Производство криолита из растворов газоочистки

Раствор газоочистки, содержащий фтористый натрий, соду, бикарбонат натрия, а также уловленную в аппаратах мокрой газоочистки пыль (шлам, состоящий из глинозёма, криолита, фтористых солей, частиц пены и смол), направляется для регенерации криолита. В зависимости от принятой технологической схемы очистки газа в растворах могут содержаться следующие концентрации солей, г/л:

Раствор со взвешенными частицами шлама поступает в сгустители для осветления. Отстаивание шлама происходит при температуре 60-70°С до остаточного содержания в осветленном растворе шлама менее 0,3 г/л раствора.

Сгущенный в отстойнике шлам фильтруется на барабанном вакуум-фильтре. Шламовая паста после разбавления водой и перемешивания в мешалках откачивается на шламовое поле. Осветленный раствор направляется в баки-сборники.

Далее раствор подаётся в цилиндрические обогреваемые реакторы, снабженные перемешивающими устройствами, где производится «варка» криолита. В реакторы с раствором, подогретым до 85-90°С, подаётся строго дозированное количество алюминатного раствора. Алюминатный раствор готовят в специальной мешалке с обогревом, растворяя гидроксид алюминия в растворе каустической соды NaOH. Образование алюминатного раствора протекает по реакции

6NaOH + 4Al(OH) ₃ = 2(1,5Na₂O×Al₂O₃) + 9H₂O.

В результате взаимодействия компонентов осветленного раствора газоочистки и алюминатного раствора в реакторе практически мгновенно протекает реакция образования криолита, который выпадает в осадок:

12NaF + 1,5 Na₂O × Al₂O₃ + 9NaHCO₃ ® 9Na₂CO₃ + 2Na₃AlF₆ + +4,5H₂O.

Из реакторов криолитовая пульпа поступает в сгуститель, откуда слив осветленной части пульпы (маточный раствор) направляется как оборотный содовый раствор на газоочистку. Содержание соды в маточных растворах должно быть 35-60 г/л, а взвешенных частиц криолита - не более 0,5 г/л.

В маточных растворах накапливается значительное количество сульфатов. Чтобы избежать ухудшения качества регенерированного криолита за счет увеличенного в нём содержания сульфатов, предусматривается периодическое удаление из цикла газоочистки пересыщенных по сульфатам растворов. При этом происходит потеря ценных содопродуктов. Именно этим обстоятельством можно объяснить повышенный расход соды при использовании анодной массы с повышенным содержанием серы. В процесс приходится вводить свежий содовый раствор для компенсации потерь соды. Содержание сульфатов в маточнике, подаваемом на газоочистку, не должно превышать 40-70 г/л в зависимости от концентрации фтористого натрия в растворе.

Сгущенная криолитовая пульпа выводится в мешалку, разбавляется водой, откуда подается на фильтрацию на вакуум-фильтры. Отфильтрованный криолит ещё дважды промывается водой от сульфата натрия и фильтруется. На последней стадии пульпа смешивается со сгущенной пульпой флотационного криолита. Соотношение флотационного и регенерированного криолита устанавливается в таких пределах, чтобы в последующем не осложнять операции фильтрации и сушки из-за большого содержания тонкодисперсного регенерационного криолита.

Паста смешанного криолита поступает в сушильную печь, где содержание влаги снижается до 1,5 %. Криолитовое отношение регенерированного криолита 3,0-3,2, поэтому его называют щелочным. Криолитовое отношение смешанного криолита зависит от соотношения флотационного и регенерированного криолита, но в любом случае выше среднего по цеху электролиза.