» » Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании
03.12.2015

Каустический модуль раствора или каустическое отношение (αк) — это молярное отношение Na2Ок к Аl2O3:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

Определение αк алюминатного раствора:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

где αa, αo — соответственно каустические модули алюминатного и оборотного растворов; no — концентрация оборотного раствора по Na2Oк, г/л; Vo — объем оборотного раствора, м3; Nп — величина потерь Nа2O, кг; η — выход Аl2O3, дол. ед.; А — содержание Аl2O3 в сырье, %.
Помимо каустического модуля, щелочно-алюминатные растворы характеризуются еще общим модулем αобщ:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

Различают следующие виды щелочи в алюминатных растворах: титруемая, карбонатная, каустическая, сульфатная и общая. Концентрация титруемой щелочи Na2От определяется титрованием раствора соляной кислотой: при этом оттитровывается (определяется) оксид натрия, находящийся в растворе в виде каустика NaOН(Nа2Oсв), алюмината натрия NаАl(ОН) 4 (Nа2Oал), соды Nа2СO3 (Nа2Oу), силиката натрия Nа2SiO3(Nа2OSi), сульфита натрия Nа2SO3 (Nа2Oсф) и — частично — фторида натрия и тиосульфата натрия Na2O3 (Nа2Oтсф). Таким образом:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

Сульфатная щелочь Na2O5 находится в растворе в виде сульфата натрия Nа2SO4.
Карбонатная (углекислая) щелочь Na2Оу находится в алюминатных растворах в виде соды. Концентрация каустической щелочи Na2Ок можно определить как разность между титруемой щелочью и карбонатной (углекислой):
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

При малом содержании примесей и их постоянной концентрации Na2Oт-Na2Oобщ:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

Общая щелочь определяется как сумма свободной, алюминатной и карбонатной щелочи:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

На американских глиноземных предприятиях используют весовое отношение оксида алюминия (а) к каустической соде (с) (в пересчете на карбонат натрия): а/с = Al2O3/Na2O*1,71, M[Na2CO3]/M[Na2O] = 106/62 = 1,71.
Отношение между αк и а/с выражается соотношением αк = 0,962 * с/а,
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

Различают теоретически и практически достижимые выходы глинозема при выщелачивании. Теоретически можно из боксита перевести в раствор весь глинозем за вычетом неизбежных химических потерь, происходящих в результате перехода части соединений алюминия в нерастворимый алюмосиликат натрия.
Теоретическое извлечение (выход) Al2O3 из боксита:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

где Аl2O3(Б), SiO2(Б) — содержание компонентов в боксите,% (по массе); Y — число молей SiO2, связывающихся с 1 молем Аl2O3 в составе красного шлама; μSi — кремневый модуль боксита.
Отношение количества глинозема, перешедшего за определенный промежуток времени в раствор, к его количеству в исходном боксите называется степенью извлечения или химическим выходом глинозема по выщелачиванию.
Химические потери щелочи:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

где Na2Oуд — удельные потери Na2Oк на 1 т Аl2O3, кг; 0,6 — коэффициент, равный отношению Na2O к SiO2 по массе в ГАСН.
При добавке извести при выщелачивании диаспоровых бокситов потери щелочи снижаются.
Химический (практический) выход Аl2O3 в раствор при выщелачивании или степень извлечения:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

Химический выход ниже теоретического, так как в остатке после выщелачивания (красном шламе) всегда содержится некоторое количество невыщелоченного глинозема в виде гидроксидов.
Фактическое извлечение Аl2O3 из боксита в раствор Еф (Н.И. Еремин):
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

Товарный выход Аl2O3 определяется как разность химического выхода ηхим и механических потерь на всех переделах М:
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

Эффективность оборота щелочи. Оборотный раствор содержит глинозем (αк = 3,4—3,65) в виде алюмината натрия NаАl(OН)4, и только часть каустической щелочи является «свободной» или «рабочей», т. е. способной выщелачивать дополнительные порции Аl2O3 из боксита; существует понятие «эффективность оборота щелочи» — Эo. Эта величина характеризует количество Аl2O3 которое будет извлечено активной частью Na2Oк и определяется из уравнения
Расчет основных количественных характеристик при выщелачивании

где Эo — эффективность оборота щелочи, г/л; n — концентрация Na2Oк в оборотном растворе, г/л; αo и αa — каустические модули оборотного и алюминатного растворов соответственно.
Повышение αo и особенно снижение αa увеличивают эффективность оборота раствора.