RU2552414C2 - Production of alumina - Google Patents

Production of alumina Download PDF

Info

Publication number
RU2552414C2
RU2552414C2 RU2013141420/05A RU2013141420A RU2552414C2 RU 2552414 C2 RU2552414 C2 RU 2552414C2 RU 2013141420/05 A RU2013141420/05 A RU 2013141420/05A RU 2013141420 A RU2013141420 A RU 2013141420A RU 2552414 C2 RU2552414 C2 RU 2552414C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cake
leaching
pulp
alumina
vibro
Prior art date
Application number
RU2013141420/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013141420A (en
Inventor
Вячеслав Серафимович Анашкин
Сергей Егорович Вишняков
Original Assignee
Козлов Борис Владимирович
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 Козлов Борис Владимирович filed Critical Козлов Борис Владимирович
Priority to RU2013141420/05A priority Critical patent/RU2552414C2/en
Publication of RU2013141420A publication Critical patent/RU2013141420A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2552414C2 publication Critical patent/RU2552414C2/en

Links

Landscapes

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

Abstract

FIELD: process engineering.
SUBSTANCE: invention relates to production of alumina from man-made wastes, particularly, from mineral part of brown coal combustion ash. Charge is prepared by mixing of ash-slag wastes of thermal power plants and limestone taken in exceeds of 28.0-75.0% of stoichiometric amount and, thereafter, sintered. Obtained cake is leached at mixing to get cake pulp and desilicated by calcareous milk and filtered to obtain slime and filtrate. Slime is flushed and carbonized by CO2-bearing gas-air mix to filter produced hydrate pulp to get aluminium hydroxide and mother soda solution recycled for cake leaching. Cake leaching is conducted by carbonate solution containing at least 52.0 g/dm3 of Na2CO3 at 75-80°C. At aluminium oxide leaching from cake, additional primary vibro-cavitation processing is performed. At desilicating of cake pulp by calcareous milk vibro-cavitation processing is reiterated.
EFFECT: higher yield and quality of aluminium oxide.
4 tbl

Description

Изобретение относится к технологии получения глинозема из глиноземсодержащих техногенных отходов, в частности из минеральной части золошлаков от сжигания бурых углей, и может быть использовано для нужд алюминиевой, металлургической и строительной промышленности.The invention relates to a technology for producing alumina from alumina-containing industrial wastes, in particular from the mineral part of ash from slag burning of brown coal, and can be used for the needs of the aluminum, metallurgical and construction industries.

Известен способ переработки золы энергетических углей на глинозем и гипс путем обжига с соединением кальция и обработки спека серной кислотой, при этом в качестве соединения кальция используют фторид кальция (CaF2), обработку серной кислоты (сульфатизация) ведут при температуре 180-200°C, после обработки серной кислотой ведут спекание при температуре 200-300°C при разрежении 0,2-0,3 гкс/см2 с отводом образующихся газов, при температуре 120-150°C с последующей их обработкой раствором аммиака и выщелачиванием спека (Патент RU №2027669, 1995).There is a method of processing energy coal ash into alumina and gypsum by calcining with a calcium compound and treating the cake with sulfuric acid, with calcium fluoride (CaF 2 ) being used as a calcium compound, sulfuric acid treatment (sulfatization) is carried out at a temperature of 180-200 ° C, after treatment with sulfuric acid, sintering is carried out at a temperature of 200-300 ° C with a vacuum of 0.2-0.3 gc / cm 2 with removal of the resulting gases, at a temperature of 120-150 ° C, followed by their processing with an ammonia solution and leaching of cake (Patent RU No. 2027669, 1995).

Данный способ переработки золы энергетических углей не обеспечивает их комплексной переработки, связан с применением агрессивных химических реагентов, т.е. представляет собой экологически опасное производство и, кроме того, в процессе идет растворение оксида кремния с образованием кремнегеля, что делает невозможным последующий процесс выделения получаемого алюминатного раствора фильтрованием.This method of processing steam coal ash does not provide their complex processing, is associated with the use of aggressive chemicals, i.e. It is an environmentally hazardous production and, in addition, the process is the dissolution of silicon oxide with the formation of silica gel, which makes it impossible for the subsequent process of separation of the resulting aluminate solution by filtration.

Известен способ комплексного производства глинозема и портландцемента из небокситовых сырьевых материалов: зола бурых углей и/или обожженный угольный сланец, содержащие 30-40% Al2O3. Способ заключается в обжиге данных техногенных глиноземсодержащих материалов с известняком (52-53% CaO) при дозировке последнего, исходя из общего стехиометрического отношенияA known method for the integrated production of alumina and Portland cement from non-bauxite raw materials: brown coal ash and / or charred coal shale containing 30-40% Al 2 O 3 . The method consists in firing data of technogenic alumina-containing materials with limestone (52-53% CaO) at a dosage of the latter, based on the general stoichiometric ratio

CaO/Al2O3=1.0±0.05 и CaO/SiO2=2.0±0.05CaO / Al 2 O 3 = 1.0 ± 0.05 and CaO / SiO 2 = 2.0 ± 0.05

при температуре 1250°C с получением саморассыпающегося спека, агитационное выщелачивание оксида алюминия из спека содовыми растворами, фильтрацию выщелаченной пульпы с получением алюминатного раствора и «серого» шлама, 2-стадийное (1-ая стадия - автоклавное при температуре 170-180°C, 2-ая стадия - в мешалках при температуре 90-100°C), обескремнивание алюминатного раствора известковым молоком, фильтрацию пульпы с получением «белитого» шлама и обескремненного раствора (значение кремневого модуля µSi=CAl2O3/CSiO2≥1000, который далее подвергают карбонизации топочными CO2-содержащими газами печей спекания, дополнительно обжигают для получения цементного клинкера, содержащего, в основном, трехкальциевый силикат 3CaO·SiO2 [Гольдштейн Л.Я. - Комплексные способы производства цемента. - Ленинград, «Стройиздат», 1985 г., с.101-103].at a temperature of 1250 ° C to obtain a self-scattering cake, agitation leaching of aluminum oxide from the cake with soda solutions, filtering the leached pulp to obtain an aluminate solution and a "gray" sludge, 2-stage (the first stage is autoclaved at a temperature of 170-180 ° C, 2nd stage - in mixers at a temperature of 90-100 ° C), desalination of the aluminate solution with lime milk, filtration of the pulp to obtain a “whitened” sludge and a desilinated solution (the value of the silicon modulus µ Si = C Al2O3 / C SiO2 ≥1000, which is further carbonize flue gas CO 2 -containing gases of sintering furnaces, are additionally fired to obtain a cement clinker containing mainly tricalcium silicate 3CaO · SiO 2 [Goldstein L.Ya. - Complex methods for the production of cement. - Leningrad, "Stroyizdat", 1985 , p. 101-103].

К существенным недостаткам данного способа относится, прежде всего, сложность (многостадийность) технологической схемы, выражающаяся в разделении операций выщелачивания спека и обескремнивания алюминатного раствора (с промежуточной фильтрацией) известковым молоком, что обуславливает дополнительные потери оксида алюминия и, следовательно, недостаточное сквозное извлечение оксида алюминия в целевой продукт - глинозем, составляющий 83-85%.Significant disadvantages of this method include, first of all, the complexity (multi-stage) of the technological scheme, which is expressed in the separation of the leaching of cake and desalination of the aluminate solution (with intermediate filtration) with milk of lime, which leads to additional losses of aluminum oxide and, therefore, insufficient through extraction of aluminum oxide the target product is alumina, comprising 83-85%.

