Способ извлечения галлия из оборотных низкомодульных растворов производства глинозема

(51) 22 58/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ стадию упаривания ведут до концентрации 2 420460 г/дм 3, с выделением гидроалюмината натрия (ГАН) в присутствии затравки и при снижении температуры до 85105 С, ГАН отделяют фильтрацией, при этом фильтрат ГАН направляют на кристаллизацию хлоргаллатного концентрата(ХГК) в присутствии хлорид-содержащей добавки,причем в качестве добавки используют часть хлоридного концентрата первой стадии упаривания из расчета достижения весового соотношения 0,4-0,6 ХГК отделяют(С )/А 2 О 3 центрифугированием, репульпируют промывными водами после промывки центрифуг с получением богатого по содержанию галлия раствора, который корректируют раствором крепкого каустика для повышения стойкости, очищают от солей ванадия и железа известными способами и направляют на цементацию галлия. Технический результат состоит в том, что предлагаемый способ позволяет улучшить технологические показатели первой стадии упаривания, увеличить объем фильтрата ГАН в среднем на 24, а количество извлекаемого в него галлия - на 31, при этом расход гранулированного алюминия на 1 кг чернового галлия при цементации снижается в среднем на 28,5 .(72) Будон Сергей Викторович Ибрагимов Алмаз Турдуметович Кибартас Дмитрий Витаутасович Концедалова Татьяна Яковлевна Печенкин Максим Николаевич(73) Акционерное общество Алюминий Казахстана(56) Ибрагимов А.Т., Будон С.В. Развитие технологии и производства глинозема из бокситов. Павлодар, 2010, с.259-272(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ГАЛЛИЯ ИЗ ОБОРОТНЫХ НИЗКОМОДУЛЬНЫХ РАСТВОРОВ ПРОИЗВОДСТВА ГЛИНОЗЕМА(57) Способ извлечения галлия из оборотных низкомодульных растворов производства глинозема относится к цветной металлургии. Сущность способа заключается в том, что низкомодульный алюмощелочной оборотный раствор с каустическим модулем ниже 2,9 корректируют высокомодульным алюмощелочным фугатом от выделения хлоргаллатного концентрата с каустическим модулем 1015 до получения каустического модуля откорректированного раствора 2,93,1, упаривают на первой стадии с выделением хлоридов в сгущенную пульпу, вторую Изобретение относится к цветной металлургии, в частности, к способам извлечения галлия из низкомодульных оборотных растворов глиноземного производства. Известен способ получения глинозема и галлия из боксита (м. предварительный патент РК 8629,кл. 01 7/06, С 22 В 58/00, опубл. 15.03.2000) включающий выщелачивание боксита алюмощелочным оборотным раствором, сгущение красного шлама, декомпозицию раствора в присутствии затравки с получением глинозема и маточного раствора, упаривания маточного раствора с получением оборотного щелочно-алюминатного раствора, использование части оборотного раствора в смеси с маточным для извлечения галлия путем упарки смеси маточного раствора с оборотным,выделения из него гидроалюмината натрия (ГАН). Выделенный ГАН используют на декомпозиции в качестве активной затравки путем смешения его с алюминатным раствором при температуре 50 С, с получением при декомпозиции высокомодульного раствора, который используют для получения галлия. Для этого высокомодульный раствор корректируют хлорсодержащим осадком с содержанием хлор-иона (С ) 35 до получения в пульпе весового соотношения (С )/А 2 О 3 не ниже 0,9, отфильтровывают и подвергают кристаллизации при температуре 36 С, при кристаллизации образуется галлийсодержащий осадок, который отделяют, растворяют в конденсате с получением богатого по содержанию галлия раствора, очищают богатый раствор от солей ванадия и используют для выделения галлия известными способами. Основные недостатки способа быстрокристаллизующиеся растворы и низкий выход богатого по содержанию галлия раствора. Наиболее близкий из известных способов,принятый за прототип -способ производства галлия цементацией из искусственно полученных алюмосодержащих хлоргаллатных щелочных растворов (м. Ибрагимов А.