автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Совершенствование технологии разложения алюминатных растворов для получения крупнокристаллического гидроксида алюминия

На правах рукописи

ООЗиь^г

лии/

Кузнецов Илья Александрович

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ РАЗЛОЖЕНИЯ АЛЮМИНАТНЫХ РАСТВОРОВ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ

Специальность 05.16.02 - «Металлургия черных, цветных и редких металлов»

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Екатеринбург - 2007

003062718

Работа выполнена на кафедре металлургии легких металлов ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» и ОАО «Уралалюминий»

Научный руководитель:

Профессор, доктор химических наук Лебедев Владимир Александрович

Официальные оппоненты-

Доктор технических наук, профессор Кожевников Георгий Николаевич

Кандидат химических наук, ведущий научный сотрудник Сабирзянов Наиль Аделевич

Ведущая организация

филиал «БАЗ-СУАЛ» ОАО «СУАЛ»

Защита состоится « ¿5 » мл я 2007 года в 15.00 ч. на заседании диссертационного совета Д 212 285 05 при ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет - УПИ» в ауд. I (зал ученого совета) по адресу: 620002, г. Екатеринбург, ул Мира, 19

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печатью организации, просим направлять по адресу: 620002, г Екатеринбург, ул Мира, 19, ученому секретарю. Факс- (343) 374-38-84

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ГОУ ВПО «Уральский государственный технический университет — УПИ»

Автореферат разослан "Щ" апреля 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета, д т н, проф.

Карелов С В

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В связи с реализацией на отечественных алюминиевых заводах систем сухой газоочистки, централизованной раздачи и автоматизированной подачи глинозема перед Уральскими алюминиевыми заводами ставится задача перехода на производство «песочного» глинозема (металлургического с улучшенными качествами). На данном этапе стабильное получение «песочного» глинозема невозможно из-за устаревших технологий и оборудования. Поэтому, на первом этапе решается задача получения «переходного» глинозема марки Г-ООК (крупнокристаллический) При ее реализации специалисты столкнулись с рядом проблем, главной из которых является периодическое изменение крупности гидроксида алюминия

Известно, что крупность глинозема напрямую зависит от крупности гидроксида алюминия, получаемого на стадии разложения алюминатных растворов. Анализ научных работ показал, что разработанные технологические схемы по производству крупнокристаллического гидроксида алюминия применяются на зарубежных заводах, перерабатывающих низкомодульные алюминатные растворы (ак«1,3-1,6) В то время как на отечественных заводах, перерабатывающих алюминатные растворы с высоким каустическим модулем (ак«1,7), эти схемы не опробованы.

Это обуславливает актуальность усовершенствования технологии процесса декомпозиции, позволяющего уменьшить колебания крупности получаемого гидроксида алюминия до приемлемых значений и стабильно получать глинозем Г-ООК

Цель работы. Проведение мониторинга существующей технологии декомпозиции на Уральском алюминиевом заводе, а также ее усовершенствование с целью получения крупнокристаллического гидроксида алюминия

Научная новизна. Впервые с помощью современных систем - лазерного анализатора частиц Микросайзер-201 и автоматического анализа изображения «Видеотест», а также технологических параметров за 2003-2004 г г выполнен мониторинг существующей технологии на трех участках декомпозиции Уральского алюминиевого завода Он позволил подтвердить решающую роль вторичного зародышеобразования в периодическом измельчении гидроксида алюминия, выявить механизм автоколебательного изменения его гранулометрического состава, предложить и реализовать в промышленных условиях мероприятия, обеспечивающие стабильное получение крупнокристаллического глинозема в условиях Уральских алюминиевых заводов, _/> перерабатывающих алюминатные растворы с высоким каустическим модулем. ^ Л

Выполненные лабораторные исследования показали неэффективность двухстадийной агломерационной схемы для декомпозиции перерабатываемых сегодня алюминатных растворов Уральских алюминиевых заводов

Показано отрицательное влияние оксалата и цинката натрия в производственных растворах на крупность получаемого гидроксида алюминия, особенно при получении его по двухстадийной агломерационной технологии.

Практическая значимость.

Для решения проблемы стабильного получения крупнокристаллического гидроксида алюминия на Уральском алюминиевом заводе предложено

1 Поднять и постоянно выдерживать содержание затравочного гидроксида алюминия в пульпе питания системы декомпозиции на уровне 750 - 800 кг/м3.

2 Контролировать вторичное зародышеобразование измерением содержания фракции 0-2 мкм в пульпе питания

3 Поддерживать на заданном уровне вторичное зародышеобразование с помощью регулирования температуры пульпы питания в пределах 58-75°С

Реализация этих рекомендаций позволила увеличить долю крупнокристаллического глинозема в продукции УАЗа с 43% в 2003г до 76% в 2005г

Положения диссертации, вынесенные на защиту.

1. Результаты мониторинга технологии декомпозиции и ее усовершенствования на Уральском алюминиевом заводе.

2 Рекомендуемые параметры усовершенствованной технологии декомпозиции алюминатных растворов Уральского и Богословского алюминиевых заводах

3 Результаты исследования возможности применения агломерационной технологии на Уральских алюминиевых заводах для получения глинозема Г-00К.

4 Результаты изучения влияния органики и цинка, содержащихся в алюминатных растворах, на гранулометрический состав полученного из них гидроксида алюминия

Апробация работы. Материалы диссертации в форме докладов и сообщений обсуждались на 15 международном симпозиуме ICSOBA (Санкт-Петербург. 2004), VIII научно-практической конференции «Алюминий Урала -2003» (Краснотурьинск 2003), IV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ (Екатеринбург 2003), научно-технической конференции молодых специалистов предприятий «СУАЛ-холдинга» и ЗАО «Ренова» (Каменск-Уральский 2004 - 1 место в секции «Производство глинозема»), конкурсе научно-технического творчества молодых специалистов организаций и

учреждений Свердловской области (Каменск-Уральский 2005 - 1 место в секции «Металлургия»), X научно-практической конференции «Алюминий Урала - 2005» (Краснотурьинск. 2005), на II международной научно-практической конференции «Металлургия легких металлов Проблемы и перспективы» (Москва. 2006)

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи и 4 тезиса докладов

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, 5 глав и списка литературы из 100 наименований Она изложена на 140 странице, содержит 62 рисунка, 11 таблиц и 25 страниц приложений

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Во введении обосновывается актуальность темы, ее практическое и научное значение, дана краткая характеристика изучаемых объектов и сформулирована цель работы.

В главе 1 приведен литературный обзор. Разложение алюминатных растворов является одной из наиболее важных операций в производстве глинозема, так как оказывает большое влияние на производительность цеха и определяет качество глинозема Поэтому процесс декомпозиции всегда был в центре внимания исследований глиноземных заводов и получил хорошее развитие Однако, результаты исследований противоречивы ввиду сложности процесса разложения и множества факторов, влияющих на него.

Строение алюминатных растворов составляет одну из важнейших проблем химии алюминия и теории производства глинозема щелочными способами Накопленный к настоящему времени обширный экспериментальный материал указывает на то, что наиболее достоверные опытные данные убедительно согласуются с ионной природой алюминатных растворов, согласно которой алюминатный раствор представляет собой истинный (ионный) раствор, в котором подавляющая часть алюминия находится в форме алюмината натрия

Сделан обзор механизмов процессов, протекающих при разложении алюминатных растворов в процессе массовой кристаллизации (линейный рост, вторичное зародышеобразование, агломерация) Эти процессы всегда присутствуют в системе декомпозиции, но в определенный момент времени какой-либо процесс может доминировать над другими, что зависит от условий проведения разложения (начальная температура, концентрация, гранулометрический состав затравочного материала и т.д.) и состава алюминатного раствора (концентрация щелочи, глинозема, примесей и тд) В зависимости от доминирующего процесса свойства получаемого гидроксида алюминия могут быть различными.

