RU2687470C1 - Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства - Google Patents
Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства Download PDFInfo
- Publication number
- RU2687470C1 RU2687470C1 RU2018132613A RU2018132613A RU2687470C1 RU 2687470 C1 RU2687470 C1 RU 2687470C1 RU 2018132613 A RU2018132613 A RU 2018132613A RU 2018132613 A RU2018132613 A RU 2018132613A RU 2687470 C1 RU2687470 C1 RU 2687470C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- leaching
- lime
- aluminum oxide
- alumina production
- pressure
- Prior art date
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J3/00—Processes of utilising sub-atmospheric or super-atmospheric pressure to effect chemical or physical change of matter; Apparatus therefor
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
- C01F7/00—Compounds of aluminium
- C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
- C01F7/04—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
- C01F7/06—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals or waste-like raw materials with alkali hydroxide, e.g. leaching of bauxite according to the Bayer process
- C01F7/0693—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals or waste-like raw materials with alkali hydroxide, e.g. leaching of bauxite according to the Bayer process from waste-like raw materials, e.g. fly ash or Bayer calcination dust
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/12—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic alkaline solutions
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
Изобретение может быть использовано при переработке отвальных красных шламов глиноземного производства в частности из красного шлама в процессе Байера. Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства включает автоклавное выщелачивание отходов при повышенных температуре и давлении в присутствии извести в щелочном растворе с последующим охлаждением пульпы после выщелачивания, добавлением воды, перемешиванием и фильтрованием. При этом используют известь, отожженную при температуре 1200-1400°C, взятую в количестве, необходимом для получения соотношения CaO/SiO2, равного 1,5-2,0. Выщелачивание осуществляют при соотношении жидкое:твердое, равном (4,5-4,8) : 1, при давлении 37-40 МПа. После охлаждения пульпы добавляют дистиллированную воду при температуре 90-100°С до получения соотношения жидкое:твердое, равного (9,8-10,0):1. Изобретение позволяет повысить степень извлечения оксида алюминия в раствор из отходов глиноземного производства до 85-90%. 2 пр.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть применено в технологии переработки отвальных красных шламов глиноземного производства.
Известен способ извлечения оксида алюминия из отвального красного шлама, в котором в красный шлам, полученный по способу Байера, добавляют известь и оборотный щелочной раствор для проведения мокрой переработки красного шлама, в частности автоклавным способом. В результате мокрой переработки получают суспензию, которую разделяют для получения раствора после переработки красного шлама и отработанного красного шлама, отработанный красный шлам далее промывают для получения раствора после промывки отработанного красного шлама и исчерпывающе отработанного красного шлама (патент RU 2478574, МПК C01F 7/06, 2013 год).
К недостаткам способа относятся несколько дополнительных операций по промывке и разделению растворов и осадков, как следствие значительное увеличение материальных потоков, увеличение объема промывных вод, относительно невысокие показатели выщелачивания, т.к. остаточное содержание оксида алюминия в отработанном шламе составляет не менее 12%. Кроме того, необходимость проведения предварительно перед автоклавной обработкой пульпы операции нагрева-удержания пульпы увеличивает время термообработки и усложняет процесс.
Известен способ гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья, включающий приготовление суспензии сырья в высокомодульном алюминатном растворе и автоклавное выщелачивание красного шлама ветви Байера в присутствии известьсодержащей добавки (патент RU 2193525, МПК C01F 7/06, 2002 год)
К недостаткам способа относятся значительные потери целевого продукта с отработанным красным шламом, поскольку расчетное содержание оксида алюминия в переработанном шламе составляет 7,7 масс%. Кроме того, для проведения процесса необходимы дополнительные технологические операции и оборудование для приготовления известьсодержащей добавки(известково-клинкерной суспензии) путем смешения товарной извести, взятой в количестве 43% от массы шлама, железистого клинкера, содержащего феррит натрия Na2Fe2O4 и оборотного раствора. Железистый клинкер получают отдельно путем высокотемпературной каустификацией карбоната натрия в присутствии Fe2O3-содержащего материала (железной окалины) и высокомодульного раствора во вращающейся печи при температуре 1000°С. Еще одним недостатком является большой расход товарной извести, которую получают отдельно в печах при температуре 900°С.