Т., Будон СВ. Развитие технологии и производства глинозема из бокситов. Павлодар,2010,с.259-272),которые концентрированы по галлию и содержат минимальное количество примесей, ухудшающих извлечение галлия (серу низших валентностей,оксидов железа, окиси ванадия и др.). Технология основана на способе переработки на глинозем некондиционных казахстанских бокситов при накоплении хлоридов в производственных растворах, используемых для выделения галлия в хлоргаллатные концентраты. Основным сырьем для производства галлия является слив содоотстойника упаренного оборотного раствора. Слив содоотстойника с каустическим модулем не менее 2,9 и концентрацией 2 не менее 220 г/дм 3 упаривают на первой стадии до концентрации 2 320340 г/дм 3, при этом хлориды, карбонаты и сульфаты натрия выпадают в осадок. Упаренный раствор сгущают, часть сгущенной пульпы с содержанием хлор-иона (С ) 120350 г/дм 3 используют в качестве хлоридной затравки для выделения хлоргаллатного 2 концентрата (ХГК), другую часть возвращают в глиноземное производство, а слив сгустителя упаривают на второй стадии до концентрации 2 400420 г/дм 3 с получением пересыщенных по алюминату натрия растворов, из которых он кристаллизуется в присутствии затравки ГАН при снижении температуры до 85 С,ГАН отфильтровывают, репульпируют горячей водой до концентрации 2 150170 г/дм 3, ау 1,92,0 и направляют в глиноземное производство, фильтрат направляют на выделение ХГК. В фильтрат ГАН добавляют хлоридную затравку в виде сгущенной пульпы первой стадии упаривания слива содоотстойника из расчета достижения весового соотношения (С )/А 2 О 3 равного 0,7, раствор охлаждают до температуры 34 С, при этом происходит кристаллизация ХГК, который отделяют от раствора фугированием на центрифугах, фугат с каустическим модулем ау 1247 и концентрацией 2 360390 г/дм 3 возвращают в глиноземное производство. ХГК репульпируют промывными водами после промывки центрифуг с получением сырого богатого раствора с содержанием галлия 1 1,5 г/дм 3 и каустическим модулем 1,82,2. Для повышения стойкости полученного раствора проводят его корректировку раствором каустика до каустического модуля ау 2,8 и концентрации 2 185 г/дм 3. Откорректированный раствор очищают от солей ванадия и соединений железа известными способами, а выделение галлия ведут цементацией упомянутого раствора на галламе алюминия. Химическое извлечение галлия с 1 м 3 слива содоотстойника составляет 7,25. Недостатками данного способа являются жесткие требования к нижнему пределу каустического модуля оборотного раствора не менее 2,9 и содержанию галлия не менее 0,28 г/дм 3. При более низких значениях каустического модуля затрудняется упаривание раствора на первой стадии снижается производительность выпарных аппаратов, выход очищенного раствора в слив сгустителей увеличиваются потери галлия со сгущенной пульпой, снижается выход фильтрата ГАН и содержание в нем галлия, а также снижается коэффициент выхода готового богатого по содержанию галлия раствора для цементации с единицы исходного раствора и концентрация в нем галлия, и, как следствие, снижается количество галлия, получаемого при цементации. Задачей настоящего изобретения является использование низкомодульных оборотных растворов глиноземного производства с каустическим модулем ниже 2,9 и содержанием галлия менее 0,28 г/дм 3 для извлечения галлия. Технический результат состоит в том, что за счет корректировки каустического модуля низкомодульного оборотного раствора высокомодульным фугатом хлоргаллатного концентрата снижается вязкость раствора и, как следствие, увеличивается пропускная способность первой стадии упаривания, улучшается скорость сгущения упаренного раствора, кристаллизация и фильтрация ГАН,объем фильтрата ГАН увеличивается на 24, а количество извлекаемого галлия - в среднем на 31, при этом расход гранулированного алюминия на цементации галлия снижается на 28,5 в сравнении с прототипом. Предлагаемый способ извлечения галлия из оборотных низкомодульных растворов глиноземного производства