Рассмотрены основные направления в технологии получения крупнокристаллического гидроксида алюминия Первое направление -агломерационные схемы, используемые уже более 20 лет крупнейшими австралийскими предприятиями Второе направление - схемы с высоким затравочным отношением и необходимым контролем зародышеобразования. Эта

схема применяется на заводе "Алюминий Греции" Вышеназванные предприятия с успехом перешли с производства мучнистого глинозема на получение песочного глинозема На данных заводах перерабатываются низкомодульные алюминатные растворы с высокой степенью пересыщения

В главе 2 описан метод сбора и обработки промышленной информации при проведении мониторинга технологии декомпозиции алюминатных растворов на Уральском алюминиевом заводе. Собиралась следующая информация

1) Химический и физико-химический анализ алюминатных растворов, гидратных пульп и маточных растворов участков

• Содержание №2(\, г/л (данные блочных лабораторий глиноземного цеха),

• Содержание Ыа2О0бщ, г/л (данные блочных лабораторий глиноземного цеха),

• Содержание АЬОз, г/л (данные блочных лабораторий глиноземного цеха),

• Содержание твердой фазы в пульпах, г/л (данные блочных лабораторий глиноземного цеха)

2) Количество алюминатного раствора, м3/смену (технологические журналы участков)

3) Температура гидратных пульп,°С (технологические журналы участков).

4) Гранулометрический анализ гидроксида алюминия, отобранных в различных точках участков - гидрат хвостового декомпозера, гидрат пульпы питания, гидрат 1 ряда декомпозиции, продукционный гидрат (ОТК завода).

5) Содержание фракции 0-2 мкм в гидратах пульпы питания и первого ряда декомпозиции (экспериментальный цех)

Данная информация заносилась в электронные таблицы и автоматически обрабатывалась по принятой на заводе программе Рассчитывались следующие параметры (показатели процесса декомпозиции)

• Равновесная концентрация А12Оз в пульпе питания (С°°а12оз),

• Пересыщение растворов (ДС=С- С°°А|2оз)

• Удельная затравочная поверхность в пульпе питания (Буд),

• Полная затравочная поверхность в пульпе питания (8П0Л„),

• Отношение пересыщения раствора по А12Оз к удельной затравочной и полной затравочной поверхности в пульпе питания (АС/8УД ,ДС/8ПОлн)

Содержание фракции 0-2 мкм определялось с помощью автоматизированной системы анализа видеоизображения. Данная система эксплуатируется в экспериментальном цехе УАЗа. Она состоит из поляризационного микроскопа, видеокамеры и программного обеспечения В ней применяется методика контроля гранулометрического состава тонкодисперсного гидроксида алюминия (размер

частиц 5 мкм и менее) с помощью системы анализа изображения «IMAGE ANALYSYS»

Электронно-микроскопические исследования проб гидроксида алюминия проводились с помощью растрового электронного микроскопа Vega CamScan MV2300D.

При изучении двухстадийной агломерационной схемы декомпозиции алюминатных растворов исследовались процессы агломерации отмытого и не отмытого от щелочи гидроксида алюминия Уральского и Богословского алюминиевых заводов с микроструктурой, характерной для процесса Байера

Лабораторные исследования проводились с использованием воздушного термостата с перемешивающим устройством, сушильной камеры, вакуумной фильтрационной установки, высокотемпературного автоклава. Алюминатные растворы, используемые в опытах, отбирали в глиноземном цехе Уральского алюминиевого завода или готовили из оборотных растворов путем их "подслащения" (доведение концентраций AI2O3 и Na20 до необходимых концентраций методами автоклавного выщелачивания и разбавления)

Анализ жидкой фазы проводился титриметрическим методом анализа алюминатных растворов, а анализ гранулометрического состава осадка (гидроксида алюминия) проведен в ОТК УАЗа на лазерном анализаторе размера частиц Микросайзер-201

Полученные данные заносились в электронные таблицы, где проводилась их обработка Рассчитывались те же параметры процесса, что и при проведении мониторинга, а также степень агломерации частиц I = (Р-Р0)/Р0 (где Р — процентное содержание частиц более 45мкм в агломерированном продукте; Ро — процентное содержание частиц более 45мкм в затравке)

Кинетика кристаллизации гидроксида алюминия в присутствии затравки и примесей изучалась на синтетических алюминатных растворах (растворение алюминиевой стружки -99,99%А1 в растворе NaOH "хч") при 60°С в лабораторных кристаллизаторах объемом 1,5 дм3 с механическим перемешиванием (опыты проводили в условиях, характерных для "Чистого" роста кристаллов) После термостатирования при 60°С в алюминатный раствор вводили затравочный производственный ГОА и примесные добавки Na2C204, CH3COONa, ЫагСОз, ZnO в количествах, соответствующих их содержанию в производственных алюминатных растворах. В процессе кристаллизации измерялись изменения концентраций ЫагО, А1203 во времени в "холостом" (без добавок) и контрольных опытах, а также дифференциальные кривые распределения размеров частиц Al (ОН)3, для чего использовался счетчик "Coulter Counter" модели ТА-2

Глава 3 посвящена мониторингу системы декомпозиции Уральского

алюминиевого_завода_с_целью_стабильного_получения

крупнокристаллического гидроксида алюминия при использовании технологии с высоким затравочным отношением. В условиях перевода

отечестве иных заводов на производство песочного глинозема остро встала проблема периодического изменения дисперсности гидроксида алюминия, выделяющегося из алюминатных растворов.

На рисунках 1 - 2 приведены графики изменения гранулометрического состава пульпы хвостовых деком позе ров участков № 3, 10Б разложения алюминатных растворов Уральского алюминиевого завода в 2003 году.

во.о

70.0 №,0

& Е

Э 5 50,0

«I

8 I «№

X м

I 50,0

I?

о 20,0 10,0 о,«

73,3

ДО^чГ Л 55'!

Л / 1 л

' V \ /3 I / ли \ ,

IV \ ! У 2 Ул Г/^ \ —иг . .... ^ .. -

14,0

6

12,0 I

о

Д

10.0 ■ х

!

6,0 |

4,0 |

г

2,0 и 0,0

Ь Ь

■<ь % - %

Ч Ч„ Ч.

% ь

Рис, 1. Изменение гранулометрического состава пульпы хвостового декомпозера участка №3

50.0 40.0

эвр 10.0

у

ЛЛ - Г 5 491 1 яД

1 - 1 л \

Уд'-] Чу Л т/ л \ Чь , 1 1 .

/ ''А* \ л! У н Т Ьл \ г иГ и -V- У •V \ Л

/ \ Ч/и 2 - V/ V V'

16,0 14,0

12,0 5

X

10.0 * I

« I

.0 I

Ь "г Ъ Ъ Щ %

% \ %

■ъ щ ч

Рис. 2. Изменение гранулометрического состава пульпы хвостового декомпозера участка № 1 ОБ

№ графиков видно* что в 2003году на участках разложения алюминатного раствора Уральского алюминиевого завода наблюдалось периодическое изменение гранулометрического состава гидроксида алюминия б довольно больших пределах. На всех участках декомпозиции максимумы в содержании крупных частиц (более 125 мкм) совпадают с максимальным содержанием фракции менее 20 мкм.

Периодичность резкого изменения крупности гидроксида алюминия а процессе декомпозиции алюминатного раствора можно объяснить следующим образом.

В процессе разложения алюминатного раствора с затравочным гидроксидом алюминия при определенных «критических» физико-химических условиях системы и отношениях пересыщения алюминатного раствора по А^Оз (ДС, г/л) к полной поверхности затравочного А1(ОН)3 (8полн,м /л), поступающего в систему, происходит «разрушение» частиц размером более 5 Ом км с образованием более мелких фракций. Данные процессы относятся к вторичному зароды шеобразованию. Здесь имеется в виду возникновение новых частиц твердой фазы в объеме раствора, инициированное присутствием крупных затравочных кристаллов. На рисунках 3, 4 представлены фотографии кристаллов гидроксида алюминия, полученного на Уральском алюминиевом заводе, выполненные на растровом микроскопе с разрешением х2520 и поляризационном микроскопе х 1330 раз. На фотографиях четко видны мельчайшие частицы (вторичные зародыши), находящиеся на поверхности кристалла и в объеме пробы.

