Спосіб вилучення галію з маткових та оборотних розчинів процесу байера
Використання: вилучення галію з маткових та оборотних розчинів процесу Байєра цементацій на галамі алюмінію з попереднім очищенням розчинів від домішок. Сутність: матковий розчин обробляють СаО в кількості 20-60 г/л протягом 0,5-1,0 з наступним змішуванням отриманої пульпи з оборотним розчином у співвідношенні (1-0,5):1 протягом 0,5-2, 0 години з подальшим відстоюванням пульпи з отриманням очищеного розчину та кальцієвого осаду; останній направляють на приготування вихідної бокситової пульпи процесу Байєра, а очищений розчин вилучення галію. 2 табл.
Винахід відноситься до кольорової металургії, гідрометалургії галію і може бути використане для отримання галію з маткових і оборотних розчинів, одержуваних при переробці бокситів на глинозем способом Байєра. Відомий спосіб вилучення галію з маточного та оборотного розчинів процесу Байєра цементацією на галамі алюмінію з попередньою очисною цих розчинів від домішок, в якому оборотний розчин охолоджують до 58-65 o C з кристалізацією соди, миш'яку, фтору та органічних речовин, фільтрат змішують з маточним розчином у співвідношенні 0,9-0,5:1 і охолоджують до 20-25 o З кристалізацією ванадій-фосфорних сполук, а потім виділяють галій цементацією послідовно на декількох галламах. Недоліками цього способу є багатостадійність, застосування дорогого примусового охолодження розчинів з використанням, як правило, екологічно шкідливого фреону, висока залишкова концентрація ванадію при очищенні розчинів (0,16-2 г/л V2O5), що збільшує кількість цементаторів та об'єм металу в незавершеному виробництві. , відсутність очищення від кремнезему, що знижує вилучення галію на 6-8% Зазначені недоліки відомого способу знижують вилучення галіюроблять його виробництво дорогим. Відомий також спосіб вилучення галію з розчинів процесу Байєра з очищенням розчинів від домішок перед відновленням за патентом N 442115, пріоритет 30.09.81 кл. 25 1/00, опубл. 20.12.83 р. Відповідно до патенту для очищення розчинів використовують: примусове охолодження з подальшою кристалізацією солей ванадію, фосфору, оксалатів та ін. обробку сульфідом натрію та сульфатом міді, додаткову упарку після очищення. Різним поєднанням зазначених прийомів отримують технологічні режими, при яких очищення розчинів від домішок забезпечує вилучення галію при електролізі від 461 до 784% (по розчину). Недоліками цього способу є багатостадійність і складність процесу очищення розчинів і, як наслідок, високий рівень витрат на виробництві галію. Ближчим до заявляється способу є спосіб вилучення галію з оборотних і маткових розчинів процесу Байєра а.с. N 510848, прийнятий за прототип. Недоліками прототипу є багатостадійність процесу очищення розчинів, необхідність застосування примусового охолодження, недостатнє очищення від ванадію та відсутність очищення від кремнезему. Крім того, у прототипі до проблем очищення розчинів не залучається вапно, яке вводиться в процесі Байєра в кількості до 4% від ваги бокситу. Зазначені недоліки прототипу знижують вилучення галію та роблять його виробництво дорогим. Метою винаходу є збільшення вилучення галію розчинів і зниження витрат на його виробництво. Мета досягається тим, що матковий розчин обробляють вапном із розрахунку 20-60 г/лактивного окису кальцію протягом 0,5-1,0 год, отриману пульпу змішують з оборотним розчином у співвідношенні з маточним 1-0,5:1, знову перемішують 0,5-2,0 год, декантують, розчин відстоюють і спрямовують осад у процес Байєра, а розчин на цементацію. Сутність технічного рішення полягає в тому, що вапно, що вводиться в процес Байєра для технологічних цілей у кількості 3-4% від ваги бокситу, спочатку використовують для комплексного очищення оборотного та маткового розчинів виділених для отримання галію. Вапно вводиться в матковий розчин із розрахунку 20-60 г/л активного окису кальцію. Матковий розчин є менш концентрованим порівняно з оборотним, у зв'язку з чим каустифікація карбонатного лугу в ньому протікає повніше, ніж у суміші маточного та оборотного розчинів. Крім того, оборотний