Наиболее близким является способ получения глинозема из золошлаков ТЭЦ, состоящий из приготовления и коррекции шихты для спекания, состоящей из золошлаков ТЭЦ и известняка, который при этом берут в избытке 28,0-75,0% от стехиометрического количества; спекания шихты при температуре 1320-1400°C в течение 40-60 мин с получением при этом саморассыпающегося спека; выщелачивания спека оборотным содовым раствором, содержащим не менее 5,0% Na2CO3, при температуре 75-80°C в течение 6-8 часов; дополнительного обескремнивания гетерофазного продукта (спековой пульпы после выщелачивания) известковым молоком, содержащим 10,0% Ca(OH)2, при расходе не менее 0,10-0,20 дм3/дм3 пульпы, с последующей фильтрацией, промывкой конечного шлама водой, объединением промводы и фильтрата с получением обескремненного алюминатного раствора; карбонизации алюминатного раствора CO2-содержащей газовоздушной смесью с получением гидроксида алюминия и маточного содового раствора, который возвращают на выщелачивание спека; прокалки гидроксида алюминия с получением целевого продукта глинозема (патент RU №2200708, 2003). Шлам, образовавшийся после выщелачивания спека в виде двухкальциевого и трехкальциевого силикатов, используют для получения цемента. При этом получают металлургический глинозем марки Г3, ГК по ГОСТ 6912-74 (содержание лимитирующих примесей следующее, масс.%: 0,040 Fe2O3 и 0,13 SiO2), сквозная степень извлечения оксида алюминия в целевой продукт (от содержания в исходной золе) составляет 84-87%.The closest is a method for producing alumina from ash and slag of a thermal power plant, consisting of preparing and correcting a mixture for sintering, consisting of ash and slag of a thermal power plant and limestone, which in this case is taken in excess of 28.0-75.0% of the stoichiometric amount; sintering the mixture at a temperature of 1320-1400 ° C for 40-60 minutes to obtain a self-scattering cake; leaching cake with a reverse soda solution containing at least 5.0% Na 2 CO 3 at a temperature of 75-80 ° C for 6-8 hours; additional desiliconization of the heterophasic product (cake pulp after leaching) with milk of lime containing 10.0% Ca (OH) 2 , at a flow rate of at least 0.10-0.20 dm 3 / dm 3 pulps, followed by filtration, washing the final sludge with water combining the promoter and the filtrate to obtain a silicified aluminate solution; carbonization of an aluminate solution with a CO 2 -containing air-gas mixture to obtain aluminum hydroxide and a mother liquor, which is returned to the leaching of cake; calcining aluminum hydroxide to obtain the desired alumina product (patent RU No. 2200708, 2003). The sludge formed after leaching of cake in the form of dicalcium and tricalcium silicates is used to produce cement. In this case, metallurgical alumina of grade G3, GK according to GOST 6912-74 is obtained (the content of limiting impurities is as follows, wt.%: 0.040 Fe 2 O 3 and 0.13 SiO 2 ), the through degree of extraction of aluminum oxide in the target product (from the content in the original ash) is 84-87%.

Известный способ характеризуется недостаточной, в среднем, степенью извлечения оксида алюминия в целевой продукт и недостаточно высоким качеством получаемого глинозема для производства алюминия сортности не менее A0 и выше.The known method is characterized by insufficient, on average, the degree of extraction of aluminum oxide in the target product and the insufficient quality of the obtained alumina for the production of aluminum of grade not less than A0 and higher.

В основу заявляемого изобретения положена задача, заключающаяся в разработке способа получения глинозема из золы от сжигания бурых углей, обеспечивающего достижение технического результата - повышение степени сквозного извлечения оксида алюминия в целевой продукт при одновременном повышении качества получаемого глинозема.The basis of the claimed invention is the task of developing a method for producing alumina from ash from burning brown coal, which ensures the achievement of a technical result - increasing the degree of through extraction of aluminum oxide in the target product while improving the quality of the obtained alumina.

Достижение вышеуказанного технического результата обеспечивается тем, что в предлагаемом способе получения глинозема в качестве сырья используют минеральную часть золы сжигания бурых углей с приготовлением шихты путем ее смешения с известняком, который берут в избытке 28,0-75,0% от стехиометрического количества, спекание шихты с получением спека, выщелачивание оксида алюминия из спека содовым раствором при перемешивании с получением спековой пульпы и ее обескремнивание известковым молоком, фильтрацию спековой пульпы с получением шлама и фильтрата, промывку шлама, объединение промводы и фильтрата с получением алюминатного раствора, карбонизацию последнего CO2-содержащей газовоздушной смесью, фильтрацию образовавшейся гидратной пульпы с получением гидроксида алюминия и маточного содового раствора, оборачиваемого на выщелачивание спека, прокалку гидроксида алюминия с получением глинозема, при этом при выщелачивании оксида алюминия из спека дополнительно проводят первичную виброкавитационную обработку в течение 15-35 минут при значениях окружной скорости 30-55 м/с, а при обескремнивании спековой пульпы известковым молоком проводят повторную виброкавитационную обработку в течение 20-30 минут при значениях окружной скорости 25-35 м/с.The achievement of the above technical result is ensured by the fact that in the proposed method for producing alumina, the mineral part is used the mineral part of the brown coal burning ash with the preparation of the mixture by mixing it with limestone, which is taken in excess of 28.0-75.0% of the stoichiometric amount, sintering of the mixture with obtaining cake, leaching of alumina from cake with soda solution with stirring to obtain cake pulp and desalination with milk of lime, filtering cake cake with sludge and the filtrate, washing the sludge, combining the slurry and the filtrate to obtain an aluminate solution, carbonizing the latter with a CO 2 -containing gas-air mixture, filtering the resulting hydrated pulp to obtain aluminum hydroxide and a mother liquor, turning to leach cake, calcining aluminum hydroxide to obtain alumina, when leaching aluminum oxide from the cake, primary vibrocavitation treatment is additionally carried out for 15-35 minutes at a peripheral speed of 30-55 m / s, and at Sintering of sinter pulp with lime milk results in repeated vibro-cavitation treatment for 20-30 minutes at a peripheral speed of 25-35 m / s.

Выщелачивание оксида алюминия из спека предпочтительно ведут карбонатным раствором, содержащим не менее 52,0 г/дм3 Na2CO3 (5,0%-ный раствор) и обеспечивающим 25,0%-ный мольный избыток Na2CO3:Al2O3 по стехиометрии при температуре 75-80°C, отношении Т:Ж=1,0:4,0 и продолжительности 5-6 часов. Первичную виброкавитационную обработку спековой пульпы ведут при значениях окружной скорости при перемешивании 30-55 м/с и продолжительности 15-35 мин.Leaching of alumina from the cake is preferably carried out with a carbonate solution containing at least 52.0 g / dm 3 Na 2 CO 3 (5.0% solution) and providing a 25.0% molar excess of Na 2 CO 3 : Al 2 O 3 according to stoichiometry at a temperature of 75-80 ° C, the ratio T: W = 1.0: 4.0 and the duration of 5-6 hours. The primary vibrocavitation treatment of cake pulp is carried out at peripheral speeds with stirring of 30-55 m / s and a duration of 15-35 minutes.

По истечении не менее ¾ временной продолжительности процесса выщелачивания, осуществляют обескремнивание спековой пульпы известковым молоком, содержащим, предпочтительно, не менее 10,0 масс.% Ca(OH)2, при дозировке 0,10 дм3/дм3 пульпы, температуре 80°C, продолжительности 1,25-1,5 ч. Повторную виброкавитационную обработку спековой пульпы при окружной скорости (ω) 25-35 м/с и продолжительности 20-30 мин.After at least ¾ time duration of the leaching process, sintering of sinter pulp with lime milk is carried out, preferably containing at least 10.0 wt.% Ca (OH) 2 , at a dosage of 0.10 dm 3 / dm 3 pulp, temperature 80 ° C, duration 1.25-1.5 hours. Repeated vibro-cavitation treatment of cake pulp at a peripheral speed (ω) of 25-35 m / s and a duration of 20-30 minutes.

Кавитация - это физико-химический процесс, заключающийся, в частности, в нарушении сплошности жидкости (в нашем случае - это водно-солевой раствор), связанный с образованием и последующим «схлопыванием» воздушных (газовых) микропузырьков в жидкости. Энергия схлопывающихся пузырьков расходуется, в частности, на излучение ударных волн, что, в свою очередь, значительно интенсифицирует массообменные процессы, при этом в каждом конкретном случае (конкретной гетерофазной системе «твердое-жидкость») имеется определенное пороговое значение.Cavitation is a physicochemical process, which consists, in particular, in violation of the continuity of the liquid (in our case, it is a water-salt solution), associated with the formation and subsequent “collapse” of air (gas) microbubbles in the liquid. The energy of collapsing bubbles is spent, in particular, on the emission of shock waves, which, in turn, significantly intensifies mass transfer processes, and in each case (a specific solid-liquid heterophase system) there is a certain threshold value.

Осуществление первичной виброкавитационной обработки при содовом выщелачивании оксида алюминия из спека способствует, при прочих, сопоставимых с прототипом, технологических параметрах процесса, увеличению степени извлечения Al2O3, в среднем, с 85,5% (у прототипа), до 87,5%, т.е. на 2,0%.The implementation of the primary vibrocavitation treatment with soda leaching of aluminum oxide from the cake contributes, with other things comparable to the prototype, process parameters, increase the degree of extraction of Al 2 O 3 , on average, from 85.5% (prototype) to 87.5% , i.e. by 2.0%.

Проведение повторной (конечной) виброкавитационной обработки спековой пульпы при обескремнивании известковым молоком способствует повышению значения кремневого модуля (µSi) получаемого алюминатного раствора до µSi≥1500, что, в дальнейшем, обеспечивает получение целевого продукта - глинозема, с пониженным содержанием лимитирующих примесей, масс.%: 0,03 Fe2O3, 0,06 SiO2 (у прототипа соответственно 0,04% и 0,13%), т.е. на уровне марки F1 по ГОСТ 6912-74.Repeated (final) vibro-cavitation treatment of cake pulp during desalination with lime milk helps to increase the value of the silicon module (μ Si ) of the resulting aluminate solution to μ Si ≥1500, which, in the future, provides the target product - alumina, with a reduced content of limiting impurities, masses .%: 0.03 Fe 2 O 3 , 0.06 SiO 2 (the prototype has 0.04% and 0.13%, respectively), i.e. at the level of brand F1 according to GOST 6912-74.

