RU2489503C1 - Способ переработки кианитового концентрата - Google Patents

Способ переработки кианитового концентрата Download PDF

Info

Publication number
RU2489503C1
RU2489503C1 RU2012109300/02A RU2012109300A RU2489503C1 RU 2489503 C1 RU2489503 C1 RU 2489503C1 RU 2012109300/02 A RU2012109300/02 A RU 2012109300/02A RU 2012109300 A RU2012109300 A RU 2012109300A RU 2489503 C1 RU2489503 C1 RU 2489503C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
concentrate
amount
mixture
content
ammonium bifluoride
Prior art date
Application number
RU2012109300/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Никитович Гришин
Алла Геннадьевна Иванова
Ольга Александровна Белогурова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Priority to RU2012109300/02A priority Critical patent/RU2489503C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2489503C1 publication Critical patent/RU2489503C1/ru

Links

Landscapes

  • Compounds Of Alkaline-Earth Elements, Aluminum Or Rare-Earth Metals (AREA)

Abstract

Изобретение относится к способу переработки кианитового концентрата и может быть использовано при производстве глинозема, корундовых огнеупоров, керамики, силумина и алюминия. Способ включает смешение концентрата, углеродистого восстановителя и поризующей добавки в виде сульфата аммония, окомкование полученной шихты, обжиг с выдержкой при максимальной температуре с восстановлением диоксида кремния до газообразного монооксида, измельчение полученного спека, его обработку бифторидом аммония и прокаливание реакционной массы с получением алюминийсодсржащего продукта, при этом сульфат аммония берут в количестве 10-20% от массы концентрата, перед окомкованием шихты осуществляют ее помол до получения частиц с крупностью 50-75 мкм в количестве не менее 80%, обжиг шихты осуществляют при температуре 1690-1750°С, бифторид аммония берут в количестве 0,4-14% от массы спека, а прокаливание реакционной массы ведут при 700-900°С. Перед обработкой бифторидом аммония спек может быть обработан 10-20% соляной кислотой. Обеспечивается повышение на 1,3-9,9% степени извлечения оксида алюминия из концентрата. Содержание оксида алюминия в целевом продукте достигает 97,7% при содержании примеси оксида кремния 0,13-1,0%. 2 з.п. ф-лы, 6 пр.