розчин змішують з складається з маткового розчину і вапна пульпою, в якій присутня вже утворилася фаза гідрогранату кальцію. У цих умовах утворюється гідрогранат кальцію, що відрізняється великим насиченням кремнезему та високими сорбційними властивостями. При такому режимі введення реагентів досягається комплексне очищення розчинів від ванадію, кремнезему, миш'яку, фосфору, органічних речовин. Вилучення галію цементацією на галамі алюмінію з маткових і оборотних розчинів процесу Байєра очищених пропонованим способом досягається 90% Такий сукупності ознак як у заявляється способі, а саме: матковий розчин обробляють призначеним для використання в процесі Байєра вапном з розрахунку 20- 60 г/л активного окису кальцію протягом 0,5-1,0 години, у вапняну пульпу вводять оборотний розчин у співвідношенні до маткового 1,0-0,5:1 і знову перемішують 0,5-2,0 години, осад вапняної обробки декаптують і направляють в процес Байєра замістьпочаткового вапна, а розчин відстоюють і використовують на цементації галію, у відомих технічних рішеннях немає. Приклади конкретного способу виконання. Було поставлено дві серії дослідів. 1. Перша серія дослідів. У маткові розчин складу, г/л: Na2Оку 166,6; Na2Oпро186,0; Al2O3 199,6; ку2,5; Са 0,20; Si02 0,76; V2O5 0,16, ввели активний окис кальцію (вапно) у кількості 20 г/л CaОакт. Отриману пульпу перемішували 0,5 год, після чого в неї ввели оборотний розчин складу, г/л: Na20ку 224,8; Na2Oпро 236,0; Al2O3 137; ку2,7; СаO,27; SiO2 1,1; V2O5 0,20 у співвідношенні до маточного розчину 1:1 (за обсягом). Після цього перемішування продовжували 1год. Потім відфільтрували пульпу. Осад використовували замість вапна на розтині бокситів. Очищений розчин складу, г/л: Na2Oку 200,5; Na2Oпро 220,2; Аl2О3 125,8; ку2, 62;; Ga 0,23; SiO2 0,60; V2O5 0,08, після відстоювання використовували для цементації галію на галамі алюмінію, вилучення галію з розчину отримали 65,5% На такому ж складі маточного і оборотного розчинів поставили ряд дослідів з різним дозуванням вапна, різною тривалістю перемішування пульп і різним змішуваних розчинів. Дані зведені у табл.2. 2. Другу серію дослідів було поставлено на розчинах наступного складу, г/л (табл.1). Дані з дослідів зведені в таблицю 2. Результати дослідів показують, що за пропонованим способом у межах заявляється параметрів вилучення галію вище, ніж по прототипу. Вихід за межі параметрів, що заявляються, призводить до зниження вилучення галію за рахунок неефективної очищення розчинів у разі виходу за нижню межу параметрів. У разі виходу за їх верхню межу зниження вилучення галію пояснюється високою концентрацією загальної лугу розчинів. Крім того, при цьому має місце велика витрата вапна,погіршується відстоювання розчинів, спостерігається шламування галію при цементації. Опади після очищення розчинів складаються з гідрогранату, гідроксиду кальцію та слідів вапняку. Часткова заміна вапна використовуваної в процесі Байєра на цей осад не викликала зниження вилучення оксиду алюмінію на вилуговуванні бокситу і не ускладнювала процес фільтрації алюмінатного розчину. Таким чином, пропоноване технічне рішення дозволяє призначене для процесу Байєра вапно спочатку використовувати для очищення маткових та оборотних розчинів з метою отримання галію, підвищує ефективність очищення, збільшує вилучення галію до 70% проти 50% прототипу.
Спосіб вилучення галію з маткових і оборотних розчинів процесу Байєра, що включає цементацію на галамі алюмінію з попереднім очищенням розчинів від домішок, який відрізняється тим, що, з метою збільшення вилучення галію і зниження витрат на його виробництво, ведуть очищення шляхом обробки маткового розчину вапном з розрахунку 20 -60 г/л активного окису кальцію протягом 0,5-1,0 год, змішування отриманої пульпи з оборотним розчином у співвідношенні до маткового (1,0-0,5):1, перемішування протягом 0,5-2, 0 год і декантації з подальшим відстоюванням та напрямком осаду в процес Байєра, а розчину на цементацію.
MM4A Дострокове припинення дії патенту України на винахід через несплату у встановлений термін мита за підтримку патенту в силі