'а

Р

Л'

М-Г. 5

# 3 - *

® 9

Рис. 3. Фотография гидроксида алюминия УАЗа х2520

Рис. 4. Фотография гидроксида алюминия участка №6Н х1330

«Измельчение» гидрата происходит из-за вторичного зародышеобразования, которое наиболее интенсивно проявляется в период наибольшего укрупнения затравочных кристаллов (как ->то видно из рис. 1-2). Когда величина ДС/З,*),,,, затравочной пульпы превышает определенную границу, происходит смена доминирующих механизмов массовой кристаллизации таких как агломерация и линейный рост на механизм бесконтактного вторичного зарод ышеобразования. Это происходит из-за уменьшения содержания частиц размером менее 63 мкм и увеличения содержания в затравке фракций более 63 мкм с высокой концентрацией активных центров на поверхности. Удельная поверхность затравочных кристаллов уменьшается вследствие линейного роста и накопления

примесей на гранях или в адсорбционном слое вокруг них. Из-за большого содержания активных центров на поверхностях роста во время индукционного периода происходит резкое увеличение концентрации зародышей на поверхности затравочных кристаллов. За счет слабых связей и гидродинамических воздействий они отрываются от поверхности «родительских» кристаллов и становятся самостоятельными центрами кристаллизации. Результатом этого процесса является увеличение концентрации мелких частиц в декомпозерной пульпе. В течение определенного времени происходит накопление системой мелких частац. В данный период проистекает рост фракции менее 20 мкм в затравочном гидроксиде алюминия за счет агломерации вторичных зародышей Данные затравочные кристаллы являются более активными в отличие от «старых» крупных кристаллов А1(ОН)з. Происходит снижение величины ДС/Бполн затравочной пульпы, активная агломерация и линейный рост «новых» мелких кристаллов и постепенный вывод «старых» крупных кристаллов из системы в продукцию Благодаря этим процессам укрупненяется затравочный гидроксид алюминия в системе декомпозиции и повторяется цикл автоколебания.

При анализе работы передела разложения алюминатного раствора была выявлена зависимость появления мелочи от условий проведения процесса На рисунке 5 приведен пример работы участка №6Н с октября 2003года по март 2004 года

К середине декабря на участке наблюдается максимальное укрупнение затравочного гидрата, то есть его удельная поверхность стремится к минимальному значению (судя по изменению содержания фракции -45мкм) Температура, затравочное отношение и состав раствора остаются примерно одинаковыми на протяжении всего времени. В этот период возникают благоприятные условия для доминирования процесса бесконтактного вторичного зародышеобразования (показатель АС/8П0Лн достигает 1,9 г/м2). Возникают большие плотности ультрамелких частиц (большое количество мелких кристаллов менее 2 мкм), которые в дальнейшем за счет механизмов агломерации и линейного роста начинают интенсивный рост (рост фракции-45мкм), а «старые» более крупные кристаллы растут очень медленно из-за менее активной поверхности Гидрат начинает измельчаться (увеличивается удельная поверхность затравки), поэтому благоприятные условия для интенсивного вторичного зародышеобразования заканчиваются. Количество фракции -45мкм, получаемой через 30-40 дней в период измельчения, зависит от количества ультрамелочи, образующейся в присутствии крупной затравки

С июня 2004 года на Уральском алюминиевом заводе проводился промышленный эксперимент по поиску оптимальной системы управления крупностью гидроксида алюминия Введена в эксплуатацию система автоматического анализа изображения «Видеотест» для определения содержания фракций менее 2 мкм в пробах гидроксида алюминия

2.4 -^-45

Содержание фракции -45 №км а хвостовом 2.2 декомпозерв, %

г

о оср=

Средний диаметр

частиц в хвостовом : деком гсадере, мюш

Ь 3 т

1—•—Тчач

1 Нэчзпьмар

температура процессах'

0.8

«

-•■ Уд. объем. ил фр.&-2мкм

Содержание фракции ^ д меньше 2 иш в переем декомпоэере

25.11.03 увепичение содержания фр.О-2мкм зафиксированное ААИ "Эидеотест"

36.1203. Экстремум плот «к ти ({р. 0-2 Экстремум мнытщШ'.'&чжвтест" ЙШй

Рис. 5, Изменения температуры головного декомп озера, содержания фракций -45мкм, параметра ДС/Б, удельного объема фракции 0-2 м км, среднего диаметра кристаллов в разгрузке на участке 6Н

Моделирование промышленного процесса декомпозиции с целью изучения влияния вторичного зародышеобразования на крупность конечного гидроксида алюминия в лабораторных условиях признано невозможным (различия в гидродинамических условиях промышленных кристаллизаторов и лабораторных установок, сложность проведения лабораторной работы) Поэтому эксперимент проводился в промышленном масштабе. Результатом его проведения явилось установление принципов воздействия на гранулометрический состав гидроксида алюминия в системе декомпозиции с целью стабилизации его гранулометрического состава.

Они заключаются в следующем1

По возможности стабилизируют содержание затравочного материала в системе декомпозиции на возможно высоком уровне (750-800г/л)

Контролируется образование вторичных зародышей в голове системы декомпозиции (после первого декомпозера) с помощью системы ААИ «Видеотест» На основании промышленных данных работы системы декомпозиции, определенных в течение цикла автоколебаний гранулометрического состава гидроксида алюминия в системе, найдены границы зародышеобразования (0,01-0,02 об. % содержания фракции 0-2мкм), при которых происходит стабилизация содержания фракции минус 45 мкм в гидрате хвостового декомпозера в пределах 10 - 25%, отвечающих крупнокристаллическому глинозему Исходя из этих данных, производится управление зародышеобразованием через воздействие на начальную температуру процесса (изменение пересыщения раствора). Это влияние необходимо для поддержания определенной ранее концентрации вторичных зародышей в пульпе первого декомпозера

Рассмотрим рисунок 6, на котором приведен график изменения параметров декомпозиции на участке № 10Б в период промышленного эксперимента

До начала ноября в системе декомпозиции участка №10Б наблюдались процессы колебания гранулометрического состава и производились попытки воздействовать на систему В конце сентября 2004г. производится откачка затравочного гидрата с целью повысить производительность цеха для выполнения плана (уменьшение степени разложения из-за поддержания высокой начальной температуры процесса при регулировании зародышеобразования). Данный факт негативно отразился на гранулометрическом составе гидроксида алюминия (максимальное содержание фракции менее 45 мкм через половину месяца составило 52%)

Д*та

Рис. 6 Изменение различных параметров декомпозиции на участке №10Б: 1 -содержание фракции менее 2 мкм, 2 - содержание фракции менее 45 мкм.

% вес.; 3 - начальная температура процесса декомпозиции, А - концентрация затравки в системе декомпозиции, г/л; 5 - ДС/8П0ЛН, г/м2

С начала ноября по середину декабря 2004г. происходит укрупнение гидрата. При этом температура поддерживается на достаточно низком уровне (55-58°С), что дало возможность стабильного зародышеобразоваяия в период измельчения. Параметр ДС/8П0Л„ находился в интервале Ы,2 г/м2, зародышеобразование - на уровне 0,01-0,02 % об. фракции 0-2мкм. Далее было произведено воздействие на систему через увеличение температуры в головном декомпозере. Это позволило удержать зародышеобразование на уровне 0,02-0,03%. Результатом стал стабильный гранулометрический состав гидрата хвостового декомпозера по фракции -45мкм на уровне 22-27% в период с середины декабря 2004г. по середину февраля 2005г. Этот результат управления крупностью можно считать показательным потому, что в данный период времени получали наиболее стабильный по крупности гидроксид алюминия (не «елкий и не крупный) при хорошей производительности участка (степень разложения алюминатного раствора составляла более 50%). Поддерживание параметров процесса на данном уровне и классификация продукта позволят стабильно получать глинозем марки Г-00К.

