RU2755789C1 - Состав шихты для производства глинозёма - Google Patents
Состав шихты для производства глинозёма Download PDFInfo
- Publication number
- RU2755789C1 RU2755789C1 RU2021104305A RU2021104305A RU2755789C1 RU 2755789 C1 RU2755789 C1 RU 2755789C1 RU 2021104305 A RU2021104305 A RU 2021104305A RU 2021104305 A RU2021104305 A RU 2021104305A RU 2755789 C1 RU2755789 C1 RU 2755789C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- composition
- charge
- carbon
- alumina
- amount
- Prior art date
Links
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims abstract description 75
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 41
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N kaolin Chemical compound O.O.O=[Al]O[Si](=O)O[Si](=O)O[Al]=O NLYAJNPCOHFWQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims abstract description 19
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 19
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 17
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 37
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 23
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 22
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 abstract description 12
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 3
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 40
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 31
- 239000013074 reference sample Substances 0.000 description 25
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 16
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 14
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 14
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 13
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 13
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 11
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 9
- 239000003610 charcoal Substances 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011398 Portland cement Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 6
- 229910052622 kaolinite Inorganic materials 0.000 description 6
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 5
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 3
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 238000004876 x-ray fluorescence Methods 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O HNPSIPDUKPIQMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 229940072033 potash Drugs 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 2
- 238000010517 secondary reaction Methods 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 241001628808 Automate Species 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 1
- 239000004484 Briquette Substances 0.000 description 1
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical group [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- -1 R 2 O Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 1
- 239000004568 cement Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013400 design of experiment Methods 0.000 description 1
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 239000013589 supplement Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
- C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
- C07F7/02—Silicon compounds
- C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
- C07F7/12—Organo silicon halides
- C07F7/16—Preparation thereof from silicon and halogenated hydrocarbons direct synthesis
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения глинозёма и попутной продукции способом спекания из высококремнистого алюминиевого сырья. Техническим результатом является рост химического извлечения Al2O3и расширение сырьевой базы глинозёмного производства за счёт использования каолиновых руд различного состава, который достигается за счёт того, что в состав шихты вводится углеродсодержащий компонент в количестве, обеспечивающем наилучшие условия формирования фазового состава спёка, благоприятного для последующей переработки. Состав шихты для производства глинозёма включает каолиновую руду и известняк. Шихта дополнительно содержит углеродсодержащую добавку, а её состав удовлетворяет следующему содержанию сырьевых компонентов, мас. %: каолин – 68,5-72,3; известняк – 26,3-28,6; углеродсодержащая добавка 0,5-3,8, количество которой определяется экспериментально по контролируемым показателям технологического процесса. 1 табл., 25 пр.
Description
Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения глинозёма и попутной продукции способом спекания из высококремнистого алюминиевого сырья.
Известен состав шихты для переработки низкокачественных бокситов (Лайнер А.И.. Ерёмин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производство глинозёма. М.: Металлургия, 1978. С. 212-213) с кремниевым модулем (μSi) менее 6 единиц на основе насыщенной (нормальной) трёхкомпонентной смеси, обеспечивающей связывание всего кремнезёма в двухкальциевый силикат, всего количества оксида алюминия и оксида железа в алюминат и феррит натрия, т.е. в ней соблюдаются следующие молярные соотношения
CaO/SiO2 = 2,0; Na2O/Al2O3 = 1,0; Na2O/ Fe2O3 = 1,0.
При спекании руд с умеренным содержанием Fe2O3 и SiO2 насыщенная шихта обеспечивает практически полное извлечение Al2O3 и Na2O. Кроме того, при спекании нормальной шихты наблюдается широкая площадка спёкообразования, что облегчает обжиг, уменьшая опасность образования кольцевых настылей. При этом составу насыщенной шихты отвечает самый простой состав спёка.
Недостатком такой шихты, является то, что с повышением содержания кремнезёма и оксида железа заметно растут расхождения между расчётными и фактическими данными по извлечению Al2O3 и Na2O, особенно для Na2O, в том числе для вторичных реакций при выщелачивании спёка. Заметным ограничением состава такой шихты является использование в качестве исходного алюминийсодержащего сырья бокситов, отвечающих естественному соотношению водных минералов алюминия и алюмосиликатов, что ограничивает использование последних для получения глинозёма. Также неблагоприятным фактором такого состава шихты является высокий выход шлама, содержащего щелочные компоненты, что затрудняет его использование в производстве портландцемента и других строительных материалов.
