide from its ores// Bull, of the Tokyo Inst, of Technology, 1980, No. l . 22. Funaki K. Sulfuric acid process for obtaining pure aluminum oxide from its ores // Bull, of the Tokyo Inst, of Technology, 1980, No. l.

23. Патент РФ J °2440296, опубл. 20.01.2012. 23. RF patent J ° 2440296, publ. 01/20/2012.

24 Патент США N° 1,426,891 , опубл. 22.08.1922. 24 U.S. Patent N ° 1,426,891, publ. 08/22/1922.

25 Авторское свидетельство СССР N°42067, опубл. 31.03.1935. 25 USSR Copyright Certificate N ° 42067, publ. 03/31/1935.

26. Ullmann В. Encyklopadie der technischen Chemie, Auflage, Urban & Schwarzenberg, Miinchen & Berlin. 1954, Bd. 3, 401 - 420. 26. Ullmann, B. Encyklopadie der technischen Chemie, Auflage, Urban & Schwarzenberg, Miinchen & Berlin. 1954, Bd. 3, 401-420.

27. Grim R.E. Applied Clay Mineralogy, McGraw-Hill, New York, 1962, p. 335-345. 27. Grim R.E. Applied Clay Mineralogy, McGraw-Hill, New York, 1962, p. 335-345.

28. G. Bayer, G. Kahr, and M. Mueller- Vonmoos. Reactions of ammo- nium sulphates with kaolinite and other silicate and oxide minerals, Clay Min- erals, 1982, V.17, p. 271 - 283. 28. G. Bayer, G. Kahr, and M. Mueller-Vonmoos. Reactions of Ammonium Sulphates with kaolinite and other silicate and oxide minerals, Clay Minerals, 1982, V.17, p. 271 - 283.

29. Патент Великобритании N°195,998, опубл 12.04.1922; патент США 1,493,320, опубл. 06.05.1924; патент СССР l 1489, опубл. 30.09.1929. 30. Encyclopedic Dictionary of Named Processes in Chemical Technol- ogy /Ed. Alan E. Comyns Boca Raton: CRC Press LLC, 2000, 2-nd Ed., 312 p., p. l9 (Aloton). 29. British patent N ° 195,998, published on 04/12/1922; US patent 1,493,320, publ. 05/06/1924; USSR patent l 1489, publ. 09/30/1929. 30. Encyclopedic Dictionary of Named Processes in Chemical Technological / Ed. Alan E. Comyns Boca Raton: CRC Press LLC, 2000, 2-nd Ed., 312 p., P. l9 (Aloton).

31. Bretsznajder St. Otrzymywanie estow kwasu ortokrzemowego w fazie gazovey / St. retsznajder, W. Kawecki // Rocz. Chem,- 1955.- jYa 29. - s. 287-31. Bretsznajder St. Otrzymywanie estow kwasu ortokrzemowego w fazie gazovey / St. retsznajder, W. Kawecki // Rocz. Chem, - 1955.- jYa 29. - s. 287-

299. 299.

32. Bretsznajder St. Nova metoda otrzymywania hutniczego tlenku gli- novego i innych zwiazkow glinu z glin // Przem. Chem.- 1963.- V.42, JV° 12. - s. 677-683. 33. O'Connor, D. J. Alumina Extraction from Non-bauxitic Materials,32. Bretsznajder St. Nova metoda otrzymywania hutniczego tlenku glienovego i innych zwiazkow glinu z glin // Przem. Chem .- 1963.- V. 42, JV ° 12. - s. 677-683. 33. O'Connor, D. J. Alumina Extraction from Non-bauxitic Materials,

Aluminium- Verlag, Diisseldorf, 1988, 159 p. Aluminum- Verlag, Diisseldorf, 1988, 159 p.

34. Khamizov, R.Kh., Krachak, A.N., hamizov, S.Kh., Separation of ionic mixtures in columns with two liquid phases, Сорбционные и хромато- графические процессы (Sorption and Chromatographic Processes), Т.14, jVel, (2014), С. 14-23. 34. Khamizov, R.Kh., Krachak, AN, hamizov, S.Kh., Separation of ionic mixtures in columns with two liquid phases, Sorption and Chromatographic Processes, T.14, jVel, (2014), S. 14-23.