К недостаткам способа относятся значительные потери целевого продукта с отработанным красным шламом, поскольку расчетное содержание оксида алюминия в переработанном шламе составляет 7,7 масс%. Кроме того, для проведения процесса необходимы дополнительные технологические операции и оборудование для приготовления известьсодержащей добавки(известково-клинкерной суспензии) путем смешения товарной извести, взятой в количестве 43% от массы шлама, железистого клинкера, содержащего феррит натрия Na2Fe2O4 и оборотного раствора. Железистый клинкер получают отдельно путем высокотемпературной каустификацией карбоната натрия в присутствии Fe2O3-содержащего материала (железной окалины) и высокомодульного раствора во вращающейся печи при температуре 1000°С. Еще одним недостатком является большой расход товарной извести, которую получают отдельно в печах при температуре 900°С.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ гидрохимической переработки красного шлама, включающий автоклавное выщелачивание красного шлама при повышенной температуре и давлении выше атмосферного в присутствии гидроксида кальция в щелочном растворе, отличающийся тем, что в исходный красный шлам вводят гидроксид кальция в количестве 2,5-5,0% от массы исходного шлама и 40%-ный раствор NaOH до получения соотношения фаз жидкое : твердое = 1,5÷2,8:1; при этом автоклавное выщелачивание проводят при температуре 230-260°C и давлении 21-26 МПа (патент RU 2561417, МПК C01F 7/06, 2015 год) (прототип).
К недостаткам способа относятся потери целевого продукта с исчерпывающе отработанным красным шламом, поскольку остаточное содержание оксида алюминия в нем составляет до 5%, при этом степень выщелачивания не превышает 70%.
Таким образом, перед авторами была поставлена задача разработать способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства, в частности из красного шлама, который бы обеспечивал более высокую степень извлечения оксида алюминия, и тем самым, увеличивал степень использование сырья.
Поставленная задача решена в предлагаемом способе извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства, включающем автоклавное выщелачивание исходного продукта при повышенных температуре и давлении в присутствии извести в щелочном растворе с последующим охлаждением пульпы после выщелачивания, добавлением воды, перемешиванием и фильтрованием, в котором используют известь, отожженную при температуре 1200-1400°C, взятую в количестве, необходимом для получения соотношения CaO/SiO2=1,5÷2,0; при этом выщелачивание осуществляют при соотношении жидкое : твердое = 4,5 ÷ 4,8 : 1 при давлении 37÷40 МПа, а после охлаждения пульпы добавляют дистиллированную воду при температуре 90-100оС до получения соотношения жидкое ; твердое = 9,8 ÷ 10,0:1.
В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства, в частности красного шлама путем автоклавного выщелачивания в заявленных пределах технологических параметров с использованием в процессе извести, полученной в указанном температурном интервале. В предлагаемом техническом решении используют известь, которая получена при температурах 1200-1400°C, тогда как в известных в настоящее время способах получения технологической извести для глиноземного производства используют температуры 900-1000°C.
Исследования, проведенные авторами, позволили установить, что в случае проведения автоклавного выщелачивания вводимая известь интенсифицирует процессы разложения труднорастворимых алюминийсодержащих фаз (алюмогетита, алюмосиликата, алюмоферросиликата), входящих в состав исходного сырья. Известь, полученная при температурах 1200-1400°C, является более химически активной в процессе автоклавного выщелачивания, оказывает более глубокое влияние на процесс и позволяет извлечь в раствор почти весь алюминий из исходного сырья. В результате фазовый состав отработанного шлама представляет собой смесь гематита, гидросиликата кальция и небольшого количества гидроалюмосиликата кальция. Остаточное содержание оксида алюминия в отработанном шламе присутствует в составе кальциевых алюмосиликатов. Переизбыток оксида кальция связывается в нерастворимый гидросиликат кальция, тем самым выводя в твердую фазу оксид кремния, не позволяя образовываться гидроалюмосиликатам кальция, что и обусловливает малое содержание алюминия в отработанном продукте. Количество извести, используемой в процессе выщелачивания, а также используемое давление имеют существенное значение. Так, при введении извести при соотношении менее CaO\SiO2=1,5 и уменьшении давления менее 37 МПа извлечение оксида алюминия уменьшается. При добавлении извести, увеличивающем соотношение CaO\SiO2 более чем 2,0, и увеличении давления более 40 МПа нецелесообразно, поскольку степень извлечения не увеличивается.
Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Осуществляют автоклавное выщелачивание глиноземсодержащего сырья, в частности отвального красного шлама, в автоклавной установке с одновременным добавлением извести, полученной при температуре 1200-1400°С, для получения соотношения CaO/SiO2=1,5÷2,0 и 40%-ного раствора NaOH для получения соотношения жидкое: твердое = 4,5 ÷ 4,8 : 1 при температуре 240-250°С и давлении 37-40 МПа в течение 2,5 часов. Затем отключают нагрев, охлаждают автоклав до температуры 70-100С и открывают. После чего добавляют в автоклав дистиллированной воды при температуре 90-100°С до получения соотношения жидкое ; твердое = 9,8 ÷ 10,0:1, перемешивают и фильтруют. Алюминатный раствор помещают в отдельную емкость, а шлам тщательно промывают горячей водой и сушат. Проводят химический анализ алюминатного раствора и шлама с целью определения содержания алюминия и железа. Определяют извлечение по формуле: Вхим= 1- (Ашл*Feб/ Аб *Feшл)*100, где Аб и Fб - содержание Al2O3 и Fe2O3 в боксите, % и Ашл и Fшл - содержание Al2O3 и Fe2O3 в шламе, %.
Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Берут 10 г отвального красного шлама состава, масс.%: Al2O3 – 14,4; SiO2 – 5,3; Fe2O3 – 48,96; TiO2 – 0,67; CaO – 12,88, Na2O – 0,94. Добавляют 0,78 г. извести, полученной при Т= 1200°C состава, масс.%: 90,54 − СаО; 0,36 − SiO2; 1,9 − Al2O3; 0,7 − Fe2O3; 1,5 – MgO, п.п.п −5,0, которое обеспечивает соотношение CaO\SiO2=1,5. Полученную смесь помещают в автоклав и добавляют 50 мл 40% щелочного раствора до получения соотношения Ж:Т=4,5:1 после чего тщательно перемешивают. Автоклав закрывают, устанавливают в термостат, включают нагрев до 250оС и выдерживают 2,5 часа пи давлении 37 МПа. После чего выключают термостат, охлаждают, открывают и добавляют 50 мл дистиллированной воды при температуре 90оС до получения соотношения Ж:Т=9,8:1. После чего перемешивают и автоклав охлаждают до комнатной температуры, полученный продукт фильтруют на вакуумной установке. При этом нижний продукт (алюминатный раствор) отбирают в отдельную емкость, а верхний продукт (отработанный шлам) тщательно промывают горячей водой и сушат. По данным химического анализа получают промытый отработанный красный шлам, который содержит (масс%): 2,8 Al2O3 и степень извлечения по шламу составила 85%.
Пример 2. Берут 10 г отвального шлама состава, масс.%: Al2O3 – 14,4; SiO2 – 5,3; Fe2O3 – 48,96; TiO2 – 0,67; CaO – 12,88, Na2O – 0,94. Добавляют 1,0 г. извести, полученной при Т=1400°C состава, масс%: 90,54 − СаО; 0,36 − SiO2; 1,9 − Al2O3; 0,7 − Fe2O3; 1,5 – MgO, п.п.п −5,0, которое обеспечивает соотношение CaO\SiO2=2,0. Полученную смесь помещают в автоклав и добавляют 50 мл 40% щелочного раствора до получения соотношения Ж:Т=4,8:1, после чего тщательно перемешивают. Автоклав закрывают, устанавливают в термостат, включают нагрев до 240°С и выдерживают 2,5 часа при давлении 40 МПА. После чего выключают термостат, охлаждают, открывают и добавляют 50 мл дистиллированной воды при температуре 100оС до получения соотношения Ж:Т=9,8:1(10). После чего автоклав охлаждают до комнатной температуры и полученный продукт фильтруют на вакуумной установке. При этом нижний продукт (алюминатный раствор) отбирают в отдельную емкость, а верхний продукт (отработанный шлам) тщательно промывают горячей водой и сушат. По данным химического анализа получают промытый отработанный красный шлам, который содержит (масс%): 2,0 Al2O3 и степень извлечения по шламу составила 90%.
Таким образом, авторами предлагается способ, обеспечивающий извлечение оксида алюминия в раствор из отходов глиноземного производства, в частности из красного шлама в процессе Байера, равное 85-90%.
