Способ переработки содосульфатного раствора, получаемого после очистки газа электролизных корпусов при производстве алюминия

Способ переработки содосульфатного раствора, получаемого после очистки газа электролизных корпусов при производстве алюминия

Реферат

Способ относится к цветной металлургии, конкретно к переработке содосульфатных растворов, сбрасываемых в шламохранилища после очистки газа электролизных корпусов при производстве алюминия.

На всех алюминиевых заводах в Российской Федерации, работающих с необожженными анодами, отходящие газы электролизных корпусов очищают от сернистых и фтористых соединений в мокрых скрубберах, орошаемых содовым раствором - до достижения в оборотном растворе концентрации NaF 17-25 г/л, карбонатной и бикарбонатной соды до 15-23 г/л и сульфата натрия до 60-75 г/л. Из оборотного содосульфатного раствора перед его возвращением на газоочистку выделяют в осадок криолит до снижения концентрации фтористого натрия в нем до 5-8 г/л. Около 15% оборотного содосульфатного раствора после выделения из него криолита выбрасывают в шламохранилище. В оставшиеся 85% оборотного содосульфатного раствора дозируют расчетное количество расходуемой на газоочистку свежей соды перед возвращением оборотного раствора обратно в скруббера газоочистки. Со сбрасываемым в шламохранилище содосульфатным раствором при мощности алюминиевого завода 900 тыс.тонн алюминия в год теряется около 16000 тонн Na₂SO₄, 5000 тонн соды, 2200 т фтористого натрия и наносится большой экологический ущерб окружающей природе.

Известен способ выделения сульфата натрия из сбрасываемого в шламохранилище содосульфатного раствора от газоочистки электролизных корпусов по а.с. №6485180 - 05.10.73, включающий выдержку содосульфатного раствора при его глубоком охлаждении до минус 5°С с выделением в осадок сульфата натрия в виде десятиводной глауберовой соли (Na₂SO₄·10Н₂О) с последующим обезвоживанием ее путем плавления и распыления в печных агрегатах. Способ на практике не применяется из-за сложности его в эксплуатации, больших теплоэнергетических затрат и загрязнения конечного продукта фтористым натрием.

Наиболее близким прототипом заявляемого способа является "Способ переработки фторсодержащих отходов алюминиевого производства" (авт. св. SU 789392 от 15.01.79), включающий обработку газов раствором соды и твердых отходов щелочным раствором, осаждение криолита из полученных растворов, отделение осадка с последующим разделением маточного раствора на части, одну из которых направляют на обработку отходящих газов, а другую каустифицируют известью с последующей обработкой полученным раствором твердых отходов, отличающийся тем, что, с целью повышения содержания фтора в криолите и степени извлечения сульфата натрия, после каустификации из раствора кристаллизуют глауберовую соль и отделяют ее. Основным недостатком способа является расход извести на каустификацию соды с образованием отхода карбонатной извести и выделение сульфата натрия в виде десятиводной глауберовой соли при охлаждении маточного раствора до минус 5 - минус 12°С, что связано с большими теплоэнергетическими затратами на глубокое охлаждение маточного раствора и большими затратами топлива на сушку глауберовой соли,

Технической задачей предлагаемого изобретения является обеспечение более глубокого выделения сульфата натрия из упаренного содосульфатного раствора и выделение его в виде беркеитовой соли, очищенной от фтористого натрия со значительным сокращением теплоэнергетических затрат производства и выделения фтора в воде фтористого кальция.

