» » Поведение соды и органических веществ в способе Байера
24.04.2015

Основным источником образования соды в процессе Байера является частичная декаустификация едкой щелочи, т. е. взаимодействие ее с углекислым кальцием, нередко присутствующим в боксите или в извести, добавляемой для активизации процесса выщелачивания. Согласно диаграмме равновесных состояний в системе Na2O—Al2O3—CO2—CO—H2O, представленной на рис. 11, углекислый кальций взаимодействует с едким натром лишь при высоких концентрациях последнего, в частности при таких, которые используются при выщелачивании диаспоровых или бемитовых бокситов. Декаустифицирующее действие на алюминатно-щелочные растворы оказывают также и углекислые соединения магния и железа. Известную, хотя и значительно меньшую, роль в содообразовании играет поглощение углекислого газа из воздуха в различных стадиях технологического процесса, главным же образом при выкручивании алюминатных растворов,
Образующуюся в процессе Байера соду накапливают до тех пор, пока не будет достигнут предел ее растворимости в оборотном растворе, после чего она выделяется при выпарке. Установлено, что растворимость соды резко падает с повышением концентрации оборотного раствора и маю зависит от температуры в интервале температур и концентраций, характерных для последней стадии выпарки. Это показано на кривой рис. 12, характеризующей метастабильное состояние соды, устанавливающееся в синтетическом оборотном алюминатном растворе в результате выпарки
Поведение соды и органических веществ в способе Байера

Источником поступления органических веществ в процессе Байера являются гуминовые и смолистые соединения, содержащиеся в бокситах, а также крахмал, вносимый в качестве коагулянта при отстаивании красного шлама, клетчатка фильтровальных материалов и др. В процессе высокотемпературной щелочной обработки органические вещества претерпевают изменения и превращаются в основном в щавелевокислый натрий и в группу веществ типа смол.
При накоплении органических веществ нарушается нормальный производственный процесс, особенно при выпарке оборотных щелочных растворов. На поверхностях нагрева начинает быстро образовываться содовая накипь; сода выделяется при выпарке в виде мелких и плохо отстаивающихся кристаллов, а при фильтрации упаренных растворов образует клейкую плохо фильтрующуюся лепешку. Упаренные оборотные растворы начинают загустевать при охлаждении, вследствие чего затрудняется процесс классификации при мокром размоле боксита; замедляется процесс выкручивания, и гидроокись алюминия начинает выделяться в более дисперсном состоянии, чем обычно.
Установлено, что причиной отмеченных затруднений являются поверхностно активные свойства указанных выше веществ типа смол, особенно ярко выраженные при пониженных температурах. Адсорбируясь на поверхности кристаллических зародышей гидроокиси алюминия, поверхностно активные вещества нарушают их нормальный рост, что способствует образованию мелкокристаллических структур, а в присутствии щавелевокислого натрия приводят к загустеванию растворов, кристаллизация которых в этих условиях характеризуется образованием волокнистых кристаллов.
Наличие в растворе поверхностно активных веществ способствует также и образованию в процессе выпарки пересыщенных содой растворов, причем степень пересыщения возрастает с понижением температуры выпарки. Если выпарка раствора в головном корпусе выпарной батареи происходит при сравнительно низких температурах и при обусловленной этим повышенной вязкости раствора, последний может длительное время оставаться в состоянии значительного пересыщения, но на поверхностях нагрева, где температура более высока, начнет образовываться содовая накипь. Повышенная разность температур греющего пара и раствора будет способствовать росту этой накипи. Если же последняя стадия выпарки осуществляется в условиях повышенной температуры и малой вязкости в аппарате с циркуляцией раствора и соды. играющей роль затравки, кристаллизация соды происходит быстро во всей массе раствора. Раствор находится поэтому в состоянии, близком к равновесному, и образование накипи становится менее возможным, особенно при наличии малой разности температур раствора и греющего пара.
В соответствии с изложенным, оптимальная тепловая схема выпарки оборотных растворов, предусматривающая вывод соды и органических веществ из процесса, сводится к следующему. Последняя стадия упарки осуществляется при повышенной температуре (не в вакууме) и при разности температур раствора и греющего пара в пределах 10—15°. Выделяющиеся при этом кристаллы соды адсорбируют некоторую часть органических веществ, которые выводятся таким путем из процесса вместе с содой. При необходимости более глубокого вывода органических веществ упаренный раствор подвергается самоиспарению при атмосферном давлении или в вакууме. При этом дополнительно выделяются кристаллы соды, удерживающие на своей поверхности повышенные количества органических веществ, что обусловливается ростом сил адсорбции с понижением температуры.