35. Патент РФ 2434679, опубл. 27.11.201 1. 35. RF patent 2434679, publ. 11/27/2011 1.

36. Hatch MJ and Dillon JA, Acid retardation. A simple physical method of separation of strong acids from their salts. I&EC Process Design and Devel- opment. 2/4: 253-263 (1963). 37. Патент США M>4,673,507, опубл. 16.06.1987. 36. Hatch MJ and Dillon JA, Acid retardation. A simple physical method of separation of strong acids from their salts. I&EC Process Design and Devel-opment. 2/4: 253-263 (1963). 37. US Patent M> 4,673,507, publ. 06/16/1987.

38. Sheedy М, Recoflo ion exchange technology. Proceedings of the TMS Annual Meeting held in 1998 in San Antonio Texas (1998). 38. Sheedy M, Recoflo ion exchange technology. Proceedings of the TMS Annual Meeting held in 1998 in San Antonio Texas (1998).

39. Патент РФ Ш 153466, опубл. 27.07.2000. 39. RF patent Ш 153466, publ. 07/27/2000.

Claims

Формула изобретения Claim 1. Способ переработки глиноземсо держащего сырья с помощью круго- вого процесса, включающего: стадию вскрытия, на которой осуществляют приготовление и нагрев раствора-реагента, содержащего гидросульфат ам- мония, разложение глиноземсодержащего сырья горячим раствором- реагентом с получением пульпы в виде раствора алюмоаммонийных и дру- гих квасцов вместе с твердыми остатками разложения, разделение пульпы на твердую и жидкую фазы с получением неразложившихся твердых остат- ков и маточного раствора квасцов; стадию очистки, на которой получают очищенный от примесей железа раствор квасцов; стадию осаждения, на ко- торой получают гидроксид алюминия, осажденный из очищенного от при- месей железа раствора квасцов воздействием на этот раствор аммиаком; стадию отделения осажденного гидроксида алюминия, на которой получа- ют полупродукт в виде указанного гидроксида с одновременным получени- ем остаточного раствора сульфата аммония, образовавшегося на стадии осаждения; стадию получения твердого сульфата аммония; стадию терми- ческого разложения твердого сульфата аммония, на которой получают гид- росульфат аммония и аммиак, используемые, соответственно, на стадии вскрытия при приготовлении раствора-реагента и на стадии осаждения, от- личающийся тем, что на стадии вскрытия при приготовлении раствора- реагента в последний добавляют серную кислоту, а разделение пульпы на этой стадии на твердую и жидкую фазы проводят с промывкой неразло- жившихся твердых остатков водой, при этом раздельно собирают маточный раствор квасцов и промывные воды; на стадии очистки из указанных ма- точного раствора квасцов и промывных вод, по крайней мере, последние подвергают очистке от железа методом осаждения, после чего эти воды и маточный раствор квасцов объединяют в нагретом виде и получают пред- варительно очищенный маточный раствор, затем осуществляют переработ- ку предварительно очищенного маточного раствора в виде последователь- ности операций, включающей восстановление содержащегося в этом рас- творе железа до двухвалентного состояния, охлаждение этого раствора с выделением кристаллов алюмоаммонийных квасцов, отделение последних от раствора и растворение их в чистой воде с получением очищенного от примесей железа раствора квасцов, который направляют на стадию осаж- дения; кроме того, в указанном способе осуществляют выделение серной кислоты из полученного на стадии очистки предварительно очищенного маточного раствора после отделения от него в процессе указанной перера- ботки кристаллов алюмоаммонийных квасцов, для чего этот раствор про- пускают через колонну с сильноосновным анионитом в сульфатной форме, при этом серную кислоту, удержанную на анионите в указанной колонне, смывают чистой водой и продолжают использование этой колонны, а вы- деленную серную кислоту возвращают в голову процесса для использова- ния на стадии вскрытия при приготовлении раствора-реагента, перерабо- танный предварительно очищенный маточный раствор, от которого отде- лены кристаллы алюмоаммонийных квасцов, пропущенный через указан- ную колонну, объединяют с остаточным раствором сульфата аммония, по- лученным на стадии отделения осажденного гидроксида алюминия, и в дальнейшем на стадии получения твердого сульфата аммония в качестве исходного продукта используют этот объединенный раствор. 