Forbidden

You don't have permission to access /zzz_siteguard.php on this server.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОЛИТА - Патент РФ 2193526
Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОЛИТА
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОЛИТА

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КРИОЛИТА

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: Изобретение относится к области производства регенерационного криолита на алюминиевых заводах. Способ получения криолита включает смешение фторсодобикарбонатного раствора и алюминатного раствора в непрерывном режиме, кристаллизацию, обезвоживание и сушку криолита. Алюминатный раствор подают на смешение в зависимости от концентраций во фторсодобикарбонатном растворе гидрокарбоната натрия и фторида натрия, их соотношения, от расхода этого раствора и от концентрации оксида алюминия в алюминатном растворе. Данное изобретение позволяет повысить выход и качество продукта. 3 табл.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2193526
Класс(ы) патента: C01F7/54
Номер заявки: 2000118483/12
Дата подачи заявки: 11.07.2000
Дата публикации: 27.11.2002
Заявитель(и): Открытое акционерное общество "Сибирско-Уральская алюминиевая компания"; Открытое акционерное общество "Сибирский научно- исследовательский, конструкторский и проектный институт алюминиевой и электродной промышленности"
Автор(ы): Куликов Б.П.; Гринберг И.С.; Скорняков В.И.; Рагозин Л.В.; Максютов Е.Н.; Ефимов А.А.; Горковенко В.И.; Боровик В.А.; Тенигин А.Ю.; Ржечицкий Э.П.; Козлова Л.С.
Патентообладатель(и): Открытое акционерное общество "Сибирско-Уральская алюминевая компания"
Описание изобретения: Изобретение относится к области производства регенерационного криолита на алюминиевых заводах. Получение регенерационного криолита на алюминиевых заводах основано на смешении газоочистных фторсодобикарбонатных растворов с раствором алюмината натрия.
Известен способ получения криолита из фторсодержащих содобикарбонатных растворов газоочистных сооружений путем осаждения раствором алюмината натрия при повышенной температуре, в котором процесс ведут при избытке фторида на 10-50% относительно стехиометрического количества, причем процесс ведут до остаточной концентрации бикарбоната натрия 5-10 г/л и при 30-95oС (А.с. СССР 415955, С 01 F 7/54, 1979г. [1]).
Недостаток известного способа - низкое извлечение фтора (67-70%), невысокая производительность процесса.
Известен способ получения криолита, включающий обработку газоочистного фторсодобикарбонатного раствора карбонатсодержащим соединением и алюминатным раствором с последующим отделением выделенного продукта, в котором обработку фторсодобикарбонатного раствора карбонатсодержащим соединением ведут до массового отношения карбоната натрия к бикарбонату натрия 0,1-0,9 (А.с. СССР 1090661, C 01 F 7/54, 1984г. [2]).
По технической сущности, наличию сходных признаков данное решение принято в качестве ближайшего аналога.
Недостатки известного решения: низкий выход фтора в криолит, необходимость предварительной подготовки (обработка СО2-содержащим газом) газоочистного фторсодобикарбонатного раствора, регулирование процесса осуществляется только по одному технологическому параметру, что для достижения высоких технико-экономических показателей недостаточно.
Не осуществляется дозирование алюминатного раствора, важнейшего параметра процесса получения регенерационного криолита.
Точность дозирования алюминатного раствора оказывает существенное влияние на процесс получения криолита. При избытке (передозировке) алюминатного раствора:
- ухудшается химический состав криолита (снижается содержание фтора) вследствие образования тонкодисперсных фракций гидроалюмокарбоната натрия и гидроокиси алюминия;
- за счет образования данных примесей ухудшаются физические свойства криолита: снижается скорость осветления и фильтрации криолитовой пульпы; увеличиваются потери криолита с верхним сливом криолитового сгустителя, что, в свою очередь, приводит к интенсивному зарастанию трубопроводов и газоочистных аппаратов криолитом.
Недостаток (недодозировка) алюминатного раствора не позволяет связать в криолит максимально возможное количество фторида натрия из газоочистных растворов, что приводит:
- к недополучению криолита;
- к повышению концентрации фторида натрия в растворах, подаваемых на газоочистку, как следствие этого - к повышению концентрации фторида натрия в растворах, поступающих с газоочистки на кристаллизацию (варку) криолита, что также приводит к ухудшению физических свойств криолита (крупность, скорость отстаивания и фильтрации).
Задачей предлагаемого изобретения является повышение выхода и качества продукта, повышение технико-экономических показателей процесса производства регенерационного криолита за счет более эффективного использования реагентов и снижения их безвозвратных потерь.
Техническим результатом предлагаемой технологии является оптимизация дозировки алюминатного раствора, подаваемого на кристаллизацию криолита, с учетом соотношения концентрации гидрокарбоната натрия к фториду натрия во фторсодобикарбонатном растворе, величины концентраций этих компонентов во фторсодобикарбонатном растворе и в маточном растворе, величины концентрации оксида алюминия в алюминатном растворе.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения криолита, включающем смешение фторсодобикарбонатного раствора и алюминатного раствора, кристаллизацию, обезвоживание и сушку криолита, процесс ведут в непрерывном режиме, алюминатный раствор подают на смешение в зависимости от концентраций во фторсодобикарбонатном растворе гидрокарбоната натрия и фторида натрия, их соотношения, от расхода этого раствора, от концентрации оксида алюминия в алюминатном растворе и поддерживают расход алюминатного раствора, дмз/чac:
при

