» » Роль извести при автоклавном выщелачивании
03.12.2015

Известь является наиболее рациональной активизирующей добавкой при автоклавном выщелачивании диаспоровых и диаспор-бемитовых бокситов, ускоряющей и улучшающей растворение гидроксидов алюминия.
М.Н. Смирнов исследовал активизирующие действия ряда кальциевых соединений на выщелачивание диаспоровых бокситов при температуре 205 °С. В качестве добавок были использованы следующие соединения кальция: СаО, СаСО3, СаО*Аl2О3, Са3(РО4)2, СаF2, 3СаО*Аl2О3*6Н2О, СаSО4, СаSiO3, СаТiO3.
Все перечисленные соединения, кроме последнего, обеспечили извлечение Аl2О3 от 81 до 90 %, при введении в шихту на выщелачивание СаТiO3 выход Аl2О3 составил 5 %.
Смирнов объяснил положительное влияние кальция на степень разложения диаспоровых бокситов образованием промежуточного монокальциевого алюмината на поверхности диаспора с последующим его разложением раствором NaОН с образованием Са(ОН)2 и алюмината натрия. Процесс выщелачивания боксита активизирует также соединение двухкальциевого железа. Добавками активнее извести являются соединения стронция и бария.
По мнению Дружининой, наличие соединений ТiO2 в боксите вызывает резкое снижение извлечения Аl2О3 в раствор из-за образования пленки на поверхности диаспора:
Роль извести при автоклавном выщелачивании

Известь связывает содержащийся в боксите титан в нерастворимый титанат кальция — перовскит СаТiO3. При нагревании пульпы в автоклаве происходит растворение минералов титана и извести с образованием СаО*Аl2О3 и метатитаната натрия. СаО*Аl2О3 в дальнейшем разлагается на Аl2О3 и СаО. Известь связывается с растворенным титаном, образуя кристаллический титанат кальция. Метатитанат натрия кристаллизуется в отсутствие извести при температуре более низкой, от 140 до 170 °С, чем требуется для растворения минералов диаспора, и покрывает поверхность последнего пассивирующей пленкой.
Таким образом, роль извести можно свести к разрушению пленки метатитаната натрия или к предотвращению образования этих пленок.
Зависимость извлечения Аl2O3 из диаспора от дозировки извести представлена на рис. 4.11.
В дальнейшем было установлено, что при добавке извести при выщелачивании бемитового боксита существенно снижаются потери щелочи с красным шламом. При дозировке извести, равной 6 весовым процентам от массы боксита, относительное снижение химических потерь щелочи составляет 35 %.
Роль извести при автоклавном выщелачивании

Однако недостатком повышения дозировки извести является снижение извлечения Аl2O3 из боксита за счет образования трехкальциевого гидрограната (гидроалюминат кальция):
Роль извести при автоклавном выщелачивании

Гранаты (от лат. granatus — подобный зернам) — группа минералов, представляющих смеси двух изоморфных рядов: R2+3Аl2 (SiO4)3 и Са3R3+2 (SiO4)3. Общая формула: R2+3 R3+2 [SiO4] 3, где R2+ — Мg, Fе, Мn, Са; R3+ — Аl, Fе, Сr.
При автоклавном выщелачивании реакция (4.20) идет не до конца, так как равновесие ее смещается влево с ростом температуры вследствие снижения растворимости Са(OН)2 с повышением температуры и концентрации NaOН.
Оптимальная дозировка извести при автоклавном выщелачивании составляет 3—6 % от массы боксита и определяется экспериментально для конкретных технологических условий.
По данным Н.И. Еремина, добавка Са (ОН)2 также уменьшает образование экранирующих пленок гидроалюмосиликата натрия на бемите и диаспоре за счет образования соединения гидрограната 3СаО*Аl2О3*mSiO2*nН2О (m = 0,41,0; n = 5,2—4,0), который осаждается преимущественно на частичках трехкальциевого гидроалюмината, а не на диаспоре и бемите.
В работе В.И. Паукера было показано, что в результате автоклавного выщелачивания бокситов Среднего Тимана (шамозит-гематит-бемитового типа) с 15 % добавки извести в составе красного шлама образуются алюможелезистые гидрогранаты 3СаО*(0,79Аl2О3+0,21Fе2О3)*0,815SiO2*nН2О.
Изоморфное замещение трехвалентного алюминия трехвалентным железом сокращает потери Аl2О3 со шламом. Получение алюможелезистого гидрограната вместо ГАСН приводит к уменьшению потерь щелочи с красным шламом.