По результатам мониторинга технологической системы декомпозиции, проведенного па Уральском алюминиевом заводе, можно сделать следующие

выводы, которые должны лечь в основу усовершенствованной технологии декомпозиции

1 Выдерживать в алюминатном растворе, поступающем на разложение, концентрацию затравочного гидроксида алюминия 750-800г/л

2 С целью регулирования вторичного зародышеобразования необходимо активно управлять температурой затравочной пульпы (т е при увеличении содержания вторичных зародышей выше определенной границы поднимать температуру, и наоборот, уменьшать температуру при уменьшении содержания вторичных зародышей)

3 Для выработки рекомендаций по точному регулированию температурного режима конкретной системы декомпозиции необходима статистическая оценка данных анализов ААИ «Видеотест» (вторичное зародышеобразование) и основных параметров декомпозиции за период времени более одного цикла «укрупнения - измельчения» (5-6 месяцев)

4 При проведении промышленных испытаний по получению крупнокристаллического гидрата выявлен факт уменьшения производительности участков (снижение степени разложения с 50-52% до 45-47%). Для интенсификации процесса разложения необходимо максимально использовать межкаскадное охлаждение, имеющиеся на участках, не допуская при этом вторичного зародышеобразования (соблюдать оптимальный температурный режим)

В 2005г на УАЗе достигнуты лучшие результаты по производству крупнокристаллического металлургического глинозема марки Г-00К - 533670т, что составляет ~ 76% от общего выпуска Это стало возможным благодаря внедрению в глиноземном цехе вышеописанного принципа управления гранулометрическим составом гидроксида алюминия при разложении высокомодульных алюминатных растворов На рисунке 7 представлен гранулометрический состав гидрата в системе декомпозиции участка №3 глиноземного цеха УАЗа На нем хорошо прослеживаются тенденции укрупнения гидроксида алюминия в период 2003-2005г г.

В главе 4 приведены результаты лабораторного исследования агломерационной технологии получения крупнокристаллического гидроксида алюминия на алюминатных растворах Уральского и Богословского алюминиевых заводов.

Выявлены следующие зависимости-

1 От каустического модуля исходного раствора с уменьшением модуля раствора степень агломерации увеличивается Наилучшие результаты были достигнуты при каустическом модуле раствора 1,42, когда степень агломерации составила по фракции -45мкм - 85,33 %, по фракции -20мкм -80,72% (Рис 8),

—45

Рис 7 Изменение гранулометрического состава гидроксида алюминия хвостового декомпозера участка №3 УАЗа в период 2003-2005г.г

время, ч

Рис 8 Зависимость при температуре 70°С степени агломерации по фракции -45мкм от времени и каустического модуля раствора 1 - 1,42,2 - 1,58, 3 - 1,60,4 -1,62,5-1,7.

2 От содержания агломерируемого твердого в пульпе: с уменьшением твердого в пульпе степень агломерации возрастает (Рис 9);

иремя. ч

Рис. 9. Зависимость степени агломерации но фракции -45мкм от времени при 70°С и содержания твердого в пульпе, г/л: 1 - 50, 2 - 70, 3 - 100.

3. От начальной температуры процесса: с увеличением температуры степень агломерации увеличивается (рис. 10);

я

я с.

а> Р. о

г;

£

л

г у

£ -

и

012 3 4 56789 10 11

время, ч

Рис. 10. Зависимость степени агломераций по фракции -45шм от времени и температуры, °С: I — 80; 2 - 60. Содержание затравочного гидроксида 50 г/л

4. от гранулометрического состава агломерируемого гидроксида алюминия: чем больше содержание фракции -45 мкм в затравке, тем выше степень агломерации.

Проведены лабораторные эксперименты для определения оптимальных условий основной стадии процесса декомпозиции (линейного роста) с предварительной стадией агломерации мелкодисперсной затравки. Оптимальным условиями для стадии линейного роста является ДО® „^,„=0,8-1 г/м\ при содержании твердого в пульпе более 600 г/л.

Рекомендуемое начальное значение АС/8П0Л11 для оптимальной степени агломерации мелкодисперсного гидроксида алюминия должно составлять 7-15 г/м2(см. рис 11).

Рисунок 11. Зависимость степени агломерации от параметра АС/8П0ЛН

Из сказанного можно сделать следующие выводы:

1 Для высокомодульных растворов Уральского алюминиевого завода применение двухстадийной схемы декомпозиции (с применением агломерации) является неэффективным, так как достичь значения параметра АС/8ПОЛн, равного 7-15, можно только при условии низкого содержания затравки (менее 50 г/л),

2 Для пульп со значениями АС/8ПОлн менее 7 г/м2 необходимо увеличить время агломерации до 15-20 часов, что в условиях УАЗа экономически нецелесообразно;

3. Высокой степени агломерации можно достичь при каустическом модуле раствора ниже 1,65, что недостижимо для Уральского алюминиевого завода в данное время,

4 При намечающемся использовании на УАЗе высокотемпературного выщелачивания бокситов Среднего Тиммана планируемый каустический модуль алюминатных растворов будет находится в пределе 1,45 - 1,50 Появляется возможность использования агломерационной технологии разложения алюминатных растворов со следующими основными технологическими параметрами:

• Температура агломерации 70 - 75°С,

• Время агломерации 6 - 8ч,

• Содержание твердого в агломерационной пульпе 50- 150 г/л,

• Содержание твердого в пульпе 2 стадии 500 - 600 г/л,

• Общее время декомпозиции 40 - 48ч.

В главе 5 проведено исследование влияния органики и окиси цинка на гранулометрический состав гидроксида алюминия на стадиях агломерации и роста кристаллов. Данные примеси свойственны алюминатным растворам Уральских заводов, перерабатывающих Средне-Тиманские бокситы. Результаты изучения их влияния на кристаллизацию гидроксида алюминия приведены в таб. 1—2 Анализ результатов позволяет сделать следующие выводы:

При повышении содержания ZnO в растворах с 0,003 до 0,397г/л степень разложения алюминатных растворов снижается с 19,8 до 3,7% Причем большая часть цинка переходит в гидроксид алюминия загрязняя его.

В присутствии ИагСОз и смеси ИагСОз и На2С204 константа линейного роста, по сравнению с "холостым" опытом, снижается на 10-15%. При добавках ацетат-ионов, хорошо растворимых и стабилизирующих структуру воды 8ПОл> N„0^. Клр изменяются мало Однако растет степень разложения и Кос за счет способности ацетат-ионов понижать равновесную концентрацию алюминат-ионов (высаливание)

Карбонат-ион, практически, не изменяет дисперсность осадка, тогда как оксалат натрия увеличивает количество мелких фракций в гидроксиде алюминия. Одновременное присутствие карбоната и оксалата натрия в алюминатном растворе заметно ухудшает процесс кристаллизации осадок измельчается, Кос падает от 7,2x10"7 до 5,6x10"7м3/кг-сек, Кяр от 8,4хЮ"12 до 7,2*10"12 м/сек (м3/кг)2, снижается степень разложения с 49,8% до 45,9%. В присутствии мелкой затравки оксалат натрия измельчает продукт (рис. 12), при использовании крупной затравки (более 40 - 50мкм) он подавляет появление мелочи (вторичное зародышеобразование)

Оксалат, карбонат и цинкат натрия, содержащиеся в алюминатном растворе, оказывают негативное влияние на процесс разложения, особенно на процесс агломерации в режиме получения крупнокристаллического гидрата Высокие концентрации оксалата и окиси цинка могут дестабилизировать режим получения крупнокристаллического А1(ОН)3

Таблица 1 Влияние добавки ZnO на разложение алюминатных растворов при 50°С и содержании твердого 100г/л и времени выдержки 8ч

Номер опыта Раство ры Сгпо> г/л А1203 В алюми натном раство ре, г/л ак Степень разложе ИИЯ Т}, %