Description

Изобретение относится к области переработки алюмосиликатного сырья, в частности кианитов, и может быть использовано при производстве глинозема, корундовых огнеупоров, керамики, силумина и алюминия.
Известен способ переработки алюмосиликатного сырья, преимущественно бокситов (см. пат. 2136378 РФ, МПК6 В03С 1/02, В03В 1/02, 1999), включающий помол предварительно прокаленного при температуре около 800°С боксита с содержанием, мас.%: Al2O3 - 69, SiO2 - 9, Fe2O3 - 2, смешивание его с углеродистым восстановителем, взятым в количестве, необходимом для восстановления диоксида кремния SiO2 до монооксида кремния SiO и восстановления оксида железа Fe2O3 до образования карбида железа Fe3C, брикетирование массы путем прессования, обжиг брикетов в вакууме при 1200-1300°С в течение 1 часа с удалением SiO и магнитную сепарацию для удаления карбида железа. Доля оксидных соединений алюминия в конечном продукте повышается в интервале концентраций углерода 1-5 мас.%. В результате обжига при 1200°С содержание диоксида кремния уменьшается примерно вдвое, а при 1300°С - происходит его полное удаление. Общее содержание железосодержащих соединений уменьшается до 0,5 мас.%.
Недостатком данного способа является невозможность его использования для переработки алюмосиликатов с высоким содержанием диоксида кремния: кианита, андалузита, силлиманита, так как при температуре 665°С и выше начинается образование устойчивого соединения муллита, что блокирует процесс. Кроме того, проведение обжига брикетов в вакууме усложняет процесс, а брикетирование препятствует более полному удалению образующегося монооксида кремния.
Известен также принятый в качестве прототипа способ переработки кианитового концентрата (см. Гришин Н.Н., Белогурова О.А, Иванова А.Г. Обогащение кианита путем карботермического восстановления // Новые огнеупоры. 2010. №6. С.11-20), включающий смешение кианитового концентрата, содержащего, мас.%: Al2O3 - 63,17, SiO2 - 31,85, TiO2 - 1,1, Fe2O3 - 2,0, с углеродистым восстановителем, взятым в количестве 4-15 мас.%, и поризующей добавкой в виде сульфата аммония в количестве 21,5 мас.%. Полученную шихту окомковывают и подвергают восстановительному обжигу с выдержкой при температуре 1700-1800°С в течение 2-4 часов с восстановлением диоксида кремния до газообразного монооксида и его удалением. Полученный спек измельчают, обрабатывают бифторидом аммония и прокаливают реакционную массу при 1200-1250°С для полного удаления летучих соединений. Алюминийсодержащий продукт, полученный после восстановительного обжига при температуре 1800°С с выдержкой в течение 4 часов и обработки бифторидом аммония, содержит, мас.%: Al2O3 - 93,49, SiO2 - 1,05, TiO2 - 2,2, Fe2O3 - 1,78.
Основным недостатком известного способа является то, что при температуре обжига выше 1700°С совместно с газообразным монооксидом кремния образуются и удаляются газообразные соединения алюминия, что снижает извлечение оксида алюминия в алюминийсодержащий продукт и не позволяет достигнуть требуемого содержания Al2O3. Кроме того, содержание примеси диоксида кремния является значительным, а энергоемкость способа - относительно высокой.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении степени извлечения оксида алюминия при обеспечении его высокого содержания в алюминийсодержащем продукте и снижении содержания примеси оксида кремния. Кроме того, технический результат заключается в снижении энергоемкости способа.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки кианитового концентрата, включающем смешение концентрата, углеродистого восстановителя и поризующей добавки в виде сульфата аммония, окомкование полученной шихты, обжиг с выдержкой при максимальной температуре с восстановлением диоксида кремния до газообразного монооксида, измельчение полученного спека, его обработку бифторидом аммония и прокаливание реакционной массы с получением алюминийсодержащего продукта, согласно изобретению сульфат аммония берут в количестве 10-20% по отношению к массе концентрата, перед окомкованием шихты осуществляют ее помол до получения частиц с крупностью 50-75 мкм в количестве не менее 80%, обжиг шихты осуществляют при температуре 1690-1750°С, бифторид аммония берут в количестве 0,4-14% по отношению к массе спека, а прокаливание реакционной массы ведут при 700-900°С.
Достижению технического результата способствует то, что выдержку шихты ведут в течение 4-6 часов.
