2.1.2 Одержання глинозему з руд

                Глинозем одержують трьома способами: лужним, кислотним і електролітичним. Найбільше поширення має лужний спосіб (метод К.І.Байєра, розроблений у Росії наприкінці  позаминулого сторіччя й застосовуваний для перероблення високосортних бокситів з невеликою кількістю до 5-6% кремнезему). З того часу технічне виконання його було істотно поліпшене. Схема виробництва глинозему за способом Байєра подана на рис. 2.1.

                Сутність способу полягає в тому, що алюмінієві розчини швидко розкладаються при введенні в них гідроокису алюмінію, а розчин, що залишився від розкладання, після його випарювання в умовах інтенсивного перемішування при 169-170оС може знову розчиняти глинозем, що утримується в бокситах. Цей спосіб складається з таких основних операцій:

                1) підготовки бокситу, що полягає в його дробленні й подрібнюванні у млинах; у млини подають боксит, їдкий луг і невелику кількість вапна, що поліпшує виділення А12О3; отриману пульпу подають на вилуджування;

                2) вилуджування бокситу (останнім часом  застосовувані до цього часу блоки автоклав круглої форми частково замінені трубчастими автоклавами, у яких при температурах 230-250°С (500-520 К) відбувається вилудження, що полягає в хімічному його розкладанні від взаємодії з водним розчином лугу; гідрати окису алюмінію при взаємодії з лугом переходять у розчин у вигляді алюмінату натрію:

               AlOOH + NaOH → NaAl2+ Н2О,

            Al(OH)3 + NaOH → NaAlО2 + 2H2O.                   (2.1)

                Кремнезем, що  міститься у бокситі, взаємодіє з лугом і переходить у розчин у вигляді силікату натрію:

                  SіО2 + 2NaOH →Na2SіО3 + H2O.                    (2.2)

                У розчині алюмінат натрію й силікат натрію утворюють нерозчинний натрієвий алюмосилікат; у нерозчинний залишок переходять окисли титану й заліза, що віддають залишок червоного кольору; цей залишок називають червоним шламом. По закінченні розчинення отриманий алюмінат натрію розбавляють водним розчином лугу при одночасному зниженні температури на 100°С;

                3) відділення алюмінатного розчину від червоного шламу звичайно здійснюється шляхом промивання у спеціальних згущувачах, у результаті цього червоний шлам осідає, а алюмінатний розчин зливають і потім фільтрують (освітлюють). В обмежених кількостях шлам знаходить застосування, наприклад, як добавка до цементу. Залежно від сорту бокситів на 1 т отриманого оксиду алюмінію припадає 0,6-1,0 т червоного шламу (сухого залишку);

                4) розкладання алюмінатного розчину виконують шляхом  фільтрації і перемішування у великих ємностях з мішалками (декомпозити). З пересиченого розчину при охолодженні на 60°С (330 К) і постійному перемішуванні видаляється гідрооксид алюмінію А1(ОН)3. Оскільки цей процес відбувається повільно й нерівномірно, а формування й ріст кристалів гідроокису алюмінію мають велике значення при її подальшій обробці, у декомпозити додають велику кількість твердого гідроокису - запалу:

           Na2O·А12О3 + 4Н2О → Al(OH)3+2NaOH;              (2.3)

                5) виділення гідроокису алюмінію і його класифікації; це відбувається у гідроциклонах і вакуум-фільтрах, де від алюмінатного розчину виділяють осад, що містить 50-60% часток А1(ОН). Значну частину гідроокису повертають у процес декомпозиції як затравочний матеріал, що і залишається в обороті в незмінних кількостях. Залишок після промивання водою йде на кальцинацію, фільтрат також повертається в оборот (після концентрації у випарних апаратах - для вилуджування нових бокситів);

                6) зневоднювання гідроокису алюмінію (кальцинації); це завершальна операція виробництва глинозему. Її здійснюють у трубчастих обертових печах, а останнім часом  також у печах з турбулентним рухом матеріалу при температурі 1150-1300°С; сирий гідроокис алюмінію, проходячи через обертову піч, висушується й зневоднюється; при нагріванні відбуваються послідовно такі структурні перетворення:

A1(OH)3 →A1OOH → γ-А12О3 → α-А12О3

                    200 °С        950°С           1200°С.

                У остаточно прожареному глиноземі утримується 30-50%  α-А12О3  (корунд), інше γ-А12О3.

                Цим способом витягується 85-87% від усього одержуваного глинозему. Отриманий окис алюмінію становить міцну хімічну сполуку з температурою плавлення 2050°С.