Способ получения глинозема из минеральной части золы сжигания бурых углей осуществляли следующим образом.A method of obtaining alumina from the mineral part of the ash burning brown coal was carried out as follows.

Реализация заявляемого способа осуществлена в лабораторных условиях. В качестве сырья использовали золу сжигания Экибастузских бурых углей Рефтинской ТЭЦ, имеющей следующий, средний, химический состав, масс.%: 55,0 SiO2, 37,0 Al2O3, 3,0 Fe2O3, 2,50 TiO2, 1,0 MgO, 1,0 CaO, 0,5 примеси. Фазовый состав золошлаков, вес.%: 52,0 муллит (3Al2O3·2SiO2), 25,0 α-кварц (SiO2) 8,0 каолинит - Al2Si2O5(OH)4, 6,0 карбид титана (TiS2), 3,0 фаза Mg2Ca, остальное - примеси.The implementation of the proposed method is carried out in laboratory conditions. The raw materials used were the burning ash of Ekibastuz brown coal from the Reftinskaya CHPP, which has the following average chemical composition, wt.%: 55.0 SiO 2 , 37.0 Al 2 O 3 , 3.0 Fe 2 O 3 , 2.50 TiO 2 , 1.0 MgO, 1.0 CaO, 0.5 impurities. The phase composition of ash and slag, wt.%: 52.0 mullite (3Al 2 O 3 · 2SiO 2 ), 25.0 α-quartz (SiO 2 ) 8.0 kaolinite - Al 2 Si 2 O 5 (OH) 4 , 6, 0 titanium carbide (TiS 2 ), 3.0 phase Mg 2 Ca, the rest is impurities.

Навеска золошлаков во всех опытах составляла 1,0 кг.The weight of ash and slag in all experiments was 1.0 kg.

Дозировку известняка (CaO - 52,0÷53,0%), размолотого до фракции - 45 мкм, производили в диапазоне 28,0-75,0% сверх общего стехиометрического соотношения, включающего следующие характеристические молярные отношения:The dosage of limestone (CaO - 52.0 ÷ 53.0%), ground to a fraction - 45 μm, was made in the range of 28.0-75.0% in excess of the total stoichiometric ratio, including the following characteristic molar ratios:

CaO/Al2O3=1.0±0.05 и CaO/(SiO2+Fe2O3+TiO2)=2,0±0,05.CaO / Al 2 O 3 = 1.0 ± 0.05 and CaO / (SiO 2 + Fe 2 O 3 + TiO 2 ) = 2.0 ± 0.05.

Спекание проводили в лабораторной трубчатой печи при температурах 1320-1400°C в течение 40-60 мин в зависимости от дозировки известняка (оксида кальция) с получением при этом саморассыпающегося спека (содержание фракции - 45 мкм 100%).Sintering was carried out in a laboratory tube furnace at temperatures of 1320-1400 ° C for 40-60 minutes depending on the dosage of limestone (calcium oxide) to obtain self-scattering cake (fraction content - 45 μm 100%).

Выщелачивание спека, содержащего 11,8-14,5% Al2O3, проводили содовым раствором, содержащим 52,0±0,5 г/дм3 Na2CO3; остальные технологические параметры процесса: температура 80°C, отношение Т:Ж в исходной пульпе 1,0:4,0, продолжительность 5-6 часов в зависимости от интенсивности виброкавитационной обработки. Первичную виброкавитационную обработку спековой пульпы ведут при значениях окружной скорости при перемешивании 30-55 м/с и продолжительности 15-35 мин.Leaching of cake containing 11.8-14.5% Al 2 O 3 was carried out with a soda solution containing 52.0 ± 0.5 g / dm 3 Na 2 CO 3 ; other technological process parameters: temperature 80 ° C, T: W ratio in the initial pulp 1.0: 4.0, duration 5-6 hours depending on the intensity of vibro-cavitation treatment. The primary vibrocavitation treatment of cake pulp is carried out at peripheral speeds with stirring of 30-55 m / s and a duration of 15-35 minutes.

По истечении не менее ¾ общей временной продолжительности процесса выщелачивания, осуществляли обескремнивание спековой пульпы известковым молоком при постоянных (во всех опытах) технологических параметрах: концентрация Ca(OH)2 в известковом молоке 10,0%; дозировка 0,10 дм3/дм3 пульпы; температура 80°C; продолжительность 1,25-1,50 часа; повторная виброкавитационная обработка обескремниваемой пульпы при значении окружной скорости ротора (ω) 25-35 м/с и продолжительности 20-30 мин.After at least ¾ of the total time duration of the leaching process, sintering of sinter pulp with lime milk was carried out at constant (in all experiments) technological parameters: the concentration of Ca (OH) 2 in lime milk was 10.0%; dosage of 0.10 dm 3 / dm 3 pulps; temperature 80 ° C; duration 1.25-1.50 hours; repeated vibrocavitation treatment of the siliconized pulp at the value of the peripheral rotor speed (ω) of 25-35 m / s and the duration of 20-30 minutes.

Совмещенный процесс «выщелачивание + обескремнивание» проводили на лабораторной установке, состоящей из мешалки (V=5,0 дм3) с механическим перемешиванием и совмещенной с ней в замкнутом контуре виброкавитационной мельницей (V=5,0 дм3), с вращающимся ротором ⌀=100 мм в неподвижном щелевидном статоре (зазор между ротором и статором составляет 0,5 мм).The combined process “leaching + desiliconization” was carried out in a laboratory setup consisting of a mixer (V = 5.0 dm 3 ) with mechanical stirring and a vibro-cavitation mill combined with it in a closed loop (V = 5.0 dm 3 ), with a rotating rotor ⌀ = 100 mm in a fixed slit-like stator (the gap between the rotor and stator is 0.5 mm).

В основной мешалке готовят спековую пульпу, состоящую из спека и содового раствора, затем она прогоняется в замкнутом контуре «мешалка выщелачивания + виброкавитационная мельница» в течение заявляемого интервала времени и при заявляемой окружной скорости вращения ротора (режим виброкавитационной обработки), т.е. одновременно осуществляется процесс первичной виброкавитационной обработки и содовое выщелачивание Al2O3 из спека. По окончании процесса виброкавитационной обработки - мельница временно отключается и проводится далее только основной процесс выщелачивания.In the main mixer, a cake pulp is prepared, consisting of cake and soda solution, then it is driven in a closed loop “leaching mixer + vibro-cavitation mill” during the claimed time interval and at the claimed peripheral rotor speed (vibro-cavitation processing mode), i.e. At the same time, the process of primary vibration cavitation treatment and soda leaching of Al 2 O 3 from the cake are carried out. At the end of the vibro-cavitation treatment process, the mill is temporarily turned off and then only the main leaching process is carried out.

Аналогично проводится процесс обескремнивания выщелоченной спековой пульпы известковым молоком.Similarly, the process of desalinization of the leached cakes is carried out with lime milk.

При осуществлении процесса «выщелачивание + обескремнивание» в промышленном масштабе виброкавитационная обработка может быть осуществлена, например, серийно выпускаемыми роторно-пульсационными аппаратами (РПА) с получением заявленного технического результата.In the process of "leaching + desiliconization" on an industrial scale, vibrocavitation treatment can be carried out, for example, by commercially available rotary pulsation apparatuses (RPA) with obtaining the claimed technical result.

По завершении процесса выщелачивания и обескремнивания спековой пульпы проводили ее фильтрацию с получением шлама и фильтрата. Фильтрацию осуществляют любыми известными методами.Upon completion of the leaching and desiliconization of the cake pulp, it was filtered to obtain sludge and filtrate. Filtration is carried out by any known methods.

Полученный шлам промывают водой, предпочтительно промывается водой из расчета 1,5 дм3/кг. Полученную промводу объединяют с фильтратом с получением алюминатного раствора, который подвергают карбонизации CO2-содержащей газовоздушной смесью. CO2 подают из баллона в мешалку (карбонизатор), предпочтительно при следующих параметрах: температура 70°C; скорость газации - 4,0 ндм3/дм3 раствора в час (при нормальных условиях); продолжительность - 6,0 часов; конечное значение pH - 8,50. Образовавшуюся гидратную пульпу подвергают фильтрации с выделением гидроксида алюминия и маточного содового раствора, который в дальнейшем используется на выщелачивание спека. Прокалку гидроксида алюминия с получением глинозема проводят предпочтительно при температуре 1200°С в течение 2,0 часов.The resulting slurry is washed with water, preferably washed with water at a rate of 1.5 dm 3 / kg. The obtained promoter is combined with the filtrate to obtain an aluminate solution, which is carbonized with a CO 2 -containing air-gas mixture. CO 2 is supplied from the cylinder to the mixer (carbonizer), preferably with the following parameters: temperature 70 ° C; aeration rate - 4.0 ndm 3 / dm 3 of solution per hour (under normal conditions); duration - 6.0 hours; the final pH is 8.50. The resulting hydrated pulp is subjected to filtration with the release of aluminum hydroxide and mother liquor soda solution, which is then used to leach cake. Calcination of aluminum hydroxide to obtain alumina is preferably carried out at a temperature of 1200 ° C for 2.0 hours.