Достижению технического результата способствует также то, что перед обработкой бифторидом аммония спек обрабатывают 10-20% соляной кислотой.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Использование сульфата аммония в количестве 10-20% по отношению к массе концентрата способствует увеличению пористости гранул и повышению реакционной поверхности кианитового концентрата, что интенсифицирует удаление газообразного монооксида кремния и ведет к более полному восстановлению диоксида кремния. Введение сульфата аммония в количестве менее 10% ведет к снижению пористости гранул и реакционной поверхности концентрата, а введение в количестве более 20% вызывает снижение прочности гранул, при этом они разрушаются, заполняя поровое пространство и ограничивая удаление газообразного монооксида кремния.
Помол шихты перед ее окомкованием до получения частиц с крупностью 50-75 мкм в количестве не менее 80% способствует более равномерному распределению компонентов в объеме шихты и обеспечивает плотный контакт частиц, что создает условия для лучшего реагирования компонентов с образованием газообразных продуктов. Помол шихты до крупности менее 50 мкм резко увеличивает энергоемкоемкость процесса измельчения, не приводя к существенному улучшению диффузии восстановителя в зерна кианита и обратной диффузии газообразного SiO. Помол шихты до крупности более 75 мкм нежелателен вследствие ухудшения условий диффузии в зернах кианита.
Выбор температуры обжига шихты в интервале 1690-1750°С обусловлен тем, что при этой температуре уже происходит перераспределение Al2O3 и SiO2 по отдельным фазам с удалением оксида кремния. При этом оксид алюминия в заданном интервале температур остается в спеке, что способствует повышению степени извлечения оксида алюминия и его более высокому содержанию в получаемом алюминийсодержащем продукте. Кроме того, снижается энергоемкость способа. Обжиг шихты при температуре ниже 1690°С не обеспечивает полного восстановления диоксида кремния, содержащегося в кианитовом концентрате, так как значительное количество диоксида кремния (до 50%) остается в термически устойчивом муллите 3Al2O32SiO2. Обжиг шихты при температуре выше 1750°С приводит к частичному образованию и уносу газообразных соединений алюминия и к уменьшению извлечения Al2O3 в целевой продукт.
Введение бифторида аммония в количестве 0,4-14% по отношению к массе спека позволяет удалить недовосстановленный диоксид кремния (1-3%), что снижет его содержание в целевом продукте. Добавление бифторида аммония в количестве менее 0,4% является недостаточным, а более 14% избыточным с точки зрения соотношения остаточного диоксида кремния и бифторида аммония для наиболее полного перевода диоксида кремния в летучую форму (NH4)2SiF6.
Прокаливание реакционной массы при 700-900°С обеспечивает дополнительную очистку получаемого продукта от диоксида кремния. При температуре ниже 700°С не происходит полной очистки от летучих соединений кремния, а прокаливание при температуре выше 900°С приводит к необоснованному увеличению энергоемкости способа.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении степени извлечения оксида алюминия при обеспечении его высокого содержания в алюминийсодержащем продукте и снижении содержания примеси оксида кремния, а также в снижении энергоемкости способа.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.
Выдержка шихты в течение 4-6 часов при максимальной температуре обжига обеспечивает преимущественное удаление кремния в виде его монооксида по сравнению с соединениями алюминия, что при сохранении высокого извлечения оксида алюминия приводит к увеличению его относительного содержания в получаемом продукте. Выдержка шихты менее 4 часов недостаточна для полного разложения термически устойчивого муллита, вследствие чего наблюдается неполное удаление кремния и возрастание его содержания в конечном продукте. При выдержке более 6 часов совместно с монооксидом кремния образуются и удаляются газообразные соединения алюминия, что приводит к снижению его извлечения в продукт и к неоправданному повышению энергоемкости способа.
Обработка спека 10-20% соляной кислотой перед его обработкой бифторидом аммония обеспечивает более полную очистку от остаточной примеси кремния, а также титана и железа. Обработка спека соляной кислотой с концентрацией менее 10% недостаточна для растворения и удаления примесей из спека. При концентрации соляной кислоты более 20% вместе с примесями удаляются и соединения алюминия, что уменьшает его извлечение в целевой продукт.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме.
Сущность предлагаемого способа и достигаемые результаты более наглядно могут быть проиллюстрированы следующими примерами.
Пример 1. Берут 100 г кианитового концентрата, содержащего, мас.%: Al2O3 - 35,09, SiO2 - 58,61, Fe2O3 - 1,37, TiO2 - 1,12, и смешивают с 8 г углеродистого восстановителя (7,5%) и 12 г поризующей добавки в виде сульфата аммония (10%). Полученную шихту размалывают до содержания частиц с крупностью 50-75 мкм 80% и окомковывают. Затем осуществляют обжиг полученных окатышей в углеродистой засыпке при температуре 1690°С с выдержкой 4 часа до образования газообразного монооксида кремния, который удаляют вытяжкой по мере образования. Полученный спек измельчают и обрабатывают 6,5 г бифторида аммония (14% от массы спека). Реакционную массу прокаливают при 700°С с получением алюминийсодержащего продукта, содержащего, мас.%: Al2O3 - 94,05, SiO2 - 1,0. Степень извлечения Al2O3 в алюминийсодержащий продукт составляет 87,4%.