Поставленную цель достигают тем, что в способе переработки содосульфатного раствора, получаемого после газоочистки отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия, включающем очистку газа от серных окислов и фтористых соединений путем их орошения содосульфатным раствором в мокрых срубберах, выделение из раствора после газоочистки основного количества фтористого натрия в виде криолита, содосульфатный раствор, очищенный от криолита, дополнительно очищают от фтористого натрия путем его обработки при t - 95-105°С в течение 1,5-2 часов известковым молоком, дозируемым в содосульфатный раствор из расчета стехиометрического связывания фтора, содержащегося в растворе в CaF₂, после чего очищенный от фтора содосульфатный раствор далее подвергают концентрирующей выпарке до достижения плотности упаренного раствора до 1,37±0,02 г/л и выделают из него в осадок сульфат натрия в виде безводной беркеитовой соли путем введения в упаренный раствор карбонатной соды до достижения концентрации титруемой щелочи в маточном растворе до 215-230 г/л Na₂O_τ и плотности раствора в суспензии до 1,35±0,02 г/л при перемешивании суспензии при температуре 95-100°С в течение 30-40 минут.

Дозировка извести в содосульфатный раствор ниже требуемого по стехиометрии на образование CaF₂ приводит к неполной очистке содосульфатного раствора от фтора и к последующему загрязнению выделяемой из него беркеитовой соли фтористым натрием. Избыточная дозировка извести приводит к ухудшению качества выделяемого из раствора фтористого кальция за счет его загрязнения карбонатом кальция. Снижение температуры содосульфатного раствора ниже 95°С и сокращение времени от обработки содопоташного раствора известковым молоком меньше 1,5 часов приводит к недостаточной очистке содосульфатного раствора от фтористого натрия и к последующему загрязнению выделяемой из него беркеитовой соли фтористым натрием. Повышение температуры содосульфатного раствора выше 105°С и увеличение времени боле двух часов при обработке содосульфатного раствора известковым молоком приводит к увеличению теплоэнергетических и других затрат производства.

Снижение плотности содосульфатного раствора при его концентрирующей выпарке ниже 1,35 г/л и при дозировке соды в упаренный раствор ниже 1,33 г/л приводит к снижению выделения беркеитовой соли из содосульфатного раствора.

Повышение плотности содосульфатного раствора при его концентрирующей выпарке выше 1,39 г/л приводит к зарастанию кипятильных труб выпарной батареи сульфатными солями. Повышение плотности упаренного содосульфатного раствора при дозировке в него карбонатной соды выше 1,37 г/л и концентрации титруемой щелочи выше 230 г/л NaO_τ, приводит к загрязнению выделяемой из него в осадок беркеитовой соли карбонатной содой. Снижение температуры упаренного содосульфатного раствора при дозировке в него соды ниже 95°С приводит к снижению степени выделения беркеитовой соли из содосульфатного раствора. Повышение температуры при дозировке в него соды выше 100°С приводит к увеличению теплоэнергетических и других затрат производства.

Пример практического осуществления переработки содосульфатного раствора, получаемого при очистке газа электролизных корпусов предлагаемым способом при производстве 900 тыс. тонн алюминия в год, приведен в прилагаемом балансе часового материального потока в технологическом цикле (чертеж).

Способ переработки содосульфатного раствора, получаемого после газоочистки отходящих газов электролизных корпусов при производстве алюминия, включающий очистку газа от серных окислов и фтористых соединений путем их орошения содосульфатным раствором в мокрых скрубберах, выделение из раствора после газоочистки основного количества фтористого натрия в виде криолита, отличающийся тем, что содосульфатный раствор, очищенный от криолита, дополнительно очищают от фтористого натрия путем его обработки при t 95-105°C в течение 1,5-2,0 ч известковым молоком, вводимым в содосульфатный раствор из расчета стехиометрического связывания фтора, содержащегося в растворе, в CaF₂, после чего очищенный от фтора содосульфатный раствор далее подвергают концентрирующей выпарке до достижения плотности упаренного раствора до 1,37±0,02 г/л и выделяют из него в осадок сульфат натрия в виде безводной беркеитовой соли путем введения в упаренный раствор карбонатной соды до достижения концентрации титруемой щелочи в маточном растворе 215-230 г/л Na₂O_т и плотности раствора в суспензии до 1,35±0,02 г/л и перемешивания суспензии при температуре 95-100°С в течение 30-40 мин.