Заявляемый способ иллюстрируется примерами конкретного выполнения.The inventive method is illustrated by examples of specific performance.

Пример 1. Производится спекание золошлака Рефтинской ТЭЦ в количестве 1,0 кг и дозировке известняка в количестве 2,94 кг (избыток 28,0% по стехиометрии) при температуре 1350°C и продолжительности 60 мин.Example 1. Sintering of ash and slag of the Reftinskaya TPP in the amount of 1.0 kg and a dosage of limestone in the amount of 2.94 kg (excess 28.0% by stoichiometry) at a temperature of 1350 ° C and a duration of 60 minutes

Полученный спек в количестве 2,56 кг, содержащий 14,50% Al2O3, выщелачивают содовым раствором с последующим обескремниванием известковым молоком в виброкавитационном режиме при различных технологических условиях.The obtained cake in the amount of 2.56 kg, containing 14.50% Al 2 O 3 , is leached with a soda solution, followed by desalination with milk of lime in vibro-cavitation mode under various technological conditions.

В табл.1 приведены полученные результаты по влиянию параметров виброкавитационной обработки на степень извлечения оксида алюминия из спека - согласно заявляемого изобретения, а также при выходе за оптимальные пределы параметров.Table 1 shows the results obtained on the influence of the parameters of vibro-cavitation treatment on the degree of extraction of aluminum oxide from the cake - according to the claimed invention, as well as when going beyond the optimal limits of the parameters.

Как видно из табл.1, заявляемые условия первичной виброкавитационной обработки спековой пульпы на стадии содового выщелачивания: значение окружной скорости 30-40 м/с и продолжительность 15-20 мин приводит к достижению заявленного технического результата при приготовлении шихты с избытком известняка 28% против стехиометрического значения.As can be seen from table 1, the claimed conditions for the primary vibrocavitation treatment of cake pulp at the stage of soda leaching: the value of the peripheral speed of 30-40 m / s and the duration of 15-20 minutes leads to the achievement of the claimed technical result when preparing the mixture with an excess of limestone of 28% against stoichiometric values.

Пример 2. Производится спекание шихты, состоящей из 1,0 кг золошлака Рефтинской ТЭЦ и 3,50 кг известняка (55,0% от стехиометрического отношения) при температуре 1320°C в течение 60 мин.Example 2. Sintering a mixture consisting of 1.0 kg of ash and slag of the Reftinskaya CHPP and 3.50 kg of limestone (55.0% of the stoichiometric ratio) at a temperature of 1320 ° C for 60 minutes.

Полученный спек в количестве 2,85 кг, содержащий 13,0% Al2O3, выщелачивают содовым раствором с последующим обескремниванием известковым молоком в виброкавитационном режиме при вышеприведенных технологических условиях.The obtained cake in the amount of 2.85 kg, containing 13.0% Al 2 O 3 , is leached with a soda solution, followed by desalination with milk of lime in vibro-cavitation mode under the above technological conditions.

В табл.2 приведены результаты по влиянию параметров виброкавитационной обработки на степень извлечения Al2O3 из спека - согласно заявляемого изобретения, и при выходе за оптимальные пределы параметров.Table 2 shows the results on the influence of the parameters of vibro-cavitation treatment on the degree of extraction of Al 2 O 3 from the cake - according to the claimed invention, and when going beyond the optimal limits of the parameters.

Как видно из таблицы 2, заявляемые условия первичной виброкавитационной обработки спековой пульпы на стадии содового выщелачивания: значение окружной скорости 35-45 м/с и продолжительность 20-30 мин приводит к достижению заявленного технического результата при приготовлении шихты с избытком известняка 55% против стехиометрического значения.As can be seen from table 2, the claimed conditions for the primary vibrocavitation treatment of cake pulp at the stage of soda leaching: the value of the peripheral speed of 35-45 m / s and the duration of 20-30 minutes leads to the achievement of the claimed technical result when preparing the mixture with an excess of limestone 55% against the stoichiometric value .

Пример 3. Производится спекание шихты, состоящей из 1,0 кг золошлака Рефтинской ТЭЦ и 4,0 кг известняка (75,0% от стехиометрического отношения) при температуре 1400°C в течение 40 мин.Example 3. Sintering of a mixture consisting of 1.0 kg of ash and slag of the Reftinskaya TPP and 4.0 kg of limestone (75.0% of the stoichiometric ratio) at a temperature of 1400 ° C for 40 minutes is carried out.

Полученный спек в количестве 3,15 кг, содержащий 11,75% Al2O3, выщелачивают содовым раствором с последующим обескремниванием известковым молоком в виброкавитационном режиме при вышеприведенных технологических условиях.The obtained sinter in the amount of 3.15 kg, containing 11.75% Al 2 O 3 , is leached with a soda solution, followed by desalination with milk of lime in vibro-cavitation mode under the above technological conditions.

В табл.3 приведены результаты по влиянию параметров виброкавитационной обработки на степень извлечения Al2O3 из спека - согласно заявляемого изобретения, и при выходе за оптимальные пределы параметров.Table 3 shows the results on the influence of the parameters of vibro-cavitation treatment on the degree of extraction of Al 2 O 3 from the cake - according to the claimed invention, and when going beyond the optimal limits of the parameters.

Как видно из таблицы 3, приведенный пример конкретного выполнения подтверждает обоснованность заявленных условий первичной виброкавитационной обработки на стадии выщелачивания спековой пульпы, полученной из шихты с избытком известняка 75,0% от стехиометрического количества: значение окружной скорости 40-55 м/с; продолжительность 20-30 мин, которые обеспечивают достижение заявленного технического результата.As can be seen from table 3, the given example of a specific implementation confirms the validity of the stated conditions of the primary vibro-cavitation treatment at the stage of leaching the cake pulp obtained from a charge with an excess of limestone of 75.0% of the stoichiometric amount: the value of the peripheral speed is 40-55 m / s; the duration of 20-30 minutes, which ensure the achievement of the claimed technical result.

Из представленных примеров конкретного выполнения видно, что выход за заявляемые интервалы режимов первичной виброкавитационной обработки спековой пульпы при содовом выщелачивании в меньшую сторону:From the presented examples of specific performance it can be seen that going beyond the claimed intervals of the regimes of primary vibro-cavitation treatment of cake pulp during soda leaching to the lower side:

- при дозировке известняка 28,0% сверх стехиометрического (табл.1) - значения окружной скорости 20-25 м/с (оп.6, 7) и/или продолжительность обработки 10 мин (оп.8, 10, 12);- at a dosage of limestone of 28.0% in excess of stoichiometric (Table 1) - values of the peripheral speed of 20-25 m / s (op.6, 7) and / or the processing time of 10 min (op.8, 10, 12);

- при дозировке известняка 55,0% сверх стехиометрического (табл.2) - значения окружной скорости 25-30 м/с (оп.6, 7) и/или продолжительность обработки 15 мин (оп.8, 10, 12);- at a dosage of limestone of 55.0% in excess of stoichiometric (Table 2) - values of the peripheral speed of 25-30 m / s (op.6, 7) and / or processing time of 15 min (op.8, 10, 12);

- при дозировке известняка 75,0% сверх стехиометрического (табл.3) - значения окружной скорости 30-35 м/с (оп.6, 7) и/или продолжительность обработки 10-15 мин (оп.8, 9, 10, 11);- when the dosage of limestone is 75.0% in excess of stoichiometric (Table 3), the values of the peripheral speed are 30-35 m / s (op.6, 7) and / or the processing time is 10-15 min (op.8, 9, 10, eleven);

не приводит к достижению заявленного технического результата, т.к. среднее значение степени извлечения оксида алюминия на 1,0-1,5% меньше, чем соответствующие значения у прототипа (соответственно 84,0; 86,0 и 87,0%). Это объясняется тем, что в диффузионном процессе выщелачивания оксида алюминия из пористых спеков, имеющих при дозировке кальцийсодержащего материала сверх стехиометрического отношения со значительным коэффициентом достаточно плотную микроструктуру (пористость 40-50% относительно ~60% при стандартной 5,0-10,0%-ной дозировке известняка сверх стехиометрического отношения) совокупность вышеуказанных технологических параметров виброкавитационной обработки - значение окружной скорости и продолжительность - имеет меньшее пороговое значение, чем необходимое для интенсификации основной лимитирующей стадии диффузионного процесса: химическое взаимодействие алюмината кальция с содовым раствором.does not lead to the achievement of the claimed technical result, because the average value of the degree of extraction of aluminum oxide is 1.0-1.5% less than the corresponding values of the prototype (respectively 84.0, 86.0 and 87.0%). This is explained by the fact that in the diffusion process of leaching alumina from porous cakes, having a dosage of calcium-containing material in excess of the stoichiometric ratio with a significant coefficient, a sufficiently dense microstructure (porosity of 40-50% relative to ~ 60% with standard 5.0-10.0% - the dosage of limestone in excess of the stoichiometric ratio) the combination of the above technological parameters of vibro-cavitation treatment - the value of the peripheral speed and duration - has a lower threshold value, it necessary to intensify the main limiting step diffusion process: the chemical interaction with calcium aluminate soda solution.

