Способ разложения щелочно-алюминатных растворов.

НАЦИОНАЛЬНОЕ ПАТЕНТНОЕ ВЕДОМСТВО ПРИ КАБИНЕТЕ МИНИСТРОВ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАНИнститут металлургии и обогащения Академии Наук Казахской ССР(56) Авторское свидетельство СССР М 1053448, кл. СО 1 Р 7/14, непубликуемое(54 ) СПОСОЬ РАЗЛОЖ НИЯ Щ ЛОЧНОАЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ(57) Изобретение относится к способам получе ния соединений алюминия из алюминатов щелочных металлов.Целью изобретения является повышение степени разложения и упрощение процесса .Способ разложения щелочно-алюминатных растворов включает обработку исходных растворов органическим реагентом с последующим политермическим разложением . Обработку исходных растворов проводят с использованием сополимера метакриловой кислоты к дивинилбензола с содержанием в сополимере 1 6-2 О дивинилбензола .Изобретение относится к способам получения соединений алюминия из алюминатов щелочных металлов.Целью изобретения является повышение степени разложения алюминатных растворов и упрощение процесса.Поставленная цель достигается тем, что в способе разложения щелочно-алюминатных растворов, включающем обработку исходных растворов органическим реагентом с последующую/х политермическим разложением, обработку исходных растворов проводят с использованием сополимера метакриловой кислоты и дивинилбензола с содержанием в сополимере 16-20 дивинилбензола.При сополимеризации метакриловой кислотыи дивинилбензола образуются пористые Сопот/пиеры.При применении сополимера метакриловой кислоты и дивинилбензола достигается увеличение скорости реакции взаимодействия между сополимером и алюминатным раствором, что приводит к повышению степени разложения одновременно,осуществление прямого контактирования сополимера с алюминатньш раствором, быстрота и удобство его ввода и вывода значительно упрощают процесс разложения и улучшают условия труда.Объясняется это следующим образом.Полученный в результате сополимеризации метакриловой кислоты и дивинилбензола сополимер это, термически стойкое к щелочам и кислотам, пористое органическое веществоХимические свойства сополимера обусловлены, как присутствием карбоксильной группы, так и наличием двойной связи . Поэтому сополимер проявляет свойство как кислот, так и ненасыщенных соединений, вступая в реакции присоединения,окисления и полиьлеризацт/пл.Поэтому, сополимер характеризуется тем, что с увеличением концентрации внешнего раствора наблюдается, как повышение скорости присоединения ионов щелочных металлов и карбоксильной группе, так и увеличение количества необменного поглощенного электролита .Следовательно, для растворов с высоким значением рН (как в нашем случае рНм 13) , происходит не только увеличение поглощения ионов на трия, связанно ср акци йприсо дглн ния ир акцией нейтрализации, но и увеличение скорости доннановского поглощения СООН 11 а ОН н СОО На Н 2 О (1) соон ыа А 1(ОН)4 соо Ыа А 1(ОН)3 н 2 о (2) В силу электростатического притяжения вместе с ионом 11 а в сополимер мигрируют и гидроксильные ионы, которые взаимодействуют с ионами водорода с образованием слабодиссоцш/грованного соединения (воды) , тем самым равновесие реакций (1 и 2) резко сдвигается вправо . Миграция в сополимер только анионов ОН объясняется, вопервых, разницей размере иона ОН нию к размеру иона А 1 (ОН) (1 , 98 . 10 против 2, 54 . 10 м) , а также сложной тетраэдрической конфигурацией алюминат иона во-вторых, больЦЛАМ сродством катиона 11 а к аниону ОН , которое очень значительно по сравнению со сродством к аниону А 1 (ОН) 4 . Значит, сополимер в первую очередь поглощает катион Ыа , а затем, предпочтительно, поглощает противоион, ВЫЗЬПЗЭЕОЦЛ/ПЙ на ПО ОТНОШЭт/пхаеньшее сопротивление матрицы сополимера, в предлагаемом случае гидроксильный .