1. A method of processing alumina-containing raw materials using a round-robin process, including: an opening step, in which the reagent solution containing ammonium hydrosulfate is prepared and heated, the alumina-containing raw material is decomposed with a hot reagent solution to produce pulp in the form of a solution of aluminum-ammonium and other alum together with solid decomposition residues, separation of the pulp into solid and liquid phases to obtain undecomposed solid residues and alum mother liquor; a purification step in which an alum solution purified from iron impurities is obtained; a precipitation step in which aluminum hydroxide is obtained precipitated from an alum solution purified from iron impurities by exposure to this solution with ammonia; a step for separating precipitated aluminum hydroxide, in which an intermediate is obtained in the form of said hydroxide, while simultaneously obtaining a residual solution of ammonium sulfate formed in the precipitation step; a step for producing solid ammonium sulfate; the stage of thermal decomposition of solid ammonium sulfate, in which ammonium hydrosulfate and ammonia are obtained, which are used, respectively, at the opening stage in the preparation of the reagent solution and at the precipitation stage, characterized in that at the opening stage in the preparation of the reagent solution sulfuric acid is added to the latter, and the separation of pulp at this stage into solid and liquid phases is carried out by washing the non-decomposed solid residues with water, while separately collecting the alum mother liquor and the washing water; at the stage of purification from the said alum mother liquor and wash water, at least the latter are purified from iron by the precipitation method, after which these waters and the alum mother liquor are combined in the heated state and a pre-purified mother liquor is obtained, then processing - a pre-purified mother liquor in the form of a sequence of operations, including restoring the iron contained in this solution to a divalent state, cooling this solution with the release of crystals of aluminum-ammonium alum, separating the latter from the solution and dissolving them in pure water to obtain iron free of impurities alum solution, which is sent to the precipitation stage; in addition, in the said method, sulfuric acid is extracted from the pre-purified mother liquor obtained at the stage of purification after separation of aluminum-ammonium alum crystals from it during the indicated processing, for which this solution is passed through a column with strongly basic anion exchange resin in sulfate form, when In this case, sulfuric acid retained on the anion exchange resin in the specified column is washed off with pure water and the use of this column continues, and the extracted sulfuric acid is returned to the process head for use. the openings during the opening of the reagent solution, the processed pre-purified mother liquor, from which the crystals of aluminum-ammonium alum are separated, passed through the specified column, are combined with the residual solution of ammonium sulfate obtained at the stage of separation of the precipitated aluminum hydroxide, and then at the stage of obtaining solid ammonium sulfate, this combined solution is used as a starting material. 2. Способ по п. 1 , отличающийся тем, что на стадии вскрытия готовят раствор-реагент, содержащий от 5 до 65 массовых процентов гидросульфа- та аммония, с добавлением серной кислоты до достижения её концентрации от 1 до 5%. 2. The method according to claim 1, characterized in that at the stage of opening, a reagent solution is prepared containing from 5 to 65 weight percent of ammonium hydrosulfate, with the addition of sulfuric acid until its concentration reaches from 1 to 5%. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что разложение глиноземсодер- жащего сырья горячим раствором-реагентом на стадии вскрытия проводят при соотношении масс раствора-реагента и глиноземсодержащего сырья от 3 : 1 до 10 : 1. 3. The method according to p. 2, characterized in that the decomposition of alumina-containing raw materials with a hot reagent solution at the stage of opening is carried out when the mass ratio of the reagent solution and alumina-containing raw materials from 3: 1 to 10: 1. 4. Способ по любому из п.п. 1 - 3, отличающийся тем, что очистку от железа методом осаждения промывных вод или промывных вод и маточно- го раствора квасцов, проводимую на стадии очистки после указанного раз- деления пульпы на стадии вскрытия и промывки указанных твердых остат- ков водой с раздельным сбором маточного раствора квасцов и промывных вод, осуществляют добавлением в них аммиака и отделением образующе- гося гидроксида железа. 4. The method according to any one of paragraphs. 1 - 3, characterized in that the cleaning of iron by precipitation of wash water or wash water and alum mother liquor, carried out at the stage of purification after the specified separation of the pulp at the stage of opening and washing of these solid residues with water with separate collection of the mother a solution of alum and wash water is carried out by adding ammonia to them and separating the resulting iron hydroxide. 