При выходе за заявляемые интервалы режимов первичной виброкавитационной обработки пульпы при содовом выщелачивании в большую сторону:When going beyond the claimed intervals of the regimes of primary vibro-cavitation treatment of pulp during soda leaching upwards:

- при дозировке известняка 28,0% сверх стехиометрического (табл.1) - значения окружной скорости 50 м/с (оп.12, 13) и/или продолжительность обработки 35 мин (оп.6);- at a dosage of limestone of 28.0% in excess of stoichiometric (Table 1) - values of the peripheral speed of 50 m / s (op. 12, 13) and / or the processing time of 35 minutes (op. 6);

- при дозировке известняка 55,0% (табл.2) - значения окружной скорости 55-60 м/с (оп.13, 14);- at a dosage of limestone of 55.0% (Table 2) - values of the peripheral speed of 55-60 m / s (op.13, 14);

- при дозировке известняка 75,0% сверх стехиометрического (табл.3) - значения окружной скорости 60 м/с (оп.14),- at a dosage of limestone of 75.0% in excess of stoichiometric (table 3) - values of the peripheral speed of 60 m / s (op.14),

не приводит к достижению заявленного технического результата, т.к. среднее значение степени извлечения оксида алюминия из спека либо меньше на ~0,5%, либо находится практически на том же уровне, что у прототипа (соответственно 84,0:86,0 и 87,0%). Это объясняется тем, что при прочих равных условиях выщелачивания (температура, концентрация Na2CO3, продолжительность) при сверхэнергетической напряженности интенсивной виброкавитационной обработки - совокупность технологических параметров: - значение окружной скорости и продолжительность - происходит определенное переизмельчение спека, т.е. уменьшение геометрических размеров пор спека («канальцев») и замедляются следующие стадии диффузионного процесса выщелачивания оксида алюминия:does not lead to the achievement of the claimed technical result, because the average value of the degree of extraction of aluminum oxide from the cake is either less than ~ 0.5%, or is practically at the same level as that of the prototype (84.0: 86.0 and 87.0%, respectively). This is explained by the fact that, ceteris paribus leaching (temperature, concentration of Na 2 CO 3 , duration) at the super-energy intensity of intensive vibro-cavitation treatment is a set of technological parameters: - the value of the peripheral speed and duration - there is a certain over-grinding of cake, i.e. the geometrical dimensions of the sinter pores (“tubules”) decrease and the following stages of the diffusion process of leaching of aluminum oxide slow down:

- проникновение растворителя (карбоната натрия) внутри пористого скелета частицы спека к поверхности растворяемого вещества (алюмината кальция);- penetration of the solvent (sodium carbonate) inside the porous skeleton of the sinter particle to the surface of the solute (calcium aluminate);

- отвод продукта реакции (алюмината натрия) от границы растворения к поверхности частицы спека.- removal of the reaction product (sodium aluminate) from the dissolution boundary to the surface of the sinter particle.

Отметим также, что продолжительность совмещенного процесса «выщелачивания + обескремнивание» при всех дозировках известняка на спекание составляет 5÷6 часов (у прототипа 6-8 часов), т.е. виброкавитационная обработка позволяет снизить продолжительность процесса в целом, в среднем, на 1,5 часа в результате, как отмечалось, интенсификации массообменных процессов.We also note that the duration of the combined process of "leaching + desiliconization" at all dosages of limestone for sintering is 5–6 hours (for the prototype 6–8 hours), i.e. vibration-cavitation treatment allows to reduce the duration of the process as a whole by an average of 1.5 hours as a result of, as noted, the intensification of mass transfer processes.

Продолжительность 4,0 часа (табл. 1 - оп. 10, 13; табл. 2 - оп. 11, 13 и табл. 3 - оп. 13) является недостаточной: степень извлечения Al2O3 из спека при этом, в среднем, меньше на 0,5-0,7%, чем у прототипа.The duration of 4.0 hours (tab. 1 - op. 10, 13; tab. 2 - op. 11, 13 and tab. 3 - op. 13) is insufficient: the degree of extraction of Al 2 O 3 from the cake is, on average, , less by 0.5-0.7% than the prototype.

Это связано, прежде всего, с незавершенностью лимитирующей стадии- диффузионного процесса выщелачивания Al2O3 из спека: химическое взаимодействие алюмината кальция с карбонатом натрия.This is primarily due to the incompleteness of the limiting stage, the diffusion process of leaching Al 2 O 3 from the cake: the chemical interaction of calcium aluminate with sodium carbonate.

Пример 4. Проводится спекание шихты, состоящей из 1,0 кг золошлака Рефтинской ТЭЦ и 3.50 кг известняка (55,0% от стехиометрического отношения) при температуре 1320°С в течение 60 мин.Example 4. Sintering a mixture consisting of 1.0 kg of ash and slag of the Reftinskaya CHPP and 3.50 kg of limestone (55.0% of the stoichiometric ratio) at a temperature of 1320 ° C for 60 minutes.

Полученный спек в количестве 2,85 кг, содержащий 13,0% Al2O3, выщелачивают содовым раствором при следующих технологических условиях: концентрация Na2CO3 - 52,0±0,5 г/дм3; отношение Т:Ж в исходной спековой пульпе 1,0:4,0; температура 80°С; первичную виброкавитационную обработку спековой пульпы ведут при значении окружной скорости ротора (ω) 50 м/с и продолжительности 20 мин; общая продолжительность выщелачивания 5,0 ч.The obtained cake in an amount of 2.85 kg, containing 13.0% Al 2 O 3 , is leached with a soda solution under the following technological conditions: concentration of Na 2 CO 3 - 52.0 ± 0.5 g / dm 3 ; the ratio of T: W in the original cake pulp 1.0: 4.0; temperature 80 ° C; primary vibrocavitation treatment of cake pulp is carried out at a value of the peripheral rotor speed (ω) of 50 m / s and a duration of 20 minutes; total leaching time 5.0 hours

По истечении 3,50 часов содового выщелачивания производится обескремнивание спековой пульпы известковым молоком при следующих технологических условиях: концентрация Са(ОН)2 в известковом молоке 10,0%; дозировка известкового молока 0,10 дм3/дм3 пульпы; температура 80°С; продолжительность обескремнивания 1,5 часа; повторная виброкавитационная обработка обескремниваемой пульпы производится одновременно с вводом известкового молока; после общего окончания процесса пульпа фильтруется с получением конечного шлама и обескремненного алюминатного раствора.After 3.50 hours of soda leaching, the calcined pulp is desalted with lime milk under the following technological conditions: the concentration of Ca (OH) 2 in the milk of lime is 10.0%; dosage of milk of lime 0.10 dm 3 / dm 3 pulp; temperature 80 ° C; duration of desalination 1.5 hours; repeated vibrocavitation treatment of siliceous pulp is carried out simultaneously with the input of milk of lime; after the general end of the process, the pulp is filtered to obtain the final slurry and siliceous aluminate solution.

После общего окончания процесса пульпа фильтруется с получением конечного «кальций-силикатного» шлама и обескремненного алюминатного раствора.After the general end of the process, the pulp is filtered to obtain the final "calcium-silicate" sludge and siliceous aluminate solution.

Полученные обескремненные алюминатные растворы далее подвергались карбонизации углекислым (CO2) газом, подаваемым в мешалку (карбонизатор) из баллона, при температуре 70°С; скорости газации - 4,0 ндм3/дм3 раствора в час (при нормальных условиях); продолжительности - 6,0 часов; конечное значение рН - 8,50. Далее гидратные пульпы фильтровались и полученные осадки гидроксида алюминия (здесь и далее - ГОА) сушились при температуре 120°С в течение 2-х часов и анализировались на содержание лимитирующих примесных компонентов: SiO2 и Fe2O3.The resulting siliceous aluminate solutions were further subjected to carbonization with carbon dioxide (CO 2 ) gas supplied to the mixer (carbonizer) from a cylinder at a temperature of 70 ° C; aeration rate - 4.0 ndm 3 / dm 3 of solution per hour (under normal conditions); duration - 6.0 hours; the final pH is 8.50. Next, the hydrated pulps were filtered and the obtained precipitation of aluminum hydroxide (hereinafter - GOA) was dried at a temperature of 120 ° C for 2 hours and analyzed for the content of limiting impurity components: SiO 2 and Fe 2 O 3 .

В табл.4 приведены результаты опытов по влиянию параметров виброкавитационной обработки - значение окружной скорости и продолжительность - на величину кремневого модуля (отношение концентраций Al2O3 и SiO2) в получаемом обескремненном алюминатом растворе и на содержание примесных компонентов в осадках ГОА при последующей карбонизации.Table 4 shows the results of experiments on the influence of the parameters of vibro-cavitation treatment — the value of the peripheral speed and duration — on the value of the silicon modulus (the ratio of the concentrations of Al 2 O 3 and SiO 2 ) in the solution obtained by silicon-free aluminate and on the content of impurity components in GOA sediments during subsequent carbonization .