1 исх. 0,003 146,6 1,58

конеч следы 121,1 1,97 19,8

2 исх 0,019 148,5 1,59

конеч следы 128,1 1,86 15,0

3 исх 0,045 147,9 1,58

конеч 0,007 124,3 1,85 14,1

4 исх 0,097 146,6 1,62

конеч. 0,03 128,1 1,78 9,0

5 исх 0,213 146 1,61

конеч. 0,07 128,1 1,81 11,1

6 исх. 0,397 147,3 1,6

конеч. 0,13 135,8 1,66 3,7

Таблица 2 Результаты изучения кристаллизации гидроксида алюминия из алюминатных растворов при 60°С без и в присутствии различных органических примесей.________

Состав исходного раствора Время разложения, час Степень разложения, ПА1203, % Характеристика осадка К«* ю-7 л мъ КлрХКГ1^ и ( м3 | сек ^ кг )

№20, моль/л А1203 моль/л "Добавка" моль/л Общая поверхн $П0Л , м2/дм3 Общ. число Колх10ю , частиц шт/дм3

кг х сек

1,99 1,21 - 48 49,8 18,5 2,15 7,20 8,40

1,92 1,17 0,34№2С03 +0,03 Ыа2С204 48 45,9 18,4 2,18 5,60 7,20

1,97 1,20 - 96 52,3 18,4 1,83 6,70 7,90

1,98 1,20 +0,04 №2С204 96 52,0 18,7 1,87 6,10 6,83

2,04 1,20 - 72 50,3 18,0 1,75 7,60 9,31

2,04 1,20 ОД5СН3СОО№ 72 51,0 18,3 1,70 8,20 9,64

с), мкм

Рис 12. Влияние различных добавок на крупность гидроксида алюминия при температуре 60°С 1 - затравочный гидрат, 2 - синтетический раствор без добавок, 3 - синтетический раствор с добавкой 0,34 моль/л Ма2С03, 4 -синтетический раствор с добавкой 0,34 моль/л ЫагСОз и 0,03 ЫагСгО^, 5 -синтетический раствор с добавкой 0,037 моль/л Ка2С204.

Основные выводы.

1 Проведен анализ существующих схем получения крупнокристаллического гидроксида алюминия. Показано, что все они опробованы и успешно применяются только при разложении низкомодульных алюминатных растворов

2 В течение 2-х лет совместно со специалистами завода, используя современное аналитическое оборудование, проведен мониторинг существующей системы декомпозиции на трех участках Уральского алюминиевого завода, перерабатывающих высокомодульные алюминатные растворы

3 Подтвержден автоколебательный процесс изменения гранулометрического состава затравки и решающая роль механизма вторичного зародышеобразования в периодическом измельчении гидроксида алюминия.

4. Совместно со специалистами глиноземного и экспериментального цехов УАЗа создана и опробована технология получения крупнокристаллического гидрата при высокой концентрации затравки (750-800г/л), контроле и регулировании температурой исходной пульпы вторичного зародышеобразования в головных декомпозерах В результате реализации этой технологии содержание глинозема Г-00К в выпуске продукции УАЗа выросло с 43% в 2003г до 76% в 2005г.

5 Установлено, что при получении крупнокристаллического А1(ОН)з происходит неизбежное снижение производительности участков (степень разложения снижается с 50-52% до 45-47%) из-за понижения активности затравки. Для того чтобы нивелировать данный негативный факт рекомендуется использовать систему межкаскадного охлаждения декомпозерной пульпы, поддерживая в ней низкие температуры и не допуская в ней вторичного зародышеобразования.

6 Изучена возможность применения агломерационной технологии для высокомодульных (ак=1,65-1,75) алюминатаых растворов УАЗа и БАЗа. Выявлена низкая степень агломерации затравочных кристаллов при существующих условиях Реализация высокотемпературного выщелачивания и получение низкомодульных алюминатных растворов (ак= 1,4-1,45) даст возможность реализации этой более эффективной технологии

7 В связи с вводом в переработку Уральских заводов бокситов Среднего Тимана произошло увеличение содержания цинка и органики в алюминатных растворах Показано, что оксалат натрия и ZnO, содержащиеся в алюминатном растворе, оказывают негативное влияние на процесс разложения, особенно на получение крупнокристаллического гидрата в режиме агломерации

8 Одностадийная технология с высоким затравочным отношением и регулируемым зародышеобразованием является наиболее оптимальной для получения крупнокристаллического гидроксида алюминия из существующих высокомодульных алюминатных растворов Уральских алюминиевых заводов

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИЗЛОЖЕНЫ В СЛЕДУЮЩИХ ПУБЛИКАЦИЯХ

1. Anashkin V.S., Teslia VG, Kuznetcov IA Fomin ES Influence of impurities on gram size distribution and morphology of aluminium hydroxide at the precipitation technology. // Fifth international symposium oflCSOBA St Petersburg 2004 P 148-154

2. Кузнецов И А, Анашкин В С , Лебедев В.А. Влияние механизма роста кристалла гиббсита на автоколебательный режим в системе декомпозиции алюминатных растворов // Материалы VIII научно-практической конференции «Алюминий Урала — 2003». Краснотурьинск 2003 С 28-32.

3 Кузнецов И А., Лебедев В А , Логинова И В Проблемы получения крупнокристаллического глинозема на УАЗе // Научные труды IV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ Екатеринбург 2003 С. 59

4 Кузнецов И.А Технологический мониторинг процесса декомпозиции с целью получения крупнокристаллического гидроксвда алюминия // Тезисы докладов научно-технической конференции молодых специалистов предприятий «СУАЛ-холдинга» и ЗАО «Ренова» Каменск-Уральский 2004.С. 10-11

5 Кузнецов И.А Разработка системы управления технологическим процессом декомпозиции алюминатного раствора для УАЗа // Тезисы к конкурсу научно-технического творчества молодых специалистов организаций и учреждений Свердловской области Каменск-Уральский 2005. С. 6-8

6. Кузнецов И А, Фомин Э С , Черноскутов В С., Пересторонина М А, Жарков О Г, Косых Н М, Лебедев В.А Пути получения крупнокристаллического гидроксвда алюминия на Уральском алюминиевом заводе // Металлургия легких металлов Проблемы и перспективы: Тезисы докладов II международной научно-практической конференции М МИСиС 2006 С 135-137

7 Кузнецов И.А, Черноскутов В С , Пересторонина М А, Жарков О Г, Косых НМ Пути получения крупнокристаллического гидроксвда алюминия на Уральском алюминиевом заводе // Цветные металлы 2007 №1. С. 57-62

Подписано в печать Плоская печать

Формат 60 х 84 1/16 Бумага писчая

Тираж 100 Заказ № 55

Ризография НИЧ ГОУ ВПО УГТУ-УПИ 620002, г Екатеринбург, ул Мира 19

ВВЕДЕНИЕ.

1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Строение алюминатных растворов.

1.2 Стойкость алюминатных растворов.—.—.--------—.-------.—.

1.3 Кристаллизация гидроксида алюминия из щелочных алюминатных растворов

1.3.1 Особенности массовой кристаллизации.

1.3.2 Основные характеристики процесса кристаллизации.

1.3.3 Механизмы кристаллизации гидроксида алюминия.

1.4 Современное состояние глиноземного производства на зарубежных заводах.

1.5 Современное состояние глиноземного производства на уральских заводах.».

1.6 Постановка задачи исследования.

2 МЕТОДЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ И АНАЛИЗА ПРОМЫШЛЕННЫХ ДАННЫХ ПРИ ИЗУЧЕНИИ ВОПРОСА ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ.

3 ПРОВЕДЕНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА СИСТЕМЫ ДЕКОМПОЗИЦИИ УРАЛЬСКОГО АЛЮМИНИЕВОГО ЗАВОДА С ЦЕЛЬЮ СТАБИЛЬНОГО ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ТЕХНОЛОГИИ С ВЫСОКИМ ЗАТРАВОЧНЫМ ОТНОШЕНИЕМ.

3.1 Выводы.

4 ИССЛЕДОВАНИЯ АГЛОМЕРАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ КРУПНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ

4.1 Лабораторные исследования двухстадийной (агломерационной) схемы декомпозиции на алюминатных растворах Уральского алюминиевого завода.

4.1.1 Результаты исследований по выбору оптимальных параметров агломерации.

