Регистрация / Вход
Прислать материал

14.607.21.0142

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.607.21.0142
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт катализа им. Г.К. Борескова Сибирского отделения Российской академии наук
Название доклада
Разработка инновационного технологического процесса гидротермального разложения хлоридных растворов для комплексной технологии получения глинозема из высококремнистого сырья.
Докладчик
ДОБРЫНКИН Николай Михайлович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1. 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.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).
Актуальность и новизна исследования
В настоящее время для производства глинозема из высококремнистого сырья, главным образом, каолинового, используются щелочные технологии. Предлагаемые перспективные технологии, основанные на кислотных способах переработки каолинов и глин с использованием серной, соляной и азотной кислот, являются многостадийными и высокозатратными.
Наиболее продвинутой является технология, включающая автоклавное выщелачивание сырья 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.
Используемый подход к решению задачи упрощения технологии- проведение процесса разложения хлоридных растворов алюминия в присутствии примесей гидротермальным способом - позволяет снизить капитальные и эксплуатационных затраты. Такой подход является существенно новым, потребовавшим постановки и решения новых научных и научно-технических задач.
Описание исследования

Для достижения  заявленных целей и  результатов  проекта  необходимо проведение экспериментальных   исследований 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.
  • Проведение исследовательских испытаний экспериментального образца гидроксида алюминия (массой не менее 1 кг) с использованием оптимального режима приготовления на соответствие требованиям ТЗ.
  • Разработку  рекомендаций 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».

В соответствие с данной методологией  предложены конкретные методики проведения экспериментов и программа выполнения экспериментальных работ, в которую периодически, с  учетом получаемых результатов, и на основе их обсуждений с партнерами по выполнению ПНИЭР и ИП, вносятся коррективы, способствующие выполнению ПНИ в полном объеме.

Результаты исследования

На этапе 1:

 Выполнен аналитический обзор современной научно-технической, нормативной и методической литературы, выявивший «узкие места» процесса и приоритеты собственных исследований в области создания инновационного технологического процесса гидротермального разложения хлоридных растворов.

 Разработаны техническое задание на создание лабораторной экспериментальной установки (ЛЭУ), технологическая схема ЛЭУ. Подготовлен отчет о патентных исследованиях в соответствии с ГОСТ Р 15.011-96. Выявлено 68 источников, связанных с гидротермальным синтезом гидроксида алюминия (ГА). Определены граничные условия гидролиза растворов хлорида алюминия - давление, температура, pH, время реакции.

На этапе 2:

Создана лабораторная экспериментальная установка (ЛЭУ), в т.ч. для проведения гидротермального разложения в непрерывном режиме. ЛЭУ имеет блоки подачи реагентов (БПР), реактора высокого давления (БРВД), реактора-испарителя перегретых растворов (БРИПР), выделения продуктов реакции (БВПР), контроля и управления температурными режимами (БКУТР), контроля и регулировки давлений (БКРД), аналитический (АБ).Производительность ЛЭУ 5 гр. ГА/ч.  Разработаны лабораторная  технологическая инструкция по синтезу алюмооксидных продуктов  (ЛТИ САП) сложного примесного состава и ЛТИ САП в непрерывном режиме, позволяющие выполнить наработку экспериментальных образцов (ЭО) алюмооксидных продуктов  на заключительном этапе проекта.

Получены экспериментальные   данные по технологическому  процессу получения ЭО ГА с использованием синтетических (модельных) алюмохлоридных растворов, содержащих примеси Fe, K, Na, Ca, Mg,  и выявлен оптимальный режим  получения ГА при 160 оС и давлении  0.6 МПа, что существенно ниже по энергозатратам по сравнению с зарубежными разработками процессов, реализуемых при температурах выше 250 оС и давлениях более 4.0 МПа. Выполнена сравнительная  оценка эффективности возможных направлений исследований гидротермального разложения растворов хлоридов алюминия. Показано, что наиболее эффективным   является процесс   совместного гидролиза хлорида алюминия и карбамида: в этом случае достигается высокий  (более 99,5 %) выход бемита,   обладающего  уникальными текстурными характеристиками.

На этапе 3:

 Разработан лабораторный технологический регламент получения ГА на ЛЭУ и осуществлена наработка экспериментального образца (ЭО) гидроксида алюминия (ГА) массой 0,65 кг с использованием оптимального режима приготовления.

Подготовлен отчет о дополнительных патентных исследованиях, подтверждающий наличие признаков патентоспособности технического решения реактора гидротермального гидролиза (РГТГ). Подготовлены рекомендации по разработке РГТГ в составе экспериментальной установки получения глинозема.

Выполнение работ продолжается в полном соответствии с План-графиком проекта.

Полученные результаты обладают существенной новизной, а предлагаемые  на их основе технические решения превосходят известные зарубежные аналоги.

Практическая значимость исследования
1. Областью возможного применения результатов ПНИ является алюминиевая промышленность, а именно, предприятия, осуществляющие комплексную переработку алюминиевого сырья с получением глинозема.

2. Полученные результаты являются основой для разработки 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. Полученные результаты в дальнейшем 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 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, а также будет представлена в качестве экспонатов на международных выставках, что будет способствовать привлечению зарубежных специалистов к развитию исследований в рамках международного сотрудничества.