Приведенный пример конкретного выполнения подтверждает обоснованность заявленных условий виброкавитационной обработки при обескремнивании спековой пульпы: значение окружной скорости 25-35 м/с; продолжительность 20-30 мин.The given example of a specific implementation confirms the validity of the stated conditions of vibro-cavitation treatment during desalination of cake pulp: the value of the peripheral speed is 25-35 m / s; duration 20-30 minutes

При этом, среднее значение µSi составляет ~1500 ед. относительно µSi~1100 у прототипа, а среднее содержание примесных компонентов, масс. %: 0,055 SiO2 и 0,022 Fe2O3 - относительно таковых значений у прототипа: 0,090% SiO2 и 0,027% Fe2O3, т.е. снижение содержания примесных компонентов составляет, в среднем, соответственно, ~39,0% и ~19,0%.Moreover, the average value of μ Si is ~ 1500 units. relative to µ Si ~ 1100 in the prototype, and the average content of impurity components, mass. %: 0,055 SiO 2 and 0,022 Fe 2 O 3 - relative to those of the prototype: 0,090% SiO 2 and 0,027% Fe 2 O 3 , i.e. the decrease in the content of impurity components is, on average, ~ 39.0% and ~ 19.0%, respectively.

При выходе за заявляемые пределы параметров в меньшую сторону -по значению окружной скорости и/или продолжительности виброкавитационной обработки (оп. 5, 6 и 8) - при сохранении достаточно высокой степени извлечения оксида алюминия из спека за совмещенный процесс «выщелачивание = обескремнивание» на уровне 87,43%, т.е. на 1,43% больше, чем по прототипу (µAl2O3=86,0%), но значение кремневого модуля (µSi) не превышает величины, в среднем, 1040 ед, т.е. практически на одном уровне с прототипом (µSi~1100). Это, в свою очередь, обуславливает содержание примесных компонентов в осадках ГОА на уровне, в среднем, 0,095% SiO2 и 0,031% Fe2O3. Таким образом, не обеспечивается повышение качества целевого продукта (глинозема) за счет снижения содержания в нем примесных компонентов.If you go beyond the declared limits of the parameters to a lower side - according to the value of the peripheral speed and / or duration of vibration cavitation treatment (op. 5, 6 and 8) - while maintaining a sufficiently high degree of extraction of aluminum oxide from the cake for the combined process "leaching = desilicon" at 87.43%, i.e. 1.43% more than in the prototype (µAl 2 O 3 = 86.0%), but the value of the silicon module (µ Si ) does not exceed the average value of 1040 units, i.e. almost on par with the prototype (µ Si ~ 1100). This, in turn, determines the content of impurity components in GOA sediments at an average level of 0.095% SiO 2 and 0.031% Fe 2 O 3 . Thus, it is not possible to improve the quality of the target product (alumina) by reducing the content of impurity components in it.

Это объясняется тем, что значения параметров виброкавитационной обработки: величина окружной скорости 20 м/с (оп. 5) или продолжительность обработки 15 мин (оп. 6 и 8) - в совокупности меньше минимально необходимого порогового значения для интенсификации процесса обескремнивания в виброкавитационном режиме.This is explained by the fact that the values of the parameters of vibro-cavitation treatment: the value of the peripheral speed of 20 m / s (op. 5) or the duration of the processing of 15 min (op. 6 and 8) are in aggregate less than the minimum threshold value for intensification of the process of desalination in vibro-cavitation mode.

При выходе за заявляемые пределы параметров в большую сторону - значение окружной скорости 45 м/с (оп. 9) и/или продолжительность обработки 40 мин (оп. 7) - происходит глубокое обескремнивание алюминатного раствора: величина µSi равна 1750-1850 ед. (у прототипа соответственно 1100) и соответственно снижается содержание примесных компонентов в осадках ГОА до среднего значения ~0,048% SiO2 и 0,020% Fe2O3 (у прототипа соответственно 0,090% SiO2 и 0,027% Fe2O3) - однако, степень извлечения оксида алюминия из спека составляет, в среднем, 85,8%, т.е. меньше, чем у прототипа.When going beyond the declared limits of the parameters, the peripheral speed is 45 m / s (op. 9) and / or the processing time is 40 min (op. 7), the aluminate solution is deeply desalted: μ Si is 1750-1850 units. (in the prototype, respectively, 1100) and, accordingly, the content of impurity components in GOA precipitates decreases to an average value of ~ 0.048% SiO 2 and 0.020% Fe 2 O 3 (in the prototype, respectively, 0.090% SiO 2 and 0.027% Fe 2 O 3 ) - however, the degree extraction of alumina from the cake is, on average, 85.8%, i.e. less than the prototype.

Пример 5. Проводится спекание шихты, состоящей из 1,0 кг золошлака Рефтинской ТЭЦ и 3,50 кг известняка (55,0% от стехиометрического отношения) при температуре 1320°C в течение 60 мин.Example 5. Sintering of a mixture consisting of 1.0 kg of ash and slag of the Reftinskaya TPP and 3.50 kg of limestone (55.0% of the stoichiometric ratio) at a temperature of 1320 ° C for 60 minutes is carried out.

Полученный спек в количестве 2,85 кг, содержащий 13,0% Al2O3, выщелачивают содовым раствором при следующих технологических условиях: концентрация Na2CO3 - 52,0±0,5 г/дм3 (5,0%-ный раствор); отношение Т:Ж в исходной спековой пульпе 1,0:4,0; температура 80°C; первичная виброкавитационная обработка спековой пульпы при следующих постоянных параметрах: значение окружной скорости ротора (ω) 50 м/с и продолжительность 20 мин; общая продолжительность выщелачивания 5,0 ч.The obtained cake in the amount of 2.85 kg, containing 13.0% Al 2 O 3 , is leached with a soda solution under the following technological conditions: the concentration of Na 2 CO 3 is 52.0 ± 0.5 g / dm 3 (5.0% - solution); the ratio of T: W in the original cake pulp 1.0: 4.0; temperature 80 ° C; primary vibrocavitation treatment of cake pulp with the following constant parameters: the value of the peripheral speed of the rotor (ω) 50 m / s and the duration of 20 minutes; total leaching time 5.0 hours

Далее по истечении 3,50 часов содового выщелачивания производится обескремнивание спековой пульпы известковым молоком, содержащим 10,0% Ca(OH)2 при дозировке 0,10 дм3/дм3 пульпы и повторной виброкавитационной обработке при значении окружной скорости 35 м/с и продолжительности 20 мин при одновременном вводе известкового молока.Then, after 3.50 hours of soda leaching, the caking pulp is desalted with lime milk containing 10.0% Ca (OH) 2 at a dosage of 0.10 dm 3 / dm 3 of pulp and repeated vibro-cavitation treatment at a peripheral speed of 35 m / s and duration of 20 minutes with the simultaneous introduction of milk of lime.

После завершения совмещенного процесса «выщелачивание + обескремнивание» пульпа фильтруется, конечный шлам в количестве 2,60 кг промывается водой из расчета 1,5 дм3/кг, промвода объединяется с фильтратом и полученный обескремненный алюминатный раствор (V~15,0 дм3) направляется на карбонизацию.After completion of the combined leaching + desiliconization process, the pulp is filtered, the final sludge in the amount of 2.60 kg is washed with water at the rate of 1.5 dm 3 / kg, the washer is combined with the filtrate and the resulting silicified aluminate solution (V ~ 15.0 dm 3 ) goes to carbonization.

Алюминатный раствор, содержащий, г/дм3: 22.5 Na2Oобщ, 18.5 Na2Oкст, 22.0 Al2O3, αкст=1.40, 0.015 SiO2, 0.01 Fe2O3, µSi≥1500, значение pH 12,0 - подвергается карбонизации углекислым (CO2) газом, подаваемым в мешалку (карбонизатор) из баллона при следующих заданных технологических параметрах: температура 70°C; скорость газации - 4,0 ндм3/дм3 раствора в час (при нормальных условиях); продолжительность - 6,0 часов; конечное значение pH - 8,50.An aluminate solution containing, g / dm 3 : 22.5 Na 2 O total , 18.5 Na 2 O cr , 22.0 Al 2 O 3 , α cr = 1.40, 0.015 SiO 2 , 0.01 Fe 2 O 3 , μ Si ≥1500, pH 12.0 - is subjected to carbonization with carbon dioxide (CO 2 ) gas supplied to the mixer (carbonizer) from a cylinder at the following specified process parameters: temperature 70 ° C; aeration rate - 4.0 ndm 3 / dm 3 of solution per hour (under normal conditions); duration - 6.0 hours; the final pH is 8.50.

Контроль полноты осаждения гидроксида алюминия дополнительно определяется отсутствием помутнения (выпадения осадка) в отфильтрованной пробе маточного раствора добавлением 2,0%-ного раствора соляной кислоты.The control of the completeness of precipitation of aluminum hydroxide is additionally determined by the absence of turbidity (precipitation) in the filtered sample of the mother liquor by adding a 2.0% hydrochloric acid solution.

