Способ получения оксида алюминия и карбоната из богатых ai материалов с интегрированной утилизацией co2 - RU2016139466A
Код документа: RU2016139466A
Формула
1. Способ получения оксида алюминия и карбоната из богатых алюминием материалов с интегрированной утилизацией CO2, включающий следующие стадии:
I. раздробление и измельчение богатых Al материалов,
II. выщелачивание раздробленных материалов в кислоте с получением раствора хлорида металла,
III. разделение непрореагировавшего твердого вещества и раствора хлорида металла,
IV. отделение Al3+ от раствора хлорида металла путем кристаллизации AlCl3⋅6H2O,
V. получение Al2O3 путем обжига AlCl3⋅6H2O с извлечением HCl,
VI. утилизация CO2 в осадок карбонатов металлов из раствора хлорида металлов, поступающего из стадии отделения Al3+,
VII. регенерация HCl и экстрактивного амина,
отличающийся тем, что:
- выщелачивают материал на стадии II концентрированной неорганической кислотой, которая преимущественно представляет собой HCl,
- отделяют Al3+ на стадии IV осаждением AlCl3⋅6H2O путем увеличения концентрации HCl в растворе хлорида металла,
- обжигают на стадии V AlCl3⋅6H2O двухстадийно: сперва путем косвенного нагрева при температуре от 400 до 600°C для образования богатого HCl газа, затем путем второго обжига при температуре выше 600°C для получения Al2O3,
- смешивают на стадии VI бедный Al раствор хлорида металла с органическим раствором, содержащим выбранный амин, и приводят в контакт смесь с содержащим CO2 газом для экстрагирования HCl путем образования комплекса соли хлорида аммония и осаждения карбоната металла,
- отделяют карбонат металла на стадии VI, а остающиеся хлориды металлов содержатся в водной фазе и органический раствор содержит хлорид аммония,
- обрабатывают термически или химически органический раствор на стадии VII, чтобы регенерировать амина для подачи его рециклом в способ.
2. Способ по п. 1, в котором выщелачивание выполняют при температуре в интервале 80-180°C, концентрация кислоты составляет менее 13 М и давление ниже 1 МПа (10 бар), более предпочтительно концентрация составляет менее 11 М и давление не превышает 500 кПа (5 бар).
3. Способ по п. 1, в котором время выщелачивания составляет в интервале от 0,5 до 24 часов, более предпочтительно от 1 до 10 часов, наиболее предпочтительно от 1 до 5 часов.
4. Способ по любому из пп. 1-3, в котором раздробление и измельчение выполняют до размера частиц меньше 20 мм, более предпочтительно до размера, равного или меньше 0,5 мм.
5. Способ по любому из пп. 1-4, в котором богатые Fe материалы перед стадией II удаляют путем магнитной сепарации или оптической сортировки.
6. Способ по любому из пп. 1-5, в котором непрореагировавшие материалы после выщелачивания отделяют путем фильтрации и промывают раствором, выбранным из кислого раствора и воды, один или несколько раз, для извлечения хлоридов металлов и непрореагировавшей кислоты и увеличения чистоты SiO2.
7. Способ по любому из пп. 1-6, в котором AlCl3⋅6H2O осаждают из богатого Al раствора хлорида металла путем барботажа содержащим HCl газом, фильтруют и промывают раствором, выбранным из кислого раствора и воды.
8. Способ по любому из пп. п. 1-6, в котором AlCl3⋅6H2O кристаллизуют из богатого Al раствора хлорида металла путем смешивания с концентрированным раствором HCl, фильтруют и промывают раствором, выбранным из кислого раствора и воды.
9. Способ по любому из пп. 1-8, в котором осажденный AlCl3⋅6H2O и примеси частично повторно растворяют раствором, выбранным из водного раствора хлористого водорода и воды, фильтруют и подают рециклом на стадию IV кристаллизации.
10. Способ по любому из пп. 1-9, в котором бедный Al раствор хлорида металла после стадии кристаллизации обрабатывают путем жидко-жидкостной органической экстракции для уменьшения содержания железа.
11. Способ по любому из пп. 1-10, в котором бедный Al раствор хлорида металла после стадии кристаллизации обрабатывают путем дистилляции или другого существующего способа концентрации, например, кипятильников, концентраторов и т.п., для извлечения свободной кислоты и увеличения концентрации хлоридов металлов в растворе.
12. Способ по любому из пп. 1-11, в котором карбонат металла осаждают путем приведения в контакт бедного Al раствора с содержащим CO2 газом с повышенным давлением и органическим раствором, содержащим третичный или четвертичный амин, разбавленный по меньшей мере одним органическим растворителем.
13. Способ по п. 12, в котором HCl регенерируют из органического раствора путем термической обработки при температуре выше 80°C с получением содержащего HCl газа, который можно подавать рециклом в способ.
14. Способ по п. 12, в котором, альтернативно, амин регенерируют путем приведения в контакт органической фазы с концентрированным основным раствором и подают рециклом на стадию осаждения.
15. Способ по п. 12, в котором осажденный карбонат металла может представлять собой карбонат кальция, карбонат магния, карбонат натрия или бикарбонат натрия для способствования экстракции HCl путем использования жидко-жидкостной экстракции.
