Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка инновационного технологического процесса гидротермального разложения хлоридных растворов для комплексной технологии получения глинозема из высококремнистого сырья.

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
глинозем, гидротермальное разложение, разложение хлорида алюминия, комплексная технология переработки, высококремнистое сырье, каолин, гидролиз хлоридов

Цель проекта:
1. Задача (проблема) - разработка эффективных способов гидротермального разложения растворов хлорида алюминия для создания инновационной гидрохимической технологии получения глинозема из каолинового сырья. Предлагаемый подход к решению данной задачи – экспериментальное исследование гидротермального разложения синтетических (модельных) алюмохлоридных растворов, что предусматривает выполнение комплекса взаимосвязанных работ. 2.Цель реализуемого проекта - разработка эффективных способов гидротермального разложения растворов хлорида алюминия для создания инновационной гидрохимической технологии получения глинозема из каолинового сырья. Данное прикладное научное исследование является составной частью комплексного проекта ПНИЭР по теме: «Разработка инновационной и высокоэффективной комплексной технологии получения глинозема из российского высококремнистого алюминиевого сырья» (шифр 01182015-14-582-0071).

Основные планируемые результаты проекта:
1. Результатом выполнения ПНИ будет создание научных и научно-технических основ инновационного технологического процесса гидротермального разложения хлоридных растворов для комплексной технологии получения глинозема из высококремнистого сырья. В результате исследований будут разработаны новые методики проведениия гидротермального синтеза, достаточные для воспроизведения способа в укрупненном масштабе, наработаны экспериментальные образцы алюмооксидных продуктов, получены новые данные по образованию различных модификаций оксида алюминия и установлены условия управляемого гидротермального синтеза оксида алюминия заданной модификации.
2. Поэтапно будет разработана следующая документация:
отчет о патентных исследованиях;
техническая документация для изготовления лабораторной экспериментальной установки получения гидроксида алюминия;
лабораторная технологическая инструкция по синтезу алюмооксидных продуктов в периодическом режиме;
программа и методики экспериментальных исследований технологического процесса получения гидроксида алюминия с использованием синтетических (модельных) алюмохлоридных растворов, содержащих примеси Fe, K, Na, Ca; Mg;
лабораторная технологическая инструкция по синтезу алюмооксидных продуктов в непрерывном режиме;
лабораторная технологическая инструкция по синтезу алюмооксидных продуктов сложного примесного состава;
лабораторный технологический регламент получения гидроксида алюминия на лабораторной экспериментальной установке;
рекомендации по созданию промышленной технологии гидротермального разложения алюмохлоридных растворов и разработке экспериментальной установки получения глинозема по комплексной кислотно-щелочной технологии в рамках (ПНИЭР): «Разработка инновационной и высокоэффективной комплексной технологии получения глинозема из российского высококремнистого алюминиевого сырья» (шифр 2015-14-582¬0071).
Полученные данные будут служить основой по разработке рекомендаций для проектирования и создания укрупненной установки гидротермального разложения алюмохлоридных растворов и предназначены для использования головным исполнителем и индустриальным партнером для выполнения технико-экономических расчетов эффективности промышленного внедрения научно-технических результатов ПНИЭР и созданию комплексной кислотно-щелочной технологии и экспериментальной установки получения глинозема.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1. Конечным продуктом, создаваемым с использованием результатов, планируемых при выполнении проекта, будет являться инновационная и высокоэффективная комплексная технология получения глинозема из российского высококремнистого алюминиевого сырья.
2. Исследования планируется осуществить на специально разработанной для этой цели лабораторной экспериментальной установке для исследования процессов гидротермального разложения алюмохлоридных растворов, которая в настоящее время не имеет аналогов. Технические требования к ее разработке будут сформулированы на первом этапе выполнения работы.
Новизна предложенных подходов позволит получить результаты ПНИ, способные к правовой охране, и провести широкое патентование этих результатов.
3. В настоящее время для производства глинозема из высококремнистого сырья, главным образом, каолинового, используются щелочные технологии. Предлагаемые перспективные технологии основаны на кислотных способах переработки каолинов и глин с использованием серной, соляной и азотной кислот. Все упомянутые технологии являются многостадийными и высокозатратными.
Наиболее продвинутой является технология, включающая автоклавное выщелачивание сырья водным раствором соляной кислоты, разделение полученной пульпы, кристаллизацию гексагидрата хлорида алюминия из осветленного алюмохлоридного раствора при воздействии газообразного хлористого водорода, прокалку шестиводного хлорида алюминия с получением гамма-оксида алюминия и его рекристаллизацию в щелочном растворе с получением глинозема металлургического качества. Однако, эту технологию возможно существенно упростить при замене операций кристаллизации и прокалки гексагидрата хлорида алюминия операцией разложения c получением гидроксида алюминия, направляемого на щелочную рекристаллизацию. Предлагаемые за рубежом способы разложения хлорида алюминия основаны на высокотемпературном проведении процесса разложения в кипящем слое, либо в роторных печах, при этом необходима дополнительная стадия предварительного выделения из хлоридных растворов таких примесей, как хлориды железа, калия, натрия, кальция, магния, и других.
Предлагаемый подход к решению задачи упрощения технологии заключается в проведении процесса разложения хлоридных растворов алюминия в присутствии примесей гидротермальным способом, что позволит реализовать потенциал снижения капитальных и эксплуатационных затрат при промышленной реализации солянокислотной технологии получения глинозема из каолинового сырья. Такой подход является существенно новым, требует постановки и решения новых научных и научно-технических задач с выходом на получение результатов, способных к правовой охране.
4. Для достижения заявленных результатов необходимо осуществить экспериментальное исследование гидротермального разложения синтетических (модельных) алюмохлоридных растворов, в периодическом (автоклавные условия) и непрерывном режимах, что предусматривает выполнение комплекса взаимосвязанных работ, в том числе:
• Исследование реакции гидротермального разложения синтетических (модельных) алюмохлоридных растворов, в периодическом режиме (автоклавные условия).
• Исследование реакции гидротермального разложения синтетических (модельных) алюмохлоридных растворов, в непрерывном режиме (условия самоиспарения перегретых растворов).
• Выбор наиболее предпочтительного варианта реализации способа гидротермального разложения алюмохлоридных растворов.
• Определение оптимальных режимов выбранного способа, в том числе на синтетических (модельных) алюмохлоридных растворах, содержащих примеси Fe, K, Na, Ca, Mg.
• Наработку экспериментальных образцов алюмооксидных продуктов гидротермального разложения алюмохлоридного раствора.