Далее гидратная пульпа фильтровалась и полученный гидроксид алюминия (после сушки при температуре 120°C в течение 2 часов) анализировался на содержание лимитирующих примесей.Next, the hydrated pulp was filtered and the resulting aluminum hydroxide (after drying at 120 ° C for 2 hours) was analyzed for the content of limiting impurities.

Содержание примесей следующее, %: 0.23 Na2O, 0.04 SiO2, 0.020 Fe2O3.The impurity content is as follows,%: 0.23 Na 2 O, 0.04 SiO 2 , 0.020 Fe 2 O 3 .

Извлечение Al2O3 в гидроксид алюминия при карбонизации составило 99,0%.The recovery of Al 2 O 3 in aluminum hydroxide during carbonization was 99.0%.

Далее полученный гидроксид алюминия прокаливался при температуре 1200°C в течение 2,0 часов.Next, the resulting aluminum hydroxide was calcined at a temperature of 1200 ° C for 2.0 hours.

Содержание примесей в полученном целевом продукте - глиноземе - было следующим, %: 0,35 Na2O, 0.06 SiO2, 0.03 Fe2O3.The impurity content in the obtained target product — alumina — was as follows,%: 0.35 Na 2 O, 0.06 SiO 2 , 0.03 Fe 2 O 3 .

Полученный глинозем в соответствии с ГОСТ 6912-74 соответствует марки Г1.The obtained alumina in accordance with GOST 6912-74 corresponds to grade G1.

Таким образом, спекание минеральной части золы сжигания бурых углей с известняком, вводимым в шихту с 28,0-75,0% - избытком от стехиометрии, выщелачивание спека раствором карбоната натрия и проведение первичной виброкавитационной обработки спековой пульпы при значениях окружной скорости 30-55 м/с в течение 15-35 мин, обескремнивание спековой пульпы известковым молоком и повторная виброкавитационная обработка обескремниваемой пульпы при значениях окружной скорости 25-35 м/с в течение - 20-30 мин, фильтрация пульпы с получением конечного шлама и обескремненного алюминатного раствора, карбонизация последнего CO2-содержащим газом, фильтрация и прокалка выделенного гидроксида алюминия, обеспечивают реализацию способа получения глинозема с достижением заявленного технического результата: повышение степени сквозного извлечения оксида алюминия до, в среднем, 87,5% (у прототипа - соответственно 85,5%), т.е. увеличение ~ на 2,0% и повышение качества получаемого целевого продукта - глинозема, с пониженным содержанием лимитирующих примесей, мас.%: 0.03 Fe2O3, 0.06 SiO2 (у прототипа соответственно 0,04 и 0,130), что соответствует марке Г1.Thus, the sintering of the mineral part of the brown coal ash with limestone, introduced into the mixture with 28.0-75.0% excess from stoichiometry, leaching of the cake with a solution of sodium carbonate and primary vibro-cavitation treatment of cake pulp at a peripheral speed of 30-55 m / s for 15-35 min, desiliconization of cake pulp with lime milk and repeated vibrocavitation treatment of desiliconized pulp at peripheral speeds of 25-35 m / s for - 20-30 min, filtering the pulp to obtain the final slurry and skim belt aluminate solution, carbonization of the latter with a CO 2 -containing gas, filtration and calcination of the extracted aluminum hydroxide, provide an implementation of the method for producing alumina with the achievement of the claimed technical result: increasing the degree of through extraction of aluminum oxide to an average of 87.5% (respectively, in the prototype 85.5%), i.e. an increase of ~ 2.0% and an increase in the quality of the obtained target product — alumina, with a reduced content of limiting impurities, wt.%: 0.03 Fe 2 O 3 , 0.06 SiO 2 (the prototype has 0.04 and 0.130, respectively), which corresponds to grade G1 .

Кроме того, первичная виброкавитационная обработка в процессе выщелачивнаия и повторная виброкавитационная обработка при обескремнивании спековой пульпы позволяет существенно (в среднем на 1,5 часа) снизить длительность процесса выщелачивания спека.In addition, the primary vibration cavitation treatment during the leaching process and the repeated vibration cavitation treatment during the desilination of the cake pulp significantly reduce (by an average of 1.5 hours) the duration of the cake leaching process.

Указанные в описании и примерах конкретного выполнения конкретные режимы выщелачивания спека раствором карбоната натрия, содержащим не менее 52,0 г/дм3 Na2CO3 (5,0%-ный раствор), при температуре 80°C, отношении Т:Ж, равным 1,0:4,0, при общей продолжительности 5÷6 часов и режимы обескремнивания спековой пульпы известковым молоком, содержащим 10,0 мас.% Ca(OH)2, при дозировке последнего не менее 0,10 дм3/дм3 пульпы в течение последних 1,25-1,50 часа общего процесса, обеспечивают оптимальные параметры заявляемого способа, позволяющие получить максимально высокий технический результат при минимальных сырьевых и энергозатратах.The specific modes of sinter leaching indicated in the description and examples of a specific implementation are made with a sodium carbonate solution containing at least 52.0 g / dm 3 Na 2 CO 3 (5.0% solution), at a temperature of 80 ° C, T: W ratio, equal to 1.0: 4.0, with a total duration of 5 ÷ 6 hours and regimes of desalination of cake pulp with milk of lime containing 10.0 wt.% Ca (OH) 2 , at a dosage of the latter not less than 0.10 dm 3 / dm 3 pulps during the last 1.25-1.50 hours of the overall process, provide optimal parameters of the proposed method, allowing to obtain the highest possible technical effect with minimum raw material and energy costs.

Таблица 1Table 1 Результаты выщелачивания спека в виброкавитационном режиме при дозировке известняка 28,0% сверх стехиометрического отношенияThe results of the leaching of cake in vibrocavitation mode with a dosage of limestone of 28.0% in excess of the stoichiometric ratio № п/пNo. p / p Параметры процессаProcess parameters Степень извлечения Al2O3 из спека, %The degree of extraction of Al 2 O 3 from cake,% Значение окружной скорости (ω), м/сThe value of the peripheral speed (ω), m / s Продолжительность обработки, минProcessing time, min Продолжительность выщелачивания, чLeaching time, h По прототипуAccording to the prototype 84,084.0 Оптимальные пределы параметровOptimal parameter limits 1one 30thirty 2525 6,06.0 85,085.0 22 3535 20twenty 6,06.0 85,585.5 33 3535 30thirty 5,05,0 86,086.0 4four 4040 15fifteen 6,06.0 86,586.5 55 4040 2525 5,05,0 86,586.5 При выходе за оптимальные пределыWhen going beyond optimal limits 66 20twenty 3535 4,04.0 83,083.0 77 2525 2525 6,06.0 83,783.7 88 30thirty 1010 7,07.0 83,383.3 99 3535 15fifteen 6,06.0 84,284.2 1010 4040 15fifteen 4,04.0 83,583.5 11eleven 4040 1010 6,06.0 84,084.0 1212 50fifty 1010 6,06.0 84,384.3 1313 50fifty 20twenty 4,04.0 83,783.7

Таблица 2table 2 Результаты выщелачивания спека в виброкавитационном режиме при дозировке известняка 55,0% сверх стехиометрического отношенияThe results of the leaching of cake in vibrocavitation mode with a dosage of limestone 55.0% in excess of the stoichiometric ratio № п/пNo. p / p Параметры процессаProcess parameters Степень извлечения Al2O3 из спека, %The degree of extraction of Al 2 O 3 from cake,% Значение окружной скорости (ω), м/сThe value of the peripheral speed (ω), m / s Продолжительность обработки, минProcessing time, min Продолжительность выщелачивания, чLeaching time, h По прототипуAccording to the prototype 86,086.0 Оптимальные пределы параметровOptimal parameter limits 1one 3535 20twenty 6,06.0 86,786.7 22 3535 2525 6,06.0 87,087.0 33 4040 30thirty 5,05,0 87,087.0 4four 4545 30thirty 5,05,0 87,587.5 55 50fifty 20twenty 6,06.0 88,088.0 При выходе за оптимальные пределыWhen going beyond optimal limits 66 2525 2525 5,05,0 84,584.5 77 30thirty 2525 6,06.0 85,585.5 88 3535 15fifteen 6,06.0 85,785.7 99 3535 20twenty 5,05,0 85,085.0 1010 4040 15fifteen 6,06.0 85,085.0 11eleven 4545 30thirty 4,04.0 85,685.6 1212 5555 15fifteen 6,06.0 86,086.0 1313 50fifty 30thirty 4,04.0 85,585.5 14fourteen 6060 20twenty 5,05,0 86,586.5