В результате присоединения и поглощения ионов 11 а на границе раздела фаз сополимерраствор и быстрой нейтрализации гидроксидшонов с образованием воды, которая проходит непосредственно на поверхность сополимера, происходит резкое местное снижение щелочности раствора . Это приводит в местному повышению концентрации ионов А 1 (ОН) 4 и, вследствие этого, падению каустического модуля раствора.Понижение ЬК у поверхности сополимера способствует интенсивному местному зародыщеобразованию частиц гидроксида алюминия, который,не успев укрупниться, обильно диффундирует в общий объем раствора и выполняет роль затравки.Так как в сополимере имеются поры, то резко возрастает поверхность контакта сополт/пхаера с алюминатным раствором, который осуществляется по всей поверхности сополимера .Увеличение скорости поступления раствора к сополимеру и увеличение поверхности контакта фаз приводит к возрастанию скорости проникнове 893Все это создает более эффективные предпосылки для дальнейшего интенсивного зародышеобразования кристаллов гидроксида алюминия,ускорения разложения алюминатного раствора и,в итоге, увеличения степени разложения .Одновременно констатируется удобство и упрощение процесса. Сополимер, изготовленньпИ в виде пластины посредством чеки соединяется с механизмом вращения, погружается в декомпозер и при включент/пл мотора вращается в нем в течение установленного времени. Алюминатный раствор контактирует с открытой поверхностью сополимера, по всем его наружным и внутренним сторонам. По истечент/пл времени контакта пластина сополимера переносится в емкость с горячей водой для ее промывки от поглощенной щелочи .Так как химическая и термическая стойкость сополимера к концентрированным растворам щелочей очень высокая, то при контакте с алюминатным раствором не происходит его потеря и разрушение он используется многократно. Быстрота и удобство ввода и вьгвода сопогп/пиера, контактирование алюминатного раствора с его открытой поверхностью, значительно упрощают процесс и улучшают условия трУДа .Авторами установлено, что содержание дивинилбензола в сополимере на уровне 16-20 процентов является оптиьлальньзм. Размер пор в сополимере зависит от количества внесенного дивинилбензола. Изменяя содержание дивинилбензола,получают сополимеры с различной пористостью.Активность сополимера возрастает с ростомчисла поперечных связей, повьшается его избирательность по мере увеличения котп/гчества сц 1 ивки . Поры сополимера при 1 6-2 О содержании дивинилбензола сжаты оптимально, поэтому сополимер имеет лучшую преимущественную избирательность к ионам наименьшего размера, т . е. предпочтительно поглощает только молекулы ЫаОН . Если количество дивинилбензола в сополт/пхлере меньше предела 16 , т е . поры сополимера более расьширены, то в его поры будут поступать почти равномерно , как ионы ЫаОН, так и А 1 (ОН) 4 . Следовательно, будет наблюдаться равенство концентрации этих ионов, как в массе раствора, так и в порах сополимера . Поэтому на границе раздела фаз не будет резкого снижения каустического модуля раствора, соответственно, и его глубокого разложения. Если количество дивинилбензола в сополт/пхлере больше предела 20 , т, е. размеры его пор будут сильнее сжаты, то переход ионов ЫаОН в сополимер за тот-же отрезок времени будет происходить более медленно и в меньшем количестве .