4.1.2 Определение оптимальных условий основной стадии процесса декомпозиции линейного роста) с предварительной стадией агломерации мелкодисперсной затравки.

4.1.3 Выводы.

4.2 Лабораторные исследования двухстадийной (агломерационной) схемы декомпозиции на алюминатных растворах Богословского алюминиевого завода.

4.2.1 Результаты исследований по выбору оптимальных параметров агломерации.

4.2.2 Результаты определения оптимальных технологических параметров второй стадии процесса декомпозиции алюминатных растворов (стадии роста кристаллов)».

4.2.3 Выводы.

5 ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОРГАНИКИ И ОКИСИ ЦИНКА, НА ГРАНУЛОМЕТРИЧЕСКИЙ СОСТАВ ГИДРОКСИДА АЛЮМИНИЯ НА СТАДИЯХ АГЛОМЕРАЦИИ И РОСТА КРИСТАЛЛОВ.

5.1 Выводы--------------------------------------------....

В последнее время в связи с ужесточением экологических требований в алюминиевой промышленности возникла необходимость снижения выбросов соединений фтора, что вызвало интерес к системам сухой очистки газов электролизного производства. Для эффективной работы таких систем необходим глинозем с высокой удельной поверхностью. Этим требованиям удовлетворяет так называемый «песочный» глинозем.

Также известно, что основными тенденциями изменения технологии электролизного производства на алюминиевых заводах «СУАЛ-Холдинга» являются: внедрение систем автоматического питания глиноземом, снижение криолитового отношения электролита, использование «сухой» газоочистки с последующим питанием ванн вторичным глиноземом, введение в электролит добавок в виде фторидов кальция, лития и т.п. Эти мероприятия приводят к повышению технико-экономических показателей электролиза, но и требуют повышенного внимания к качеству глинозема и условиям его загрузки в ванну.

На Уральских алюминиевых заводах при переходе на производство «песочного» глинозема столкнулись с рядом проблем, главной из которых стало периодическое изменение крупности гидроксида алюминия. На данном этапе развития глиноземного производства «СУАЛ-Холдинга» стабильное получение песочного глинозема невозможно. Поэтому перед заводами ставится задача получения «переходного» глинозема Г-ООК (крупнокристаллический). В табл. 1 приведены требования к различным видам глинозема.

Таблица 1. Технические требования к различным видам глинозема

Свойства Ед. изм. Глинозем

Мучнистый, Г-00 Крупнокристаллический, Г-ООК Песочный

Угол откоса град. 39 33-35 30

Удельная поверхность (BET) м2/г менее 50 50-60 более 6080

Насыпная плотность г/см3 0,95 0,93 0,93

Содержание фракции -45мкм % 25-50 менее 25 менее 10

Потери при прокаливании % 0,5-0,6 0,5-1,0 0,8-1,2

Содержание а-А1203 % 18-20 15-18 5-8

Содержание примесей

Na20 % 0,4 0,4 0,35

Si02 % 0,02 0,02 0,012

Fe203 % 0,03 0,03 0,012

Уральский и Богословский алюминиевые заводы проводят большую работу, направленную на улучшение качества глинозема. На УАЗе в 2004г. введена в эксплуатацию циклонно-вихревая печь кальцинации, это позволило снизить содержание а-модификации AI2O3 и получить продукцию с высокой удельной поверхностью (80-85 м /г) и углом естественного откоса 26-32°. Также на УАЗе и БАЗе проводится работа по стабилизации гранулометрического состава глинозема с целью получения глинозема марки Г-00К до 90% от плана выпуска глинозема.

Известно, что крупность глинозема напрямую зависит от крупности гидроксида алюминия, получаемого на стадии разложения алюминатных растворов. Это обусловило необходимость поиска усовершенствованной технологии процесса декомпозиции, позволяющей уменьшить колебания крупности получаемого гидроксида алюминия до приемлемых значений.

Целью данной работы является совершенствование технологии и параметров процесса разложения алюминатных растворов для получения на Уральских заводах крупнокристаллического гидроксида алюминия.

1. Литературный обзор

Разложение алюминатных растворов является одной из наиболее важных операций в производстве глинозема, так как имеет большое влияние на производительность и определяет качество глинозема. Поэтому процесс декомпозиции был в центре внимания исследований и получил хорошее развитие. Однако, результаты исследований противоречивы ввиду сложности процесса разложения и множества факторов влияющих на него.

Для удовлетворения потребностей глиноземных заводов (то есть для получения глинозема требуемого качества при высокой производительности) процесс кристаллизации нужно держать под эффективным контролем. Как результат, исследования аспектов кристаллизации стали темой номер один в глиноземной промышленности. Большинство исследований направлено на изучение строения алюминатных растворов и механизмов кристаллизации гиббсита из этих растворов.

5.1 Выводы

В данной главе рассмотрено влияние примесей органики и ZnO в алюминатных растворах, на гранулометрический состав гидроксида алюминия на стадиях агломерации и роста кристаллов. Данные примеси свойственны алюминатным растворам Уральских заводов. После изучения их влияния на кристаллизацию гидроксида алюминия из щелочно-алюминатных растворов можно сделать следующие выводы:

В присутствии CH3COONa, Na2C03 и смеси Na2C03 и Na2C204 константа линейного роста, по сравнению с "холостым" опытом, снижается на 10-15%. Карбонат-ион, практически, не изменяет дисперсность осадка, тогда как оксалат натрия увеличивает количество мелких фракций в гидроксиде алюминия. Одновременное присутствие карбоната и оксалата натрия в алюминатном растворе заметно ухудшает процесс кристаллизации: осадок измельчается, Кос падает от 7,2x10* до 5,6x10'V/кг-сек, Клр. от 8,4x1 О*12 до 7,2x1 О*12 м/сек (м3/кг)2, снижается степень разложения (на 4%). В присутствии мелкой затравки оксалат натрия и "карбоновые" кислоты измельчают продукт; при использовании крупной затравки (более 40 - 50мкм) эти добавки подавляют появление мелочи.

Оксалат натрия и Zn, содержащиеся в алюминатном растворе, оказывают негативное влияние на процесс разложения, особенно на процесс агломерации в режиме получения крупнокристаллического гидрата, а также во время простоя классификации гидроксида алюминия. Высокие концентрации оксалата и ZnO могут дестабилизировать режим получения крупнокристаллического А1(ОН)3.

6 Заключение

В работе проведен анализ существующих схем получения крупнокристаллического гидроксида алюминия. Показано, что все они опробованы и применяются при разложении низкомодульных алюминатных растворов. В течение 2-х летнего периода проведен мониторинг существующей системы декомпозиции на Уральском алюминиевом заводе, также изучался опыт получения крупнокристаллического гидрата на Богословском алюминиевом заводе. Полученные ими выводы по получению крупнокристаллического гидроксида алюминия полностью совпадают с нашими результатами исследований [89-100]. Совместно со специалистами заводов подтвержден автоколебательный процесс изменения гранулометрического состава затравки, а также объяснен его механизм. Исходя из этого, найдены пути управления крупностью гидроксида алюминия в системе декомпозиции высокомодульных алюминатно-щелочных растворов. Совместно со специалистами глиноземного и экспериментального цеха УАЗа создан и опробован один из путей получения крупнокристаллического гидрата при высоком затравочном отношении и контролировании вторичного зародышеобразования. Получены хорошие промышленные результаты -процентное содержание глинозема Г-00К в выпуске продукции глиноземного цеха УАЗа выросло с 43% в 2003г. до 76% в 2005г. Необходимо учесть, что при получении крупнокристаллического А1(ОН)3 происходит неизбежное снижение производительности растворов (уменьшение степени разложения с 50-52% до 45-47%,) из-за снижения активности затравки.

С помощью лабораторных экспериментов изучалась возможность применения агломерационной технологии для высокомодульных (ак=1,65

1,75) алюминатных растворов УАЗа и БАЗа. В результате выявлена низкая степень агломерации затравочных кристаллов. Агломерационная схема, по нашему мнению, не должна являться преобладающей при решении вопросов получения крупнокристаллического гидроксида алюминия на Уральских алюминиевых заводах при существующих условиях.