Claims (1)
- Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства, включающий автоклавное выщелачивание исходного продукта при повышенных температуре и давлении в присутствии извести в щелочном растворе с последующим охлаждением пульпы после выщелачивания, добавлением воды, перемешиванием и фильтрованием, отличающийся тем, что используют известь, отожженную при температуре 1200-1400°C, взятую в количестве, необходимом для получения соотношения CaO/SiO2, равного 1,5-2,0; при этом выщелачивание осуществляют при соотношении жидкое : твердое, равном (4,5-4,8):1, при давлении 37-40 МПа, а после охлаждения пульпы добавляют дистиллированную воду при температуре 90-100°С до получения соотношения жидкое : твердое, равного (9,8-10,0):1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018132613A RU2687470C1 (ru) | 2018-09-13 | 2018-09-13 | Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018132613A RU2687470C1 (ru) | 2018-09-13 | 2018-09-13 | Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2687470C1 true RU2687470C1 (ru) | 2019-05-13 |
Family
ID=66578694
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018132613A RU2687470C1 (ru) | 2018-09-13 | 2018-09-13 | Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2687470C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4119698A (en) * | 1976-11-26 | 1978-10-10 | Kernforschungsanlage Julich, Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Reclamation treatment of red mud |
SU1281521A1 (ru) * | 1984-10-01 | 1987-01-07 | Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина | Способ переработки боксита |
RU2183193C2 (ru) * | 1999-10-11 | 2002-06-10 | Открытое акционерное общество "Алюминий Казахстана" | Способ переработки на глинозем низкокачественного боксита |
WO2013104059A1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-07-18 | Orbite Aluminae Inc. | Processes for treating red mud |
RU2561417C2 (ru) * | 2013-11-07 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ извлечения оксида алюминия из красного шлама |
-
2018
- 2018-09-13 RU RU2018132613A patent/RU2687470C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4119698A (en) * | 1976-11-26 | 1978-10-10 | Kernforschungsanlage Julich, Gesellschaft Mit Beschrankter Haftung | Reclamation treatment of red mud |
SU1281521A1 (ru) * | 1984-10-01 | 1987-01-07 | Казахский политехнический институт им.В.И.Ленина | Способ переработки боксита |
RU2183193C2 (ru) * | 1999-10-11 | 2002-06-10 | Открытое акционерное общество "Алюминий Казахстана" | Способ переработки на глинозем низкокачественного боксита |
WO2013104059A1 (en) * | 2012-01-10 | 2013-07-18 | Orbite Aluminae Inc. | Processes for treating red mud |
RU2561417C2 (ru) * | 2013-11-07 | 2015-08-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Способ извлечения оксида алюминия из красного шлама |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102583409B (zh) | 一种利用高铝粉煤灰生产莫来石和硅酸钙的方法 | |
RU2554136C2 (ru) | Способ получения глинозема | |
Pan et al. | Pre-desilication and digestion of gibbsitic bauxite with lime in sodium aluminate liquor | |
CN106145164B (zh) | 从锂云母中制备碳酸锂的方法 | |
CN104649304B (zh) | 一种碱法提铝及获得脱碱赤泥的方法以及获得的脱碱赤泥及其应用 | |
CN109824072A (zh) | 利用工业废渣制备氧化铝的方法 | |
CN106044784B (zh) | 一种利用粉煤灰生产高纯度二氧化硅的方法 | |
US4915930A (en) | Process for producing aluminum hydroxide of improved whiteness | |
RU2683149C1 (ru) | Способ получения магнетита | |
RU2687470C1 (ru) | Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства | |
US4033778A (en) | Process for making magnesia | |
RU2561417C2 (ru) | Способ извлечения оксида алюминия из красного шлама | |
CN103408050A (zh) | 一种煤矸石中高效提取铝铁钛的方法 | |
RU2494965C1 (ru) | Способ переработки бокситов на глинозем | |
RU2643675C1 (ru) | Способ переработки отработанной теплоизоляционной футеровки алюминиевого электролизера | |
US2604379A (en) | Alumina extraction | |
CN105692666B (zh) | 一种高铝粉煤灰提取氧化铝的方法 | |
RU2198842C2 (ru) | Способ получения оксида магния | |
RU2711198C1 (ru) | Способ переработки бокситов на глинозем | |
RU2613983C1 (ru) | Способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов | |
WO2009063482A2 (en) | Extraction of alumina | |
RU2609478C1 (ru) | Способ переработки отработанной футеровки алюминиевого электролизёра | |
RU2750429C1 (ru) | Способ получения магнетита | |
RU2707223C1 (ru) | Способ переработки бокситов | |
RU2700071C1 (ru) | Способ получения железосодержащих пигментов |