Пример 2. Берут 100 г кианитового концентрата состава по Примеру 1 и смешивают с 8 г углеродистого восстановителя (7,5%) и 12 г поризующей добавки в виде сульфата аммония (10%). Полученную шихту размалывают до содержания частиц с крупностью 50-75 мкм 84% и окомковывают. Затем осуществляют обжиг полученных окатышей в углеродистой засыпке при температуре 1700°С с выдержкой 4 часа до образования газообразного монооксида кремния, который удаляют вытяжкой по мере образования. Полученный спек измельчают и обрабатывают 6 г бифторида аммония (13% от массы спека). Реакционную массу прокаливают при 700°С с получением алюминийсодержащего продукта, содержащего, мас.%: Al2O3 - 94,31, SiO2 - 0,85. Степень извлечения Al2O3 в алюминийсодержащий продукт составляет 87,8%.
Пример 3. Берут 100 г кианитового концентрата состава по Примеру 1 и смешивают с 8 г углеродистого восстановителя (7,5%) и 26 г поризующей добавки в виде сульфата аммония (20%). Полученную шихту размалывают до содержания частиц с крупностью 50-75 мкм 84 мас.% и окомковывают. Затем осуществляют обжиг полученных окатышей в углеродистой засыпке при температуре 1700°С с выдержкой 6 часов до образования газообразного монооксида кремния, который удаляют вытяжкой по мере образования. Полученный спек измельчают и обрабатывают 4,8 г бифторида аммония (11% от массы спека). Реакционную массу прокаливают при 900°С с получением алюминийсодержащего продукта, содержащего, мас.%: Al2O3 - 96,5, SiO2 - 0,36. Степень извлечения Al2O3 в алюминийсодержащий продукт составляет 95,7%.
Пример 4. Берут 100 г кианитового концентрата состава по Примеру 1 и смешивают с 8 г углеродистого восстановителя (7,5%) и 26 г поризующей добавки в виде сульфата аммония (20%). Полученную шихту размалывают до содержания частиц с крупностью 50-75 мкм 84% и окомковывают. Затем осуществляют обжиг полученных окатышей в углеродистой засыпке при температуре 1750°С с выдержкой 6 часов до образования газообразного монооксида кремния, который удаляют вытяжкой по мере образования. Полученный спек измельчают, обрабатывают 10% соляной кислотой при Т:Ж=1:10, а затем обрабатывают 4,9 г бифторида аммония (11,7% от массы спека). Реакционную массу прокаливают при 800°С с получением алюминийсодержащего продукта, содержащего, мас.%: Al2O3 - 96,3, SiO2 - 0,35. Степень извлечения Al2O3 в алюминийсодержащий продукт составляет 96%.
Пример 5. Берут 100 г кианитового концентрата состава по Примеру 1 и смешивают с 8 г углеродистого восстановителя (7,5%) и 26 г поризующей добавки в виде сульфата аммония (20%). Полученную шихту размалывают до содержания частиц с крупностью 50-75 мкм 84% и окомковывают. Затем осуществляют обжиг полученных окатышей в углеродистой засыпке при температуре 1750°С с выдержкой 6 часов до образования газообразного монооксида кремния, который удаляют вытяжкой по мере образования. Полученный спек измельчают, обрабатывают 20% соляной кислотой при Т:Ж=1:10, а затем обрабатывают 0,17 г бифторида аммония (0,4% от массы спека). Реакционную массу прокаливают при 800°С с получением алюминийсодержащего продукта, содержащего, мас.%: Al2O3 - 97,7, SiO2 - 0,13. Степень извлечения Al2O3 в алюминийсодержащий продукт составляет 92%.
Пример 6 (по прототипу). Берут 100 г кианитового концентрата, содержащего, мас.%: Al2O3 - 63,17, SiO2 - 31,85, Fe2O3 - 2,0, TiO2 - 1,12, и смешивают с 8 г углеродистого восстановителя (7,5%) и 29 г поризующей добавки в виде сульфата аммония (21,5%). Полученную шихту окомковывают и осуществляют обжиг полученных окатышей в углеродистой засыпке при температуре 1800°С с выдержкой 4 часа до образования газообразного монооксида кремния, который удаляют вытяжкой по мере образования. Полученный спек измельчают и обрабатывают 9 г бифторида аммония (21,4% от массы спека). Реакционную массу прокаливают при 1250°С с получением алюминийсодержащего продукта, содержащего, мас.%: Al2O3 - 92,52, SiO2 - 1,15. Степень извлечения Al2O3 в алюминийсодержащий продукт составляет 86,1%.
Из приведенных Примеров видно, что заявляемый способ переработки кианитового концентрата позволяет по сравнению с прототипом повысить на 1,3-9,9% степень извлечения оксида алюминия из концентрата. Содержание оксида алюминия в целевом продукте достигает 97,7% при содержании примеси оксида кремния 0,13-1,0%. Способ является менее энергоемким и может быть реализован с привлечением стандартного технологического оборудования.