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что при указанной очистке от железа промывных вод добавление в них аммиака проводят до достижения рН не более 4. 5. The method according to p. 4, characterized in that with the indicated cleaning of iron wash water, the addition of ammonia in them is carried out until a pH of not more than 4 is reached. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что при указанной очистке от железа промывных вод дополнительно осуществляют их упаривание. 6. The method according to p. 5, characterized in that when the specified cleaning of iron wash water additionally carry out their evaporation. 7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что при указанной очистке от железа промывных вод проводят отделение гидроксида железа в присутст- вии флокулянта на основе полиакриламида. 7. The method according to claim 6, characterized in that during said cleaning of the iron from the wash water, iron hydroxide is separated in the presence of a polyacrylamide-based flocculant. 8. Способ по любому из п.п. 1 - 3, 5 - 7, отличающийся тем, что очистку от железа методом осаждения промывных вод или промывных вод и ма- точного раствора квасцов, проводимую на стадии очистки после указанного разделения пульпы на стадии вскрытия и промывки указанных твердых ос- татков водой с раздельным сбором маточного раствора квасцов и промыв- ных вод, ведут до достижения в предварительно очищенном маточном рас- творе соотношения массовых концентраций алюминия к железу не менее 10: 1. 8. The method according to any one of paragraphs. 1 - 3, 5 - 7, characterized in that the cleaning of iron by precipitation of washing water or washing water and alum mother liquor, carried out at the stage of cleaning after the specified separation of the pulp at the stage of opening and washing of these solid residues with separate water by collecting the mother liquor of alum and washings, the ratio of the mass concentrations of aluminum to iron in the pre-purified mother liquor is at least 10: 1. 9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что на стадии очистки при пере- работке предварительно очищенного маточного раствора операцию восста- новления содержащегося в этом растворе железа до двухвалентного со- стояния выполняют с использованием в качестве восстановителя сульфита аммония, или сернистого газа, или порошка металлического алюминия. 9. The method according to p. 8, characterized in that at the stage of purification during processing of the pre-purified mother liquor, the operation of restoring the iron contained in this solution to the divalent state is carried out using ammonium sulfite or sulfur dioxide as a reducing agent, or metal aluminum powder. 10. Способ по любому из п. п. 1 - 3, 5 - 7, 9, отличающийся тем, что пе- реработку глиноземсодержащего сырья на стадии вскрытия и далее на ста- дии очистки, вплоть до операции восстановления железа до двухвалентного состояния, включая ее, проводят при температуре 75 180°С. 10. The method according to any one of p. 1 - 3, 5 - 7, 9, characterized in that the processing of alumina-containing raw materials at the stage of opening and further at the stage of purification, up to the operation of reducing iron to a divalent state, including it is carried out at a temperature of 75-180 ° C. 11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что на стадии очистки охлаж- дение предварительно очищенного маточного раствора после операции восстановления содержащегося в этом растворе железа до двухвалентного состояния проводят до температуры не выше 20°С. 11. The method according to claim 10, characterized in that in the purification step, the cooling of the previously purified mother liquor after the operation of restoring the iron contained in this solution to a divalent state is carried out to a temperature not exceeding 20 ° C. 12. Способ по п. 1 1 , отличающийся тем, что отделенные от предвари- тельно очищенного маточного раствора кристаллы алюмоаммонийных квасцов перед растворением их в чистой воде с получением очищенного от примесей железа раствора квасцов промывают охлажденным до температу- ры не выше 20°С концентрированным раствором сульфата аммония. 12. The method according to p. 1 1, characterized in that the crystals of aluminum-ammonium alum separated from the previously purified mother liquor are dissolved in pure water to obtain an alumina solution purified from iron impurities, and washed with concentrated to a temperature of no higher than 20 ° C ammonium sulfate solution. 