» » Роль солей в процессе выщелачивания бокситов
03.12.2015

В производственных растворах натрий присутствует не только в виде алюмината, но и в виде солей карбоната натрия, сульфата натрия и различных сульфидных соединений.
Карбонат натрия образуется в результате взаимодействия карбонатов боксита и углекислого газа с едким натром щелочно-алюминатных растворов.
Присутствие сульфата натрия связано с взаимодействием серосодержащих примесей боксита (FeS2 и др.) с растворами и с переходом в алюминатный раствор серы из топлива печей при спекании бокситовых шихт.
В растворах глиноземного производства находится небольшое количество ванадата натрия, хромат натрия, соли органических кислот с натрием и другие соединения.
Изучение роли солей натрия при выщелачивании боксита представляет собой как теоретический интерес (анализ структуры ГАСНа с дополнительно внедренными в него анионами), так и практический, в частности, установление величины химических потерь Al2O3 и щелочи.
Известно, что природные минералы типа фельдшпатоидов, содалита, канкринита и нозеана содержат внедренные или окклюдированные ионы Cl-, CO3в2-, SO4в2- и т. п.
Баррер Р.М. с сотрудниками путем смешивания гелей алюмосиликата натрия с раствором NaOH и различными солями при температуре 150-450 °С синтезировали соответствующие соединения:
1) содалит 3 (Na2O*Al2O3*2SiO2)*NaCl;
2) нозеан 3 (Na2O*Al2O3*2SiO2)*Na2SO4;
3) канкринит 3 (Na2O*Al2O3*2SiO2)*Na2CO3.
Авдеевой Т.Н. установлено образование в низкомодульных кремнеземсодержащих алюминатных растворах содалитоподобных ГАСН. Эти разновидности являются фазами переменного состава и в общем виде могут быть представлены формулой
(1,13-1,3)Na2O*Al2O3 * (1,7-1,87)SiO2 * (0,13-0,32)А * (1,43-1,44)Н2О,

где А — анионы (2Cl-, CO3в2-, SO4в2-, 2OH-).
Хлорсодержащие разновидности ГАСН являются структурными аналогами содалита и отличаются повышенной устойчивостью в низкомодульных щелочно-алюминатных растворах. Структура других разновидностей содалитоподобных ГАСН склонна к перестройке в структуру канкринита. Скорость изменения структуры определяется природой дополнительного аниона и увеличивается в направлении ОН- → СО3в2- → SO4в2-.
Ученый Лейтейзен и другие исследовали и систематизировали характерные признаки для идентификации ГАСН глиноземного производства и предложили типы их структур: алюминат-нозеан, карбонат-нозеан, сульфат-нозеан, карбонат-канкринит, сульфат-канкринит. Состав и структура перечисленных соединений в значительной степени зависят от присутствия соответствующих солей при их синтезе.
Были проведены исследования по выщелачиванию ямайского боксита промышленным оборотным раствором. Режим выщелачивания: температура — 240 °С, время выдержки 30 минут. Полученный раствор содержал Nа2Ообщ = 160 г/л, Al2O3/Nа2Oк = 0,66, Nа2Oк/Nа2Oобщ = 0,84 и несколько десятых грамма на литр SiO2.
В результате добавки к исходному раствору солей NaСl в количестве 10, 20, 40, 60 г/л в красном шламе были получены следующие молярные отношения: 2Сl- к 2SiO2 - 0,02; 0,04; 0,06 и 0,09.
Действие сульфата более эффективно. Из растворов, содержащих Nа2SO4 2, 10, 20, 40, 60 и 80 г/л, были получены шламы с молярным отношением SO3:SiO2 соответственно 0,07; 0,17; 0,26; 0,28; 0,29; 0,30. Количество непрореагировавшего SiO2 в шламе составляло 6 % от общего содержания SiO2 в шламе. Отсюда было рассчитано максимально возможное отношение Nа2SO4 к SiO2 в осадке (полная сульфатная форма), которое составило 0,33 на 1 моль SiO2.
Таким образом, исследователи сделали вывод о том, что в присутствии солей в красном шламе осаждается ГАСН, содержащий 1,33 моля на 2 моля SiO2. Число молей Al2O3 в шламе, приходящихся на 2 моля SiO2, при избытке Аl2O3 по отношению к SiO2 в растворе будет больше единицы. Следовательно, добавка солей в щелочно-алюминатные растворы способствует насыщению шламов SiO2 и повышает химическое извлечение Al2O3 в раствор (см. рис. 4.22).
Роль солей в процессе выщелачивания бокситов