Claims (3)

1. Способ переработки кианитового концентрата, включающий смешение концентрата, углеродистого восстановителя и поризующей добавки в виде сульфата аммония, окомкование полученной шихты, обжиг с выдержкой при максимальной температуре с восстановлением диоксида кремния до газообразного монооксида, измельчение полученного спека, его обработку бифторидом аммония и прокаливание реакционной массы с получением алюминийсодержащего продукта, отличающийся тем, что сульфат аммония берут в количестве 10-20% от массы концентрата, перед окомкованием шихты осуществляют ее помол до получения частиц с крупностью 50-75 мкм в количестве не менее 80%, обжиг шихты осуществляют при температуре 1690-1750°С, бифторид аммония берут в количестве 0,4-14% от массы спека, а прокаливание реакционной массы ведут при 700-900°С.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдержку шихты ведут в течение 4-6 ч.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед обработкой бифторидом аммония спек обрабатывают 10-20%-ной соляной кислотой.
RU2012109300/02A 2012-03-12 2012-03-12 Способ переработки кианитового концентрата RU2489503C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109300/02A RU2489503C1 (ru) 2012-03-12 2012-03-12 Способ переработки кианитового концентрата

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012109300/02A RU2489503C1 (ru) 2012-03-12 2012-03-12 Способ переработки кианитового концентрата

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2489503C1 true RU2489503C1 (ru) 2013-08-10

Family

ID=49159528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012109300/02A RU2489503C1 (ru) 2012-03-12 2012-03-12 Способ переработки кианитового концентрата

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2489503C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1466225A (en) * 1974-03-21 1977-03-02 Nat Southwire Aluminum Redox treatment of alumite ore
RU2171226C1 (ru) * 1999-12-28 2001-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Геонанотехнология" Способ получения глинозема
RU2223914C2 (ru) * 2002-01-21 2004-02-20 Научно-исследовательский физико-технический институт Красноярского государственного университета Способ переработки дистен-андалузит-силлиманитовых концентратов
CN2806426Y (zh) * 2005-07-04 2006-08-16 贵阳铝镁设计研究院 溶出加热套管的连接结构
RU2010132509A (ru) * 2010-08-02 2012-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный инсти Способ получения глинозема из кианитового концентрата

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1466225A (en) * 1974-03-21 1977-03-02 Nat Southwire Aluminum Redox treatment of alumite ore
RU2171226C1 (ru) * 1999-12-28 2001-07-27 Общество с ограниченной ответственностью "Геонанотехнология" Способ получения глинозема
RU2223914C2 (ru) * 2002-01-21 2004-02-20 Научно-исследовательский физико-технический институт Красноярского государственного университета Способ переработки дистен-андалузит-силлиманитовых концентратов
CN2806426Y (zh) * 2005-07-04 2006-08-16 贵阳铝镁设计研究院 溶出加热套管的连接结构
RU2010132509A (ru) * 2010-08-02 2012-02-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный горный инсти Способ получения глинозема из кианитового концентрата

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10766783B2 (en) Magnesium oxide-containing spinel powder and method for producing same
CN108439444A (zh) 利用铝灰制备氧化铝的方法
KR101944038B1 (ko) 수산화알루미늄 분말 및 그 제조 방법
KR101593357B1 (ko) 알루미나의 제조 방법
RU2489503C1 (ru) Способ переработки кианитового концентрата
JP6196457B2 (ja) 窒化アルミニウム粉末の製造方法
JP6037823B2 (ja) 高純度の炭化ケイ素の製造方法
GB1358094A (en) Method of treating used carbon lining from an aluminium reduction cell
CN106185926B (zh) 含稀土的矿物质活性炭的制备方法
US2973247A (en) Titanium boride and method for making same
CN101891225B (zh) 用工业湿氢氧化铝生产低钠高温氧化铝的方法
KR101401536B1 (ko) 저급 MgO를 이용한 황산폐수 및 황산화물 흡착제 슬러리의 제조방법
US12528710B2 (en) Method for preparing high purity aluminum monohydrate and alpha alumina
JP6531916B2 (ja) ブラウンミラーライト型酸化物の製造方法
JP2016117930A (ja) ブリケット及びその製造方法
RU2560014C1 (ru) Керамическая масса
JP2014198647A (ja) 窒化アルミニウム粉末の製造方法
JP6005045B2 (ja) シリカとカーボンの混合物の製造方法
RU2518807C1 (ru) Способ переработки кианитового концентрата
Songling et al. Preparation of ceria with large particle size and high appearance density
US2929685A (en) Method for making titanium boride from phosphates
CN102670647B (zh) 一种青礞石火硝煅制方法
CN117500750B (zh) 六方晶氮化硼粉末和其制造方法、以及化妆品和其制造方法
US2898193A (en) Method for making titanium nitride
JP2014141400A (ja) シリカとカーボンの混合物の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180313