Дальнейшая модернизация и расширение глиноземных цехов УАЗа и БАЗа предполагает строительство высокотемпературных батарей выщелачивания и получение низкомодульных алюминатных растворов (ак= 1,4-1,45). Это даст возможность стабильно получать крупнокристаллический гидроксид алюминия по одной из вышеописанных технологий, а также разрешит проблему низкой производительности алюминатных растворов и повысит технико-экономические показатели глиноземного производства в целом.

В связи с вводом в переработку Уральских заводов бокситов среднего Тиммана произошло увеличение содержания цинка и органики в их алюминатных растворах. В работе показано, что оксалат натрия и Zn, содержащиеся в алюминатном растворе, оказывают негативное влияние на процесс разложения, особенно на процесс агломерации в режиме получения крупнокристаллического гидрата. Высокие концентрации оксалата и ZnO могут дестабилизировать режим получения крупнокристаллического А1(ОН)з. Поэтому необходимо проводить мероприятия по поиску возможностей их регулирования в растворах глиноземного производства.

Исходя из проведенных нами исследований, можно сказать, что одностадийная технология с высоким затравочным отношением и регулируемым зародышеобразованием является наиболее наилучшей для получения крупнокристаллического гидроксида алюминия из высокомодульных алюминатных растворов Уральских заводов.

1. Производство глинозема / А. И. Лайнер и др.. М.: Металлургия, 1978. 344 с.

2. Structure of aqueous sodium aluminate solutions: a solution x-ray diffraction study. T. Radnai и др. // Journal of Physical Chemistry A, 102. 1998. P.7841-7850.

3. Кузнецов С. И. Физическая химия процесса производства глинозема по способу Байера / С. И. Кузнецов, В.А. Деревянкин. М.: Металлургиздат, 1964.352 с.

4. Ionic structure in caustic aluminate solutions and the precipitation of gibbsite / Helen R. Watling и др..// J. Chem Soc., Dalton Trans. 1998. P. 39113917.

5. Kinetics of crystallization in sodium aluminate liquors / Qun Zhao и др. // Light Metals 2004. P. 71-75.

6. Pradeep K. Maitra. Bayer process chemical calculations "a systematic approach" / K. Maitra Pradeep // Light Metals 2003. P.l 67-171.

7. The application of additives in the precipitation of bayer sodium aluminate liquors / Lu Zijian и др. // Light Metals 2004 P.77-80.

8. Soucy G. Organic control technologies in Bayer process / Gervais Soucy, Jacques E. Larocque, Guy Forte // Light Metals 2004. P. 109-114.

9. James P. Alpart's quality improvement program / Patrick James , Marvin Jackson //Light Metals 2005. P. 83-88.

10. O.Rosenberg Steven P. Layered double hydroxides in the Bayer process: past, present and future /, Steven P. Rosenberg, Lyndon Armstrong // Light Metals 2005. P. 157-161.

11. Rosenberg Steven P. Some aspects of calcium chemistry in the Bayer process / Steven P Rosenberg, Darrel J Wilson, Catherine A Heath // Light Metals2001. P. 19-27.

12. Anderson J. Wet oxidation in QAL high temperature digestion for plant productivity improvement / J. Anderson, L. Armstrong and D. Thomas // Light Metals 2001. P. 121-127.

13. Williams F. S. Enhanced oxalate removal utilizing the multi-functional Purox process / F. S. Williams , A. J. Perrottag // Light Metals 1998. P. 81-87.

14. M.Removal of Organics from Bayer Liquor and Wet Oxidation / Sharon L. Eyer и др. // Light Metals 2000. P. 45-52.

15. Hind A.R. The Adsorption of Sodium Oxalate Stabilisers to the Surface of Gibbsite (a Bayer Process Solid) under High Ionic Strength, High pH Conditions. / A.R. Hind, S.K. Bhargava // Light Metals 2000. P. 65-71.

16. Clegg, RL. Development of liquor purification at Alcan Gove / R.L. Clegg, L.G. Armstrong // Proceedings of the 7th International Alumina Quality Workshop. 2005. P.137-142.

17. Ruecroft G . Improving the bayer process by power ultrasound induced crystallization (sonocrystallization) of key impurities / G Ruecroft., D. Hipkiss, T .Ly // Proceedings of the 7th International Alumina Quality Workshop.2005. P. 178-180.

18. Morphology and crystallinity: insights into the mechanism ofgrowth of dsp / Lowe J.L. и др. // Proceedings of the 7th International Alumina Quality Workshop.2005. P.168-173.

19. Calalo R. Effects of sodium oxalate on the precipitation of aluminum trihydrate from synthetic sodium aluminate liquors / R. Calalo // Light Metals. 1993/P. 125-133.

20. Bound soda incorporation during hydrate precipitation effects of caustic, temperature and organics / L. Armstrong и др. // Light Metals 1996. P. 3740.

21. Мазель В. А. Производство глинозема / В. А. Мазель. М.: Металлургиздат, 1955.430 с.

22. Хамский Е.В. Кристаллизация в химической промышленности / Е.В. Хамский. М.: Химия, 1979. 344 с.

23. The Nucleation Mechanism of Gibbsite from Bayer Liquors / A. Gerson и др.//LightMetals. 1998. P. 168-172.

24. Механизм образования вторичных кристаллов гидроксида алюминия в алюминатных растворах / Ю. А. Волохов и др. // Цветные металлы. 1989. №3. С. 63-66.

25. Brown N. Secondary Nucleation Of Aluminium Trihydroxide Kinetics and Mechanism / N. Brown // Light Metals. 1977. P. 11-13.

26. Тесля В.Г. Совершенствование технологии декомпозиции алюминатных растворов с целью повышения выхода гидроксида алюминия и стабилизации его гранулометрического состава: дис. канд. тех. наук: 05.17.01 / В.Г. Тесля. Ленинград. 1985. 192с.

27. Rossiter D.S. Secondary nucleation in alumina trihydrate precipitation: thesis (Ph.D.) Curtin University of Technology / D.S. Rossiter. 2001.

28. Atomic force microscopy study of the growth mechanism of gibbsite crystals/ Sawsan J Freij и др. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2004(6). P. 1049 1055.

29. Sawsan J. Freij. Direct observation of the growth of gibbsite crystals by atomic force microscopy / Sawsan J. Freij, Gordon M. Parkinson, Manijeh M. Reyhani // Journal of Crystal Growth #260.2004. P.232-242.

30. J.S.C. Loh. The effect of isotopic substitution of deuterium for hydrogen on the morphology of products precipitated from synthetic Bayer solutions J.S.C. Loh, H.R. Watling, G.M. Parkinson // Journal of Crystal Growth #237-239.2002. P.2178-2182.

31. Sawsan J. Freij. Surface morphology and crystal growth mechanism of gibbsite in industrial Bayer liquors /, Sawsan J. Freij, Gordon M. Parkinson // Hydrometallurgy#78. 2005. P. 246- 255

32. Mechanistic investigations of gibbsite growth / Vernon C.F и др. // Proceedings of the 6th International Alumina Quality Workshop. 2002. P.33-39.

33. E. T. White. Effect of caustic concentration on the growth rate of AL(OH)3 particles / E. T. White, S. H. Bateman // Light Metals. 1995. P. 157-161.

34. Alamdari A. A model for aluminium trihydroxide crystallization from pure and impure solutions / A. Alamdari. J.A. Raper, M.S. Wainwright // Light Metals 1998. P. 133-139.

35. Interactions between gibbsite crystals in supersaturated caustic aluminate solutions / J. Addai-Mensah и др. // Light Metals 1998. P. 159-166.

36. Bounds W.M. The effects of changes in liquor temperature and caustic concentration on seed balance parameters in alumina refinery seed classification systems / Walter M. Bounds, Jr. // Light Metals 2004. P. 51-56.

37. Attrition behaviour of laboratory calcined alumina from various hydrates and its influence on sg alumina quality and calcination design/ A. Saatci и др. //1.ght Metals 2004. P. 81-86.