13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что при растворении указан- ных кристаллов в чистой воде с получением очищенного от примесей же- леза раствора квасцов в качестве чистой воды используют обессоленную воду, образующуюся на стадии получения твердого сульфата аммония. 13. The method according to claim 12, characterized in that when the said crystals are dissolved in pure water to obtain an alum solution purified from iron impurities, demineralized water formed at the stage of producing solid ammonium sulfate is used as pure water. 14. Способ по любому из п.п. 1 - 3, 5 - 7, 9, 1 1 - 13, отличающийся тем, что на стадии очистки при соотношении в полученном очищенном от при- месей железа растворе квасцов массовых концентраций алюминия и железа менее 1500: 1 осуществляют дополнительную очистку этого раствора от же- леза, которую ведут до достижения или превышения указанного соотноше- ния, используя метод молекулярной сорбции, или ионного обмена, или жидкофазную или твердофазную экстракцию с применением сорбентов, ионитов или экстрагентов с селективными к железу функциональными группами. 14. The method according to any one of paragraphs. 1 - 3, 5 - 7, 9, 1 1 - 13, characterized in that at the stage of purification when the ratio in the resulting solution purified from impurities of iron alum mass concentration of aluminum and iron less than 1500: 1 carry out additional purification of this solution from iron, which is carried out before reaching or exceeding the specified ratio using the method of molecular sorption, or ion exchange, or liquid-phase or solid-phase extraction using sorbents, ion exchangers or extractants with selective for iron functional groups. 15. Способ по любому из п.п. 1 - 3, 5 - 7, 9, 1 1 - 13, отличающийся тем, что выделение серной кислоты из полученного на стадии очистки предва- рительно очищенного маточного раствора после отделения от него кри- сталлов алюмоаммонийных квасцов осуществляют посредством НьюКем- обработки с использованием в качестве колонны, заполненной сильноос- новным анионитом в сульфатной форме, НьюКем-колонны, в которой не занятое указанным анионитом пространство заполнено органической жид- костью, не смешивающейся с водой и водными растворами. 15. The method according to any one of paragraphs. 1 - 3, 5 - 7, 9, 1 1 - 13, characterized in that the separation of sulfuric acid from the preliminary purified mother liquor obtained at the stage of purification after separation of the aluminum-ammonium alum crystals from it is carried out by means of NewChem processing using as a column filled with a strongly basic anion exchange resin in sulfate form, a NewKem column in which the space not occupied by the specified anion exchange resin is filled with an organic liquid that is not miscible with water and aqueous solutions. 16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что выделение серной кислоты из полученного на стадии очистки предварительно очищенного маточного раствора после отделения от него кристаллов алюмоаммонийных квасцов осуществляют посредством НьюКем-обработки с использованием в качест- ве колонны, заполненной сильноосновным анионитом в сульфатной форме, НьюКем-колонны, в которой не занятое указанным анионитом пространст- во заполнено органической жидкостью, не смешивающейся с водой и вод- ными растворами. 16. The method according to p. 14, characterized in that the separation of sulfuric acid from the pre-purified mother liquor obtained at the stage of purification after separation of the crystals of aluminum-ammonium alum is carried out by NewChem processing using as a column filled with strongly basic anion exchange resin in sulfate form , NewCem columns, in which the space not occupied by the indicated anion exchange resin is filled with an organic liquid immiscible with water and aqueous solutions. 17. Способ по любому из п.п. 1 - 3, 5 - 7, 9, 1 1 - 13, 16, отличающийся тем, что в качестве чистой воды для смыва серной кислоты, удержанной на анионите при выделении этой кислоты из полученного на стадии очистки предварительно очищенного маточного раствора после отделения от него кристаллов алюмоаммонийных квасцов, а также в качестве чистой воды для растворения этих кристаллов с получением очищенного от примесей железа раствора квасцов используют обессоленную воду, образующуюся на стадии получения твердого сульфата аммония. 17. The method according to any one of paragraphs. 1 - 3, 5 - 7, 9, 1 1 - 13, 16, characterized in that as pure water for washing off the sulfuric acid retained on the anion exchange resin when this acid is isolated from the previously purified mother liquor obtained at the stage of purification after separation from it crystals of aluminum ammonium alum, and also as pure water To dissolve these crystals to obtain an alum solution purified from iron impurities, demineralized water formed at the stage of obtaining solid ammonium sulfate is used. 18. Способ по любому из п.