Получение глинозема из бокситов способом Байера. Физико-химические основы и технология производства глинозема по способу Байера

Получение глинозема из бокситов способом Байера.Физико-химические основы и технология производства глинозема по способу Байера.

1.1 Расчет концентрации алюминатных  растворов

Промышленные алюминатные растворы содержат окись натрия Na2O, окись алюминия Al2O3 и примеси в виде различных химичесикх соединений, в которых присутствуют кремний, сера, фтор, железо, галлий, ванадий и другие элементы, а также органические вещества.

Концентрацию отдельных компонентов в алюминатном растворе обычно выражают в граммах на литр раствора (г/л), реже – в процентах.

Чтобы перейти от концентрации в граммах на литр к концентрации в процентах, необходимо знать плотность раствора. Обозначим конценрацию концентрацию раствора через C, г/л, и плотность раствора через ρ, г/см3. Если в 1 см3 раствора содержится ρ г вещества, то в 1000 см содержится С г вещества, т.е. С = ρ 1000 г. Если а% - это а г в 100 г вещества, а С г/л – это С г в ρ 1000 г вещества, то

 

                        (1.1)

                 

Смеси алюминатных растворов с той или иной твердой фазой (пульпы) наряду с химическим составом характеризуются отношением жидко й и твердой фазой Ж:Т (по массе) или содержанием твердого в 1 л пульпы (г/л). При известном Ж:Т легко найти содержание твердого в 1 л пульпы.

Обозначим содержание твердого в 1 л пульпы через b г, а плотность ее через ρ г/см3  . Следовательно в пульпе будет (1000 ρ-b) г жидкой фазы. Составив отношение Ж:Т в пульпе, найдем из него b, г/л:

 

                                           (1.2)

Пример 1. Дан состав алюминатного раствора, г/л: 145 Al2O3 , 165 Na2Oτ, 155 Na2Ok , 5 Sобщ  , 0,8 SiO2 . Плотность раствора 1,300г/см3 . Найти процентный состав раствора.

По соотношению (1.1) находим

 

 

 

 

 

 

Таблица 1 - Варианты к примеру 1

№ п/п	Состав алюминатного раствора, г/л					Плотность алюминатного раствора, г/см3
	Al2O3	Na2Oτ	Na2Ok	Sобщ	SiO2
1	150	160	140	4.05	0,6	1,390
2	140	130	145	3,5	0,7	1,290
3	120	140	125	2	0,3	1,250
4	145	165	155	5	0,8	1,300
5	160	170	150	4,5	0,9	1,400
6	155	135	145	2,7	0,25	1,350

 

Пример 2. Определить содержание твердого в 1л пульпы, поступающей на автоклавное выщелачивание, если Ж:Т в пульпе 5,5, плотность пульпы 1,56 г/ см3 .

Из соотношения (1-2) находим

 

 

 

1.2 Определение модуля алюминатного  раствора

Модулем алюминатного раствора называют молярное отношение концентраций Na2O и Al2O3    в растворе, т.е., иными словами, модуль показывает, сколько молей окиси натрия в растворе приходится на каждый моль окиси алюминия.

Различают общий и каустический модули раствора. Общий модуль находится как молярное отношение конценраций титруемой щелочи и окиси алюминия, а каустический – как молярное отношение концентраций каустической щелочи и окиси алюминия:

 

                           

                        (1.3)

 

                           

                         (1.4)

 

где (Na2OT); (Na2Ok ); (Al2O3 ) – соответственно концентрация

                                            Na2OT, Na2Ok , Al2O3 в растворе,                                                     г/л или %;

       102 и 62 – молекулярные массы Na2O и Al2O3

Загрязненность алюминатных растворов SiO2 характеризуется кремниевым модулем, под которым понимают отношение концентрации Al2O3 и SiO2 в растворе по массе. Чем выше кремниевый модуль, тем чище раствор

 

                                          

                                      (1.5)

 

где (SiO2 ) – концентрация SiO2  в растворе, г/л или %.

Кремниевый модуль характеризует также количество боксита.

 

Таблица 2 -  Варианты к примеру 2

Ж : Т	ρ
5,0	1,65
3,0	1,25
4,0	1,45
4,5	1,3
3,5	1,4
6,0	1,6

 

 

 

Пример 3. Найти общий, каустический и кремниевый модуль алюминатного раствора, состав которого приведен в примере 1.

 Из  соотношений (2.1), (2.2) и (2.3) и находим

 

 

 

Таблица 3 - Варианты к примеру 3

№ п/п	Состав алюминатного раствора, г/л					Плотность алюминатного раствора, г/см3
	Al2O3	Na2Oτ	Na2Ok	Sобщ	SiO2
1	150	160	140	4.05	0,6	1,390
2	140	130	145	3,5	0,7	1,290
3	120	140	125	2	0,3	1,250
4	145	165	155	5	0,8	1,300
5	160	170	150	4,5	0,9	1,400
6	155	135	145	2,7	0,25	1,350

 

 

 

Пример 4. Найти кремниевый модуль боксита, содержащего 52,0% Al2O3    и 6,0% SiO2.

 

 

Таблица 4 - Варианты к примеру 4

 

№ п/п	Al2O3	SiO2
1	45,0	4,0
2	48,0	5,0
3	50,0	5,5
4	52,0	6,0
5	55,0	6,5
6	57,0	7,0