38. Audet D. R. Development of a model for precipitation of productivity of alumina hydrate precipitation / D. R Audet // Light Metals 1989. P 21-26.

39. Cresswell P. J. Dynamic modeling of alumina precipitation using the nimbus process simulators / P. J Cresswell // Fourth international alumina quality workshop. 1996. P. 238-246.

40. Alamdari A. Research on the crystal model of gibbsite in pure and contaminate liquors / A Alamdari // Light Metals 1998. P. 133-139.

41. Bounds W. M. A mathematical model for solids settling / W. M. Bounds // Light Metals 2001. P. 65-69.

42. Qiaoqing Z. Studies on fine seeds agglomeration of two stage precipitation for high density Bayer solutions / Z. Qiaoqing // Light Metals 1994. P. 5-9, 16.

43. Chan V.A. A laboratory continuous crystallization system for aluminium hydroxide precipitation studies / V.A. Chan, H.M. Ang // J. of Crystal Growth, 166 (1996). P. 1009-1014.

44. Satapathy B.K. Effect of temperature, impurities, retention time and seeding on the rate of crystal growth, nucleation and quality of alumina hydrate during precipitation / B.K. Satapathy, P. Vidyasager// Light Metals 1990. P. 105-113.

45. Agglomeration of gibbsite AL(OH)3 crystals in bayer liquors, influence of the process parameters /1. Seyssiecq и др. // Chemical Engineering Science, 53. 1998. P. 2177-2185.

46. Alcala J. Evaluation of superfine particles in the precipitation circuitagglomeration phase / J. Alcala, E. Rodriguez // Light Metals 2003. P. 93-95.

47. Soda incorporation during hydrate precipitation / C. Vernon и др. // Light Metals 2005. P. 191-196.

48. Dynamic adsorption isotherm for some hydrate active organics and selected degradation products with implication for gibbsite precipitation yields / Nicolas-Alexandre Bouchard и др. // Light Metals 2005. P. 197-202.

49. Boehmite vs. gibbsite precipitation / J. Loh, и др. // Light Metals 2005. P. 203-206.

50. Jihua Z. Study on alumina hydrate precipitation under ultrasound by bayer process // Z. Jihua Light Metals 2002. P. 25-31.

51. Lee M. Growth rates of gibbsite single crystals determined using in situ optical microscopy / M. Lee, G.M. Parkinson // J. Crystal Growth, 199. 1999. P. 270-274

52. Yanly Xie. Effect of temperature on the agglomeration of hydrate / Yanly Xie, Qun Zhao, Shiwen Bi // Light Metals. 2003. P. 61-64.

53. A new method for smelting grade alumina (SGA) characterization / V. Martinent Catalot и др. // Light Metals 2004. P. 87-92.

54. Rodriguez E. Evaluation of the precipitation circuit operation parameters to control the alumina attrition index and / E. Rodriguez R. Mendoza // Light Metals 2001. P. 21-24.

55. Otto Tschamper. The New Alusuisse Process for Produsing Coarse Aluminum Hydrate in the Bayer Process / Otto Tschamper // Journal of metals. 1982. P. 183-191.

56. Arnswald W. Improved AOS Technology to Produce Sandy Alumina in a Plant Originally Designed for the Floury Type / W. Arnswald, A. Lalla, G. Vollmers // Light Metals. 1995. P. 171 -175.

57. Newchurch F.N. Alumina production by Worsley Alumina Pty Ltd at

58. Worsley, WA. Woodcock, J. T. (ed.) Australasian mining and metallurgy : the Sir Maurice Mawby Memorial Vol. 1 2nd ed. pp 769-772

59. Савченко А.И. Декомпозиция и повышение качества гидроксида алюминия (проблемы цветной металлургии)/ А.И. Савченко, К.Н. Савченко. Краснотурьинск.: ПТЦЯса. 1999.156с.

60. Технологическая инструкция по производству глинозема / Филиал "Уральский алюминиевый завод" ОАО "Сибирско-Уральской алюминиевой компании". Каменск-Уральский. 2003. 87с.

61. Технологический мониторинг процесса декомпозиции с целью получения крупнокристаллического гидроксида алюминия: отчет о НИР / ОАО «Уралалюминий». Каменск Уральский: 2003. 23с.

62. Разработка и испытание способа получения гидроксида алюминия повышенной крупности при декомпозиции алюминатных растворов: отчет о НИР / ВАМИ. Ленинград: 1984. 86 с.

63. Технологический мониторинг процесса декомпозиции с целью получения крупнокристаллического гидроксида алюминия: отчет о НИР / ОАО «Уралалюминий». Каменск Уральский: 2004. 25 с.

64. Романов Л.Г. Разложение алюминатных растворов./ Л.Г. Романов. Алма-Ата: Наука, 1981г.

65. Czabo Z.G. Effect of temperature on the rate of dissolution of gibbsite and boehmite / Z.G. Czabo, M. Orban, L. Perl // ^lnt. Congress for the study Bauxites, Alumina and Aluminium, Athens. 1978. P.422

66. Lever G. Identification of Organics in Bayer liquor / G. Lever // Light Metals. 1978. P.71-83.

67. Brown N. The behavior of sodium oxalate in Bayer alumina plant / N. Brown, T. Cole. // Light Metals. 1980. P. 105.

68. Gnyra B. Review of Bayer organics-oxalate control procces / B. Gnyra, G. Lever // Light Metals. 1979.P.151 -161

69. Мазель В. А. Производство глинозема: Учебник для техникумов / В. А. Мазель. Л.; М.: Металлургиздат, 1950. 504 с.

70. Труды ВАМИ: сб. научн. тр./ ВАМИ. 1965. С.31-32.

71. Кристаллизация гидроксида алюминия из растворов алюмината натрия / Волохов Ю.А. и др. // Журнал прикладной химии АН СССР. 1983 №3 С.30-32

72. Volohov Yu. A. Crystallization of А1(ОН)з from aluminates solution / Yu. A. Volohov, N.I. Yeremin, V.G. Teslya // ICSOBA. 1981. P.52-54

73. Самойлов О.Я. Структура водных растворов электролитов и гидратация ионов / О.Я. Самойлов. М: АН СССР, 1957.

74. Довбыш Н.Г. Спектроскопические исследования алюминатных и галатных растворов / Н.Г. Довбыш, Ю.А Волохов // ЖФХ. 1976(т.50).№6. С. 49-53.

75. Крестов Г.А. Термодинамика ионных процессов в растворах./ Г.А Крестов. Л.: Химия. 1973.

76. Lectard A. Crystallization of aluminium trihydroxide from aluminates solution / A. Lectard F. Nikolas // Light Metals. 1983. P.123-142.

77. Influence of impurities on grain size distribution and morphology of aluminium hydroxide at the precipitation technology / V.S Anashkin и др. // Fifth international symposium of ISCOBA. St.Petersburg. 2004 P.148-154.

78. Кузнецов И.А., Лебедев В.А., Логинова И.В. Проблемы получения крупнокристаллического глинозема на УАЗе // Научные труды IV отчетной конференции молодых ученых ГОУ ВПО УГТУ-УПИ. Екатеринбург. 2003. С.59

79. Аминов С.Н. Реализация программы укрупнения глинозема / С.Н. Аминов, Л.П. Луцкая, Н.А. Карпов // Цветные металлы. 2005. № 6. С. 49-52.

80. Васильева С.Ю. Управление зародышеобразованием с использованием системы автоматического анализа изображения «Видеотест»/ С.Ю. Васильева // Цветные металлы. 2005. № 6. С. 53-55.

81. Луцкая Л.П. Управление крупностью гидроксида / Л.П. Луцкая, О.Ю. Васильева, Е.А. Рубан // Тезисы X юбилейной научно-практической конференции «Алюминий Урала-2005». 2005. С. 66-67.

82. Луцкая Л.П. Проблемы освоения производства укрупненногоглинозема на Богословском алюминиевом заводе / Л.П. Луцкая, Е.А. Рубан, О.Ю.Васильева // Цветные металлы. 2006. № 5. С. 17-20.