включает следующие технологические операции 1 - Корректировка низкомодульного оборотного раствора. Низкомодульный оборотный алюмощелочной раствор с каустическим модулем менее 2,9 корректируют высокомодульным алюмощелочным фугатом ХГК с каустическим модулем 1015 до получения каустического модуля смеси 2,93,1. Увеличение каустического модуля более 3,1 ведет к ухудшению процесса кристаллизации ГАН. 2 - Выделение хлоридов в сгущенную пульпу. Откорректированный раствор упаривают на первой стадии до концентрации 2 320360 г/дм 3, при этом из раствора выводятся хлориды, сульфаты и карбонаты натрия, упаренный раствор сгущают. Сгущенную пульпу с содержанием хлор-иона (С ) 120320 г/дм 3, частично используют в качестве хлоридной затравки для выделения ХГК, остальную часть возвращают в глиноземное производство, а слив сгустителя направляют на выделение ГАН. 3 - Выделение ГАН. Слив сгустителя упаривают до концентрации 2 420440 г/дм 3, при этом алюминат натрия кристаллизуется в присутствии затравки гидроалюмината натрия при снижении температуры до 85105 С, выделившийся ГАН отфильтровывают, репульпируют горячей водой до концентрации 2 150180 г/дм 3 и в виде алюминатного раствора возвращают в глиноземное производство, фильтрат ГАН направляют на стадию выделениия ХГК. 4 - Выделение ХГК. Фильтрат ГАН разбавляют конденсатом до содержания 2 370390 г/дм 3,подают хлоридную затравку -сгущенную пульпу первой стадии упаривания - из расчета получения в пульпе весового соотношения (С )/А 2 О 3-0,40,6,охлаждают до 3442 С и выдерживают в присутствии ранее выпавшего ХГК в течение 1016 часов для кристаллизации ХГК. Выделившийся ХГК(химическая формула 2 Ме(ОН)4 С, гдегаллий, алюминий) отделяют от растворной части на центрифуге. Часть фугата с концентрацией 2 360390 г/дм 3 и каустическим модулем 1015 используют для корректировки каустического модуля низкомодульного оборотного раствора,другую часть возвращают в производство глинозема. 5 - Приготовление богатого галлийсодержащего раствора. ХГК растворяют промывными водами после промывки центрифуг,корректируют раствором крепкого каустика с концентрацией 2 450500 г/дм 3 до получения каустического модуля не менее 2,7 и концентрации 2 175200 г/дм 3, полученный откорректированный раствор очищают от оксида ванадия и окислов железа известными способами. Выпавшие соли ванадия и железа отделяют контрольной фильтрацией с получением богатого по содержанию галлия раствора. 6 - Извлечение галлия методом цементации на галламе алюминия. Сравнительные данные реализации предлагаемого способа и прототипа представлены в таблицах. Таблица 1 - Сравнительные данные по химическому составу и объемам растворов по предлагаемому способу и способу- прототипу. Таблица 2 - Технологические показатели. Показатели по предлагаемому способу приведены в процентах относительно прототипа. Примеры реализации предложенного решения В качестве исходного раствора использовали низкомодульный алюмощелочной оборотный раствор - слив содоотстойника - с каустическим модулем ау 2,68. Способ осуществляли в двух вариантах пример 1 - каустический модуль исходного раствора корректировали до ау 2,9 пример 2 - каустический модуль исходного раствора корректировали до ау 3,1. Способ осуществляли следующим образом. 1 Слив содоотстойника смешали с высокомодульным фугатом до достижения заданного каустического модуля откорректированного раствора пример 1 - ау 2,9 пример 2- ау 3,1. 2 Откорректированный раствор упарили на первой стадии до концентрации 2 340 г/дм 3,упаренный раствор сгустили. Часть сгущенной пульпы с содержанием хлор-иона пример 1- 150 г/дм 3, пример 2-155 г/дм 3, отделили и использовали в качестве хлоридной затравки при выделении ХГК,остальную часть возвратили в глиноземное производство. Выход слива сгустителя составил пример 1 - 0,691 м 3/м 3 исходного раствора, пример 2- 0,7 м 3/м 3 исходного раствора. 