если CМNaF≤5, то ΔCNaF=7;
5<CNaF<6, ΔCNaF=6;
6≤CМNaF≤8, ΔCNaF=4;
CМNaF>8, ΔCNaF=2;
при

если СМNaНСО3<6, то ΔCNaHCO3=8;
6≤СМNаНСО3≤8, ΔCNaHCO3=6;
8<СNаНСО3≤10, ΔСNаНСО3=4;
СМNаНСО3>10, ΔСNаНСО3=3;
при

если СМNaНСО3≤6, то ΔC1NaHCO3=6;
6<СNаНСО3≤8, ΔC1NaHCO3=4;
8<СNаНСО3≤10, ΔС1NаНСО3=2;
СМNаНСО3>10, ΔС1NаНСО3=0;
где QАl2О3 - расход подаваемого на кристаллизацию криолита алюминатного раствора, дм3/час;
VNaF - расход фторсодобикарбонатного раствора, подаваемого на кристаллизацию, м3/час;
СpNaF - концентрация фторида натрия во фторсодобикарбонатном растворе, подаваемом на кристаллизацию, г/дм3;
СpNaНСО3 - концентрация гидрокарбоната натрия во фторсодобикарбонатном растворе, подаваемом на кристаллизацию, г/дм5;
САl2О3 - концентрация оксида алюминия в алюминатном растворе, подаваемом на кристаллизацию, г/дм3;
СМNaF - остаточная концентрация фторида натрия в маточном растворе, г/дм3;
СМNаНСО3 - остаточная концентрация гидрокарбоната натрия в маточном растворе, г/дм3;
ΔСNaF - концентрация фторида натрия, принимаемая в зависимости от его остаточной концентрации в маточном растворе, г/дм;
ΔCNaHO3, ΔC1NaHCO3 - концентрации гидрокарбоната натрия, принимаемые в зависимости от его остаточной концентрации в маточном растворе, г/дм3;
- коэффициент учета молекулярных весов реагентов, участвующих в реакции криолитообразования;
- коэффициент учета молекулярных весов реагентов, участвующих в реакции криолитообразования;
1000 - переводной коэффициент из м3 в дм3.
Множитель (1+0,07) представляет собой доверительный интервал значений, в который с надежностью 95% укладываются результаты всех экспериментов. Наличие данного интервала обусловлено неточностями при замере и регулировке технологических параметров процесса варки криолита, погрешностями анализов растворов, а также колебанием модуля алюминатного раствора.
Предлагаемое решение характеризуется следующими отличительными от ближайшего аналога признаками:
- процесс ведут в непрерывном режиме;
- расход алюминатного раствора поддерживают в зависимости от концентраций во фторсодобикарбонатном растворе гидрокарбоната натрия и фторида натрия, расхода этого раствора и от концентрации оксида алюминия в алюминатном растворе;
- в зависимости от соотношений концентраций во фторсодобикарбонатном растворе гидрокарбоната натрия и фторида натрия расход алюминатного раствора определяется по формулам с учетом остаточных концентраций в маточном растворе либо по гидрокарбонату натрия, либо по фториду натрия.
Использование указанной совокупности отличительных признаков обеспечивает оперативное реагирование на скачки концентраций в газоочистном и маточном растворах, стабилизирует работу узла варки криолита в условиях нестационарного процесса за счет быстрого приведения системы к оптимальным технологическим параметрам.
Таким образом, предлагаемое техническое решение соответствует критерию патентоспособности изобретения "новизна".
Сравнение предлагаемого технического решения с ближайшим аналогом и другими известными решениями в данной области, выявленными в процессе поиска, показывает следующее:
- известен способ получения криолита, включающий обработку газоочистного фторсодобикарбонатного раствора карбонатсодержащим соединением и алюминатным раствором с последующим отделением выделенного продукта, в котором обработку фторсодобикарбонатного раствора карбонатсодержащим соединением ведут до массового отношения карбоната натрия к бикарбонату натрия 0,1-0,9 [2];
- известен способ получения криолита из фторсодержащих содобикарбонатных растворов газоочистных сооружений путем осаждения раствором алюмината натрия, при этом процесс ведут при избытке фторида на 10-50% относительно стехиометрического количества, до остаточной концентрации бикарбоната натрия 5-10 г/л [1];
- известен способ получения криолита, включающий обработку фторсодержащих газов щелочным раствором и его варку с получением пульпы криолита, отделение криолита от щелочного раствора и подачу раствора на обработку отходящих фторсодержащих газов, в котором часть щелочного насыщенного раствора после обработки газов смешивают с пульпой криолита при соотношении (0,1-4):1 (А.с. СССР 925866, C 01 F 7/54, 1982г. [3]).
Предлагаемое решение характеризуется известными признаками:
- получение криолита смешением фторсодобикарбонатного раствора с алюминатным раствором, кристаллизацией, обезвоживанием и сушкой [1, 2, 3];
- ведение процесса до остаточной концентрации бикарбоната натрия 5-10 г/л [1] (частично в заявляемых интервалах).
Предлагаемое решение характеризуется также не известными ранее признаками:
- расход алюминиевого раствора установлен в зависимости от величины остаточных концентраций в маточном растворе фторида натрия и гидрокарбоната натрия в различных пределах;
- расход алюминатного раствора установлен в зависимости от соотношения гидрокарбоната натрия к фториду натрия в фторсодобикарбонатном растворе в различных пределах.
Таким образом, предлагаемое техническое решение характеризуется существенными отличительными признаками, позволяющими при их использовании получить более высокие технико-экономические показатели:
- стабилизация процесса;
- оперативная оптимизация технологических параметров процесса варки криолита;
- повышение извлечения алюминия и фтора во вторичный криолит, что свидетельствует о его соответствии критерию патентоспособности изобретения "изобретательский уровень".
Примеры.
Во всех примерах на постоянном уровне выдерживались следующие технологические параметры.
1. Количество фторсодобикарбонатного раствора на варку криолита 110 м3/час.
2. Концентрация Аl2О3 в алюминатном растворе 290г/дм3.
3. Содержание фтора в получаемом криолите 44%.
4. Извлечение фтора в криолит определяли по отношению количества фтора, фактически переведенного в криолит (по разности концентраций NaF в исходном и маточном растворах), к количеству фтора, которое может быть переведено в криолит при концентрации NaF в маточном растворе, равной 6 г/дм3.
5. В примерах сравниваются два варианта:
Вариант 1 - существующая дозировка алюминатного раствора;
Вариант 2 - предлагаемый способ дозировки.