Таблица 3Table 3 Результаты выщелачивания спека в виброкавитационном режиме при дозировке известняка 75,0% сверх стехиометрического отношенияThe results of the leaching of cake in vibro-cavitation mode with a dosage of limestone 75.0% in excess of the stoichiometric ratio № п/пNo. p / p Параметры процессаProcess parameters Степень извлечения Al2O3 из спека, %The degree of extraction of Al 2 O 3 from cake,% Значение окружной скорости (ω), м/сThe value of the peripheral speed (ω), m / s Продолжительность обработки, минProcessing time, min Продолжительность выщелачивания, чLeaching time, h По прототипуAccording to the prototype 87,087.0 Оптимальные пределы параметровOptimal parameter limits 1one 4040 20twenty 6,06.0 87,787.7 22 4545 2525 5,05,0 87,587.5 33 50fifty 20twenty 6,06.0 88,088.0 4four 50fifty 30thirty 5,05,0 88,588.5 55 5555 20twenty 5,05,0 88,788.7 При выходе за оптимальные пределыWhen going beyond optimal limits 66 30thirty 20twenty 5,05,0 85,885.8 77 3535 2525 6,06.0 86,586.5 88 4040 1010 6,06.0 85,785.7 99 4040 15fifteen 6,06.0 86,086.0 1010 4545 15fifteen 6,06.0 86,686.6 11eleven 50fifty 15fifteen 5,05,0 87,087.0 1212 5555 1010 6,06.0 86,686.6 1313 5555 20twenty 4,04.0 86,086.0 14fourteen 6060 30thirty 7,07.0 87,587.5

Figure 00000001
Figure 00000001

Claims (1)

Способ получения глинозема, включающий приготовление шихты смешиванием золошлаковых отходов ТЭЦ и известняка, который берут в избытке 28,0-75,0% от стехиометрического количества, спекание шихты с получением спека, выщелачивание оксида алюминия из спека содовым раствором при перемешивании с получением спековой пульпы и ее обескремнивание известковым молоком, фильтрацию спековой пульпы с получением шлама и фильтрата, промывку шлама, объединение промводы и фильтрата с получением алюминатного раствора, карбонизацию последнего CO2-содержащей газовоздушной смесью, фильтрацию образовавшейся гидратной пульпы с получением гидроксида алюминия и маточного содового раствора, оборачиваемого на выщелачивание спека, прокалку гидроксида алюминия с получением глинозема, отличающийся тем, что выщелачивание спека ведут карбонатным раствором, содержащим не менее 52,0 г/дм3 Na2CO3 при температуре 75-80°С, отношении Т:Ж, равном 1,0:4,0, при общей продолжительности процесса 5÷6 часов, а при выщелачивании оксида алюминия из спека дополнительно проводят первичную виброкавитационную обработку в течение 15-35 минут при значениях окружной скорости 30-55 м/с, обескремнивание спековой пульпы ведут известковым молоком, содержащим 10,0% Са(ОН)2, при расходе 0,10 дм3/дм3 пульпы и продолжительности 1,25÷4,5 часа, а при обескремнивании спековой пульпы известковым молоком проводят повторную виброкавитационную обработку в течение 20-30 минут при значениях окружной скорости 25-35 м/с. A method of producing alumina, including the preparation of a mixture by mixing ash and slag waste from a thermal power plant and limestone, which are taken in excess of 28.0-75.0% of the stoichiometric amount, sintering the mixture to obtain a cake, leaching aluminum oxide from cake with a soda solution with stirring to obtain cake cake and its desiliconization lime milk, filtering spekovoy slurry to prepare a slurry and filtrate, washing the slurry association promvody and filtrate to give aluminate solution, CO 2 carbonization last -soderzhasche the air-gas mixture, filtering the resultant slurry to obtain a hydrate of aluminum hydroxide and mother soda solution, turns on the leach cake, calcination of aluminum hydroxide to obtain the alumina, characterized in that the leaching of lead carbonate cake with a solution containing not less than 52.0 g / dm 3 of Na 2 CO 3 at a temperature of 75-80 ° C, against T: M of 1.0: 4.0, with a total duration of the process is 5 ÷ 6 hours, and during the leaching of alumina cake additionally carried vibrokavitatsionnuyu primary processing Techa s 15-35 minutes at values of the circumferential speed of 30-55 m / s, lead desiliconization spekovoy pulp with lime milk comprising 10.0% of Ca (OH) 2, at a flow rate of 0.10 dm 3 / dm 3 slurry and the duration 1.25 ÷ 4.5 hours, and when the caking pulp is desilinated with lime milk, repeated vibro-cavitation treatment is carried out for 20-30 minutes at a peripheral speed of 25-35 m / s.
RU2013141420/05A 2013-09-09 2013-09-09 Production of alumina RU2552414C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013141420/05A RU2552414C2 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Production of alumina

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013141420/05A RU2552414C2 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Production of alumina

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013141420A RU2013141420A (en) 2015-03-20
RU2552414C2 true RU2552414C2 (en) 2015-06-10

Family

ID=53285391

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013141420/05A RU2552414C2 (en) 2013-09-09 2013-09-09 Production of alumina

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2552414C2 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0552234A1 (en) * 1990-10-04 1993-07-28 Eastman Kodak Co A combination for improved delivery of tobacco modifying agents.
US5338520A (en) * 1986-03-19 1994-08-16 Rhone-Poulenc Chimie Recovery of neodymium/didymium values from bastnaesite ores
RU2027669C1 (en) * 1991-07-30 1995-01-27 Институт металлургии и обогащения НАН Республики Казахстан Method of processing of energy coal ash to alumina and gypsum
RU2200708C2 (en) * 2000-07-04 2003-03-20 Лупин Владимир Викторович Alumina production process
RU2480412C1 (en) * 2012-02-10 2013-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СКАНТЕХ" Processing method of red muds of alumina industry
RU2484164C1 (en) * 2011-12-27 2013-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СКАНТЕХ" Method of producing scandium-bearing concentrate from red mud

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5338520A (en) * 1986-03-19 1994-08-16 Rhone-Poulenc Chimie Recovery of neodymium/didymium values from bastnaesite ores
EP0552234A1 (en) * 1990-10-04 1993-07-28 Eastman Kodak Co A combination for improved delivery of tobacco modifying agents.
RU2027669C1 (en) * 1991-07-30 1995-01-27 Институт металлургии и обогащения НАН Республики Казахстан Method of processing of energy coal ash to alumina and gypsum
RU2200708C2 (en) * 2000-07-04 2003-03-20 Лупин Владимир Викторович Alumina production process
RU2484164C1 (en) * 2011-12-27 2013-06-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СКАНТЕХ" Method of producing scandium-bearing concentrate from red mud
RU2480412C1 (en) * 2012-02-10 2013-04-27 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "СКАНТЕХ" Processing method of red muds of alumina industry

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013141420A (en) 2015-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101028935A (en) Method for extracting aluminum hydrate or alumina from coal gangue and method for producing cement from fag end
CN107586947B (en) The selecting smelting combination technique of vanadium, aluminium, potassium, silicon in a kind of synthetical recovery siliceous shale containing vanadium
CN108658092B (en) Method for preparing P-type molecular sieve and high-silicon mordenite from aluminum residue extracted by fly ash acid method and utilization method of fly ash
CN111747665B (en) Manufacturing process of finished cement added with Bayer process red mud
CN106044784A (en) Method for producing high-purity silicon dioxide by utilizing flyash
RU2552414C2 (en) Production of alumina
CN103351014A (en) Method for extraction and preparation of alumina from coal ash
FI62656C (en) FRAMEWORK FOR THE FINANCING OF FINANCIAL CONSTITUENTS IN THE FIELD OF CHEMICAL FORMAL CALCIUM MAGNESIUM CARBONATE
JP4650286B2 (en) Method for producing hydraulic lime
JP2007137716A (en) Method for manufacturing zeolite
RU2200708C2 (en) Alumina production process
CN108658090B (en) Method for preparing 13X type molecular sieve and high-silicon mordenite by extracting aluminum residue from fly ash through acid method and utilization method of fly ash
RU2655556C1 (en) Method of producing binder
CN108658086B (en) Method for preparing sodalite and high-silicon mordenite from residue of aluminum extraction by fly ash acid method and utilization method of fly ash
CN113234234A (en) Method for preparing aluminum-based metal-organic framework material by using high-alumina fly ash
RU2211803C2 (en) Method of recovering magnesium oxide from natural brines
CN1442362A (en) Bayer process stripping additive and its preparation and using method
RU2816710C1 (en) Method of sub-sludge water treatment
CN108658089B (en) Method for preparing 4A type molecular sieve and high-silicon mordenite from fly ash acid-process aluminum extraction residues and utilization method of fly ash
JP2004231480A (en) Method for manufacturing cement
CN109336146A (en) A kind of method that flyash alkali soluble improves pre-desiliconizing rate
CN1281504C (en) Process for removing silicon dioxide from Bayer process sodium aluminate solution
RU2808415C1 (en) Method for producing sodium-calcium silicate
CN108658091B (en) Method for preparing NaY type molecular sieve and high-silicon mordenite by using fly ash acid method aluminum extraction residues and utilization method of fly ash
IE49386B1 (en) Method of producing magnesium hydroxide