3 - Слив сгустителя первой стадии упарили до концентраций 2 пример 1-431 г/дм 3, пример 2433 г/дм 3. Упаренный раствор охладили до 90 С в присутствии затравки ГАН, выдержали в течение 10 часов для кристаллизации ГАН, отфильтровали на вакуумных фильтрах. Выход фильтрата ГАН составил пример 1 - 0,165 м 3/м 3 исходного раствора,пример 2-0,17 м 3/м 3 исходного раствора увеличение содержания галлия в фильтрате относительно прототипа составило пример 1 - 31, пример 2 -33. 4 - Для выделения ХГК фильтрат ГАН разбавили горячим конденсатом до содержания 2 370 г/дм 3, затравили хлоридной затравкой сгущенной пульпой первой стадии упаривания - до достижения весового соотношения (С )/А 2 О 3 0,6. Полученный раствор охладили до 38 С и выдержали в течение 10 часов в присутствии затравки от предыдущей кристаллизации ХГК. Пульпу после кристаллизации разделили на центрифуге. Часть фугата направили в начало процесса для смешения со сливом содоотстойника, оставшуюся часть возвратили в глиноземное производство. 5 Отделенный ХГК репульпировали промывными водами после промывки центрифуг,добавили раствор каустика с концентрацией 2 3 400 г/дм 3 для корректировки каустического модуля раствора пример 1 до 2,68, пример 2 до 2,72. Очистку откорректированного раствора от оксида ванадия вели методом кристаллизации при температуре раствора 20 С в течение 21 часа,очистку от окислов железа вели сорбцией на целлюлозе. Очищенный раствор отфильтровали на фильтре ЛВАЖ. Выход богатого по содержанию галлия раствора для цементации составил пример 1121,8, пример 2126,4 относительно прототипа. 6 Извлечение галлия осуществляли цементацией богатого раствора на галламе алюминия. Химическое извлечение галлия с 1 м 3 слива содоотстойника составляет пример 1- 10,07,пример 210,46 . Таблица 1 Сравнительные данные по химическому составу и объемам растворов Характеритика растворов Химсостав, г/дм 3 Объем раствора Галлий ау 2 слив содоотстойникапрототип фугат ХГК пример 1 фугат ХГК пример 2 пример 1 пример 2 прототип пример 1 пример 2 прототип пример 1 пример 2 12,3 372 0,18 0,023 12,3 372 0,18 0,045 Откорректированные растворы 2,9 223,4 0,278 1,023 3,1 226,5 0,276 1,045 Фильтрат ГАН 5,4 416,6 0,579 0,134 5,94 431 0,614 0,165 6,00 435 0,616 0,167 Раствор на цементацию 2,85 175 0,425 0,078 2,7 175,8 0,478 0,095 2,7 178 0,48 0,099 Технологические показатели Технологические показатели 1 Каустический модуль раствора на первую стадию упарки первую стадию упарки Объем раствора на первую стадию упарки Объем фильтрата ГАН Количество галлия в фильтрате ГАН Объем раствора на цементацию Количество галлия в растворе на цементацию Извлечение галлия ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ извлечения галлия из оборотных низкомодульных растворов производства глинозема включающий двухстадийное упаривание оборотного раствора, сгущение упаренного раствора первой стадии с выделением хлоридов в сгущенную пульпу, выделение гидроалюмината натрия из раствора второй стадии упаривания, выделение хлоргаллатного концентрата из фильтрата гидроалюмината натрия в присутствии хлоридной затравки, причем в качестве упомянутой затравки используют часть сгущенной пульпы первой стадии 4 упаривания, отделение хлоргаллатного концентрата центрифугированием, репульпацию хлоргаллатного концентрата с получением богатого галлийсодержащего раствора, корректировку его крепким каустиком, очистку откорректированного раствора от солей ванадия и железа, цементацию очищенного раствора на галламе алюминия,отличающийся тем,что низкомодульный оборотный раствор с каустическим модулем ниже 2,9 корректируют высокомодульным фугатом от выделения хлоргаллатного концентрата с каустическим модулем 1015 до достижения каустического модуля раствора 2,93,1 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторую стадию упаривания ведут до концентрации 2 420460 г/дм 3 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллизацию гидроалюмината натрия ведут при температуре 85105 С 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что хлорсодержащую затравку берут из расчета весового соотношения (С )/А 2 О 3 в хлоргаллатной пульпе 0,4 - 0,6.