В табл.1.1 рассмотрены случаи, когда концентрация NaF в маточном растворе СМNaF≤5; 5<СNaF<6; 6≤СМNaF≤8.
В табл. 1.2 рассмотрены случаи, когда СМNaF>8; 5<СNaF<6; 6≤СМNaF≤8.
Из табл. 1-3 видно, что предлагаемый способ расчета дозировки алюминатного раствора позволяет получить лучшие технико-экономические показатели варки криолита за счет более быстрого достижения и поддержания оптимальной концентрации NaF в маточном растворе.
Проведены опытно-промышленные испытания предлагаемой технологии на Красноярском и на Иркутском алюминиевых заводах, подтвердившие ее эффективность.
Следует также отметить, что область применения предлагаемого способа не ограничивается получением криолита из газоочистных фторсодобикарбонатных растворов алюминиевых заводов. Данный способ применим и к тем случаям, когда кристаллизация криолита ведется из фторсодобикарбонатных растворов, полученных любым другим способом, например:
- смешением растворов фторида натрия и бикарбоната натрия;
- разложением кремнефторида натрия содой, протекающим по реакции
Na2SiF6+4Na2СО3+2H2O=6NaF+4NaHCO3+SiO2
Фторсодобикарбонатный раствор при этом может иметь следующий состав, г/дм3: NaF - 10-40; Nа2СО3 - 3-12; NаНСО3 - 12-50.
Применение предлагаемой технологии к различным технологическим схемам получениям криолита дают аналогичные положительные результаты.
ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ
1. А.с. СССР 415955, C 01 F 7/54, 1979г.
2. А.с. СССР 1090661, C 01 F 7/54, 1984г.
3. А.с. СССР 925866, C 01 F 7/54, 1982г.
Формула изобретения: 1. Способ получения криолита, включающий смешение фторсодобикарбонатного раствора и алюминатного раствора, кристаллизацию, обезвоживание и сушку криолита, отличающийся тем, что процесс ведут в непрерывном режиме, алюминатный раствор подают на смешение в зависимости от концентраций во фторсодобикарбонатном растворе гидрокарбоната натрия и фторида натрия, их соотношения, от расхода этого раствора и от концентрации оксида алюминия в алюминатном растворе и поддерживают расход алюминатного раствора, дм3/ч:
при

если СМNaF≤5, то ΔCNaF= 7;
5<СNaF<6, ΔCNaF= 6;
6≤СМNaF≤8, ΔCNaF= 4;
СМNaF>8, ΔCNaF= 2;
при

если СМNaHCO3<6, то ΔCNaHCO3= 8,
6≤СМNaHCO3≤8, ΔCNaHCO3= 6;
8<СNaHCO3≤10, ΔCNaHCO3= 4;
СМNaHCO3>10, ΔCNaHCO3= 3;
при

если СМNaHCO3≤6, то ΔC1NaHCO3= 6;
6<СNaHCO3≤8, ΔC1NaHCO3= 4;
8<СNaHCO3≤10, ΔC1NaHCO3= 2;
СМNaHCO3>10, ΔC1NaHCO3= 0;
где QAl2O3 - расход подаваемого на кристаллизацию криолита алюминатного раствора, дм3/ч;
V NaF - расход фторсодобикарбонатного раствора, подаваемого на кристаллизацию, м3/ч;
СрNaF - концентрация фторида натрия во фторсодобикарбонатном растворе, подаваемом на кристаллизацию, г/дм3;
СрNaНСО3 - концентрация гидрокарбоната натрия во фторсодобикарбонатном растворе, подаваемом на кристаллизацию, г/дм3;
СAl2O3 - концентрация оксида алюминия в алюминатном растворе, подаваемом на кристаллизацию, г/дм3;
СМNaF - остаточная концентрация фторида натрия в маточном растворе, г/дм3;
СМNaНСО3 - остаточная концентрация гидрокарбоната натрия в маточном растворе, г/дм3;
ΔC NaF - концентрация фторида натрия, принимаемая в зависимости от его остаточной концентрации в маточном растворе, г/дм3;
ΔCNaHCO3, ΔC1NaHCO3 - концентрации гидрокарбоната натрия, принимаемые в зависимости от его остаточной концентрации в маточном растворе, г/дм3;
- коэффициент учета молекулярных весов реагентов, участвующих в реакции криолитообразования;
- коэффициент учета молекулярных весов реагентов, участвующих в реакции криолитообразования;
1000 - переводной коэффициент из м3 в дм3;
(1±0,07) - доверительный интервал значений, в который с надежностью 95% укладываются результаты всех экспериментов.