п. 1 - 3, 5 - 7, 9, 1 1 -13, 16, отличающийся тем, что дополнительно осуществляют обезвоживание и прокаливание по- лу продукта в виде гидроксида алюминия, отделенного после его осаждения из очищенного от примесей железа раствора квасцов, с получением глино- зема. 18. The method according to any one of paragraphs. 1 - 3, 5 - 7, 9, 1 1 -13, 16, characterized in that they further dehydrate and calcine the product half in the form of aluminum hydroxide, separated after its precipitation from an alum solution purified from iron impurities, to obtain clay - zema. 19. Способ по п. 17, отличающийся тем, что дополнительно осуществ- ляют обезвоживание и прокаливание полупродукта в виде гидроксида алю- миния, отделенного после его осаждения из очищенного от примесей желе- за раствора квасцов, с получением глинозема. 19. The method according to claim 17, characterized in that the intermediate product is additionally dehydrated and calcined in the form of aluminum hydroxide separated after its precipitation from the alum solution purified from iron impurities to obtain alumina. 20. Способ вскрытия глиноземсодержащего сырья при его переработке, включающий приготовление и нагрев раствора-реагента, содержащего гид- росульфат аммония, разложение глиноземсодержащего сырья этим раство- ром с получением пульпы в виде раствора алюмоаммонииных и других квасцов вместе с твердыми остатками разложения и разделение пульпы на твердую и жидкую фазы с получением неразложившихся твердых остатков и маточного раствора квасцов, отличающийся тем, что при приготовлении раствора-реагента в последний добавляют серную кислоту, а при указанном разделении пульпы на твердую и жидкую фазы осуществляют промывку неразложившихся твердых остатков водой и раздельно собирают маточный раствор квасцов и промывные воды в качестве растворов для последующе- го извлечения их них соединений алюминия. 20. A method of opening an alumina-containing raw material during its processing, comprising preparing and heating a reagent solution containing ammonium hydrosulfate, decomposing the alumina-containing raw material with this solution to obtain pulp in the form of a solution of aluminum ammonium and other alum, together with solid decomposition residues, and dividing the pulp into solid and liquid phases to obtain undecomposed solid residues and alum mother liquor, characterized in that in the preparation of the reagent solution sulfuric acid is added to the latter, and when the specified separation of the pulp into solid and liquid phases, the undecomposed solid residues are washed with water and the alum mother liquor and wash water are separately collected as solutions for the subsequent extraction of aluminum compounds from them. 21. Способ по п. 20, отличающийся тем, что готовят раствор-реагент, содержащий от 5 до 65 массовых процентов гидросульфата аммония, с до- бавлением серной кислоты до достижения её концентрации от 1 до 5%. 21. The method according to claim 20, characterized in that a reagent solution is prepared containing from 5 to 65 weight percent of ammonium hydrosulfate, with the addition of sulfuric acid until its concentration reaches from 1 to 5%. 22. Способ по п. 20 или п. 21, отличающийся тем, что его проводят при температуре 75 ^ 180°С. 22. The method according to p. 20 or p. 21, characterized in that it is carried out at a temperature of 75 ^ 180 ° C. 23. Способ по п. 20 или п. 21 , отличающийся тем, что разложение гли- ноземсодержащего сырья горячим раствором-реагентом проводят при со- отношении масс раствора-реагента и глиноземсодержащего сырья от 3 : 1 до 10 : 1. 23. The method according to claim 20 or claim 21, wherein the decomposition of the alumina-containing raw material with a hot reagent solution is carried out at a ratio of 3: 1 to 10: 1 of the mass of the reagent solution and the alumina-containing raw material. 24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что его проводят при темпера- туре 75 - 180°С. 24. The method according to claim 23, characterized in that it is carried out at a temperature of 75-180 ° C.
PCT/RU2015/000601 2014-10-06 2015-09-24 Method for processing alumina-containing raw material and method for breaking down alumina-containing raw material during processing Ceased WO2016056947A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU2015328791A AU2015328791B2 (en) 2014-10-06 2015-09-24 Method for processing alumina-containing raw material and method for breaking down alumina-containing raw material during processing