Существующие ограничения и риски связаны с возможным недофинансированием прикладных научных исследований, что может ограничить возможности по их проведению в запланированном объеме, что приведет к отсутствию достаточных научно-технологических результатов для достижения конечных результатов.


Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1. Областью возможного применения планируемых результатов является алюминиевая промышленность, а именно, предприятия, осуществляющие комплексную переработку алюминиевого сырья с получением глинозема.

2. Планируемые результаты будут служить основой по разработке рекомендаций для проектирования и создания укрупненной установки гидротермального разложения алюмохлоридных растворов и предназначены для использования головным исполнителем и индустриальным партнером для выполнения технико-экономических расчетов эффективности промышленного внедрения научно-технических результатов ПНИЭР и созданию комплексной кислотно-щелочной технологии и экспериментальной установки получения глинозема.
3. Планируемые результаты окажут существенное влияние на изменение состава и структуры сырьевой базы глиноземных комбинатов, позволят осуществить увеличение производства алюминия при снижении объема закупаемого за рубежом алюминиевого сырья и увеличить занятость населения в районах нахождения месторождений.
4. Информация о результатах по предлагаемому проекту ПНИ будет размещена на официальном сайте участника конкурса – Института катализа СО РАН – по адресу http://catalysis.ru и представлена в виде докладов на российских и международных научных конференциях, симпозиумах, семинарах, а также представлена в качестве экспонатов на международных выставках, что будет способствовать привлечению зарубежных специалистов к развитию исследований в рамках международного сотрудничества.

Текущие результаты проекта:
Выполняется первый этап проекта. Проведены патентные исследования в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96 по тематике получения гидроксида алюминия способом гидротермального разложения растворов хлоридов алюминия; разработано техническое задание на создание лабораторной экспериментальной установки, разработана программа экспериментальных исследований технологического процесса получения гидроксида алюминия с использованием синтетических (модельных) алюмохлоридных растворов, содержащих примеси Fe, K, Na, Ca, Mg; с использованием имеющегося оборудования методом гидротермального разложения из алюмохлоридных растворов, в том числе содержащих примеси, получены опытные образцы гидроксида алюминия.