В соответствии с этим, скорость разложения алюминатного раствора уменьшится и, в итоге,выход глинозема в твердую фазу понизится. После контакта промывку сополимера от поглощенной5 щелочи проводят водой при температуре 40-50 С и используют вновь в повторных циклах . Примеры осуществления способа Во всех примерах с Целью быстрого отделения сополимера от алкмлнатного раствора, сополимер в виде пористой цшллндрической пластины (размер пластт/паы 1 12 Омм, о-20 мм, вес пластины -30, бг) посредством зане/шов крепится к верхним лопастям мешалки, находящейся в декомпозере с алюминатным раствором. Через 10 минут контакта сополимер извлекается, а алюминатньпИ раствор подвергается дальнейшему процессу разложения . Пример 1 .Состав исходного алюминатного раствора, г/ дм 311 а 2 Ок -128, 4, А 12 03 127, 6 ЬК - 1, 66 Перед процессом разложения сополимер метакриловои кислоты и дивинилбензола контактирует с раствором при перемешивании . Содержание дивинилбензола в сополимере составляет 16 . Время контакта - 10 мт/шут . Температура во время контакта 65 С. Состав раствора после отделения сополимера,г/дм 3 1 Та 2 ОК -121, 7 А 12 Од - 126, 9 Ьк- 1, 58. Далее раствор подвергается процессу дальнейшего разложения Время разложения - 48 чаоов.от 65 до 44 С. Состав раствора после разложения, г/дм 3 Парк -124,3 А 12 03 - 41, 8 ЬК- 4, 9. Степень разложения раствора - 66, О количество выпавшего гидроксида - 131, 2 г . Пример 2 .ИсходньпИ алюминатньпИ раствор в количествеСостав исходного алюминатного раствора,г/дм 3 1 Та 2 ОК -128,4 А 12 Од - 127, 6 ЪК- 1, 66 .Перед процессом разложения сополимер метакриловой кислоты и дивинилбензола контактирует при перемешивании с ашомтлнатньш раствором. Содержание дивинилбензола в сополимере составляет 18 .Температура во время контакта - 65 С .Состав раствора после отделения сополимера г/дм 3 11 а 2 ОК-117, 9 А 12 03 - 127,5 ЬК- 1,52 .Далее раствор подвергается процессу дальнейшего разложения. Время разложения - 48Температуру в процессе разложения понижают от 65 до 44 С.Состав раствора после разложения, г/дм 3 Ыа 2 ОК -125, 9 А 12 03 41, 1 ЬК- 5, 05 .Степень разложения раствора 67, 1 . Количество выпавшего гидроксида - 132, 3 г . Прт/пиер 3 .Исходный алюминатньпИ раствор в количествеСостав исходного алюминатного раствора,г/дмз 1 Та 2 Ок 128,4 А 12 О 3 - 127, 6 ЬК- 1, 66 .Перед процессом разложения сополимер метакриловой кислоты и дивинилбензола контактирует с раствором при перемешивании . Содержание дивинилбензола в сополимере составляет 20 .Температура во время контакта - 65 С .Состав раствора после отделения сопогплмера,г/дмэ 11 а 2 ОК -125,6 А 12 ОЗ - 41,3 ЬК- 5,0 .Далее раствор подвергается процессу дальнейшего разложения . Время разложения - 48 часов . Температуру в процессе разложения понижают от 65 до 44 С.Состав раствора после разложения, г/дм 3 Марк -125, 6 А 12 ОЗ 41, 3 ЬК- 5, 0 .Степень разложения раствора - 66, 89 . Количество выпавшего гидроксида - 132, 0 г.Таким образом, обработка алюминатных растворов сополимеромметакриловой кислоты и дивинилбензола, вьшолненньм в виде цигплндрической пористой пластины, с содержанием дивинилбензола в нем 16-20 позволяет повысить степень разложения раствора до 66, 0-66, 8 (с 64, 3-65, 1),что на 1 , 7 вьше, чем у прототипа . Одновременно, за счет быстроты и удобства ввода и вывода сополимера, контактирование алюминатного раствора с его открытой поверхностью упрощается процесс и улучшаются условия трУда.Способ разложения щелочно-алюминатных растворов, включающий предварительную обработку раствора органическим реагентом, отличающийся тем, что с целью повышения степени разложения и упрощения процесса, предварительную обработку алюминатных растворов проводят сополимером метакриловой кислоты и дивинилбензола, причемСоставитель Л . Д . Мареева Верстка МП КРИЦ , исполнитель С . С . Вышкварко, Т . В . Медведева Ответственный за выпуск Э . З . Фаизова