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2014140246 2014-10-06
RU2014140246/05A RU2574247C1 (en) 2014-10-06 Method for processing alumina-containing raw material and method for opening alumina-containing raw material in processing thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016056947A1 true WO2016056947A1 (en) 2016-04-14

Family

ID=55653438

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2015/000601 Ceased WO2016056947A1 (en) 2014-10-06 2015-09-24 Method for processing alumina-containing raw material and method for breaking down alumina-containing raw material during processing

Country Status (2)

Country Link
AU (1) AU2015328791B2 (en)
WO (1) WO2016056947A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB195998A (en) * 1921-10-12 1923-04-12 Max Buchner Improvements in the production of pure alumina
US1493320A (en) * 1921-08-30 1924-05-06 Buchner Max Process for manufacturing aluminum hydroxide
SU12159A1 (en) * 1926-09-09 1929-12-31 Карл Штилль Method and device for separating tar and ammonia from dry distillation gases
CN1083023A (en) * 1992-08-25 1994-03-02 王海舟 Improved acid eduction process for producing alumina

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1493320A (en) * 1921-08-30 1924-05-06 Buchner Max Process for manufacturing aluminum hydroxide
GB195998A (en) * 1921-10-12 1923-04-12 Max Buchner Improvements in the production of pure alumina
SU12159A1 (en) * 1926-09-09 1929-12-31 Карл Штилль Method and device for separating tar and ammonia from dry distillation gases
CN1083023A (en) * 1992-08-25 1994-03-02 王海舟 Improved acid eduction process for producing alumina

Also Published As

Publication number Publication date
AU2015328791B2 (en) 2019-01-17
AU2015328791A1 (en) 2017-05-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
FI121785B (en) Process for the purification of lithium bicarbonate
US20190248667A1 (en) System and process for recovery of lithium from a geothermal brine
RU2710613C1 (en) Method of reducing ammonia from a vanadium compound for producing an ammonia compound and recycling waste water
CN107406906B (en) Process for producing magnesium compounds and various byproducts using sulfuric acid in HCl recovery loop
CN104445311B (en) Poly-generation clean preparation method of high-content silicon dioxide fly ash
CN102127657A (en) Comprehensive recovery method for extracting ferrovanadium from stone coal acid immersion liquid
US9517944B2 (en) Method for producing alumina
CN103922416A (en) Method for separating and recovering iron from red mud
US4119698A (en) Reclamation treatment of red mud
US4237102A (en) Process for obtaining pure alumina by the hydrochloric attack of aluminous ores and extraction of the impurities by means of a sulphuric treatment
CN104099483A (en) Preparation method of highly pure vanadium pentoxide
RU2749598C1 (en) Method for processing mica concentrate
WO2018063029A1 (en) Method for producing metallurgical alumina (variants)
AU2018403419A1 (en) Method of producing scandium oxide from scandium-containing concentrates
US2476979A (en) Process for preparing alumina from clays and other silicates of aluminum
CN103803617A (en) Method for producing aluminum oxide from coal ash through acid process
CN117980265A (en) Method for producing alumina
RU2574247C1 (en) Method for processing alumina-containing raw material and method for opening alumina-containing raw material in processing thereof
RU2560359C2 (en) Calcification method of producing lithium carbonate from lithium-bearing material
WO2016056947A1 (en) Method for processing alumina-containing raw material and method for breaking down alumina-containing raw material during processing
CN100398447C (en) A method for extracting alumina from high-silicon bauxite
RU2523319C1 (en) Method of purifying phosphate-fluoride concentrate of ree
AU2022414975A1 (en) Recovery method of lithium ion
RU2348716C1 (en) Method of vanadium extraction
RU2310003C2 (en) Vanadium extraction method from vanadium-containing material

Legal Events

Date Code Title Description
DPE2 Request for preliminary examination filed before expiration of 19th month from priority date (pct application filed from 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15849590

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2015328791

Country of ref document: AU

Date of ref document: 20150924

Kind code of ref document: A

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15849590

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1