Известен состав шихты (Ерёмин Н.И., Наумчик Н.Г., Казаков В.Г. Процессы и аппараты глинозёмного производства. М.: Металлургия, 1980. С. 42-43), в котором рекомендуется для получения в спеке хорошо растворимого алюмината натрия (калия) и гидролизуемого в водных растворах феррита натрия (калия), а также очень малорастворимого ортосиликата кальция при спекании бокситов и нефелинов соблюдать в шихте следующие молярные соотношения с эквивалентным замещением Na2O и K2O
R2O/(Al2O3 + Fe2O3) = 1,00 ± 0,02;
CaO/SiO2 = 2,00 ± 0,03,
где R - Na или K.
Дополнительными достоинствами такой шихты, по сравнению с ранее рассмотренным составом, является возможность переработки щелочных алюмосиликатов и применение в качестве щелочного компонента поташа или смеси соды и поташа.
Недостатком такой шихты, является то, что с повышением содержания кремнезёма и оксида железа заметно растут расхождения между расчётными и фактическими данными по извлечению Al2O3 и Na2O, особенно для Na2O, в том числе для вторичных реакций при выщелачивании спёка. Заметным ограничением состава такой шихты является использование в качестве исходного алюминийсодержащего сырья бокситов, отвечающих естественному соотношению водных минералов алюминия и алюмосиликатов, что ограничивает использование последних для получения глинозёма. Неблагоприятным фактором такого состава шихты является высокий выход шлама, содержащего щелочные компоненты, что затрудняет его использование в производстве портландцемента и других строительных материалов. Так же к перечисленным недостаткам добавляется дополнительный рост выхода шлама, при введении в состав шихты нефелина, что затрудняет утилизацию шлама, в производстве портландцемента и других строительных материалов.
Известен состав шихты для переработки низкокачественных бокситов и нефелинов способом спекания (Абрамов В.Я., Николаев И.В., Стельмакова Г.Д. Физико-химические основы комплексной переработки алюминиевого сырья (щелочные способы). М.: Металлургия, 1985. С. 250-252, 262-264), в состав которой входят оборотные шламы, образующиеся на различных стадиях технологического процесса, что позволяет частично или полностью вернуть в технологический процесс компоненты (Al2O3, R2O, CaO), обеспечивающие формирование требуемого фазового состава спёка в соответствии с ранее приведёнными молярными соотношениями.
Недостатками данного состава шихты являются ограниченное вовлечение в производство глинозёма бесщелочных алюмосиликатов и высокий выход шлама, содержащий щелочные компоненты, что затрудняет его использование в качестве компонента сырьевых смесей для производства портландцемента и других строительных материалов.
Известен состав шихты для переработки красного шлама (Ерёмин Н.И., Наумчик Н.Г., Казаков В.Г. Процессы и аппараты глинозёмного производства. М.: Металлургия, 1980. С. 49-50), которая может состоять из красного шлама, оборотной «рыжей» соды, известняка и нефелина, количество которого должно обеспечивать полное возмещение потерь каустической щёлочи в способе Байера. Заводской практикой установлено, что для обеспечения нормального прохождения шихты через вращающуюся печь и получения хороших показателей извлечения глинозёма и щелочи из шламового спека содержание феррита натрия в спеке не должно превышать 14 % (лучше 10 %). Избыток Fe2O3 против этого количества должен быть связан в ферриты кальция (50% CaO⋅Fe2O3 и 50% 2CaO⋅Fe2O3). Для снижения содержания Fe2O3 в шихте и улучшения её состава возможно удаление из красных шламов железистых песков, добавка к шихте маложелезистого алюминиевого сырья (золы, нефелина и др.) или введение в состав шихты угля для осуществления процесса спекания в восстановительной атмосфере.
В целом данная шихта применима для достаточно небольших объёмов производства глинозёма способом спекания, а красный шлам не может рассматриваться, как альтернатива природному алюминийсодержащему сырью.
Известен состав шихты для переработки щелочной алюмосиликатной породы (Лайнер А.И.. Ерёмин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производство глинозёма. М.: Металлургия, 1978. С. 315-316), рассчитанный на образование в спёке алюминатов и ферритов щелочей и щелочных кальциевых силикатов R2O⋅CaO⋅SiO2. Такая шихта состоит из щелочной алюмосиликатной породы, оборотного щелочного раствора и известняка, количество которых при заданном составе материалов удовлетворяет следующим молярным отношениям компонентов
R2O/(Al2O3 + Fe2O3 + SiO2) = 1,0;
CaO/SiO2 = 1,0.
Данная высокощелочная шихта имеет существенные достоинства, так как может быть применена для сырья с повышенным содержанием железа, а расход известняка снижается в два раза по сравнению с шихтой, рассчитанной на образование 2CaO⋅SiO2.
К недостаткам такого состава шихты для производства глинозёма способом спекания следует отнести необходимость организации дополнительного передела регенерации щелочи из шлама и грануляции шихты перед спеканием. В тоже время выход шлама сохраняется на достаточно высоком уровне и его утилизация в составе сырьевой портландцементной смеси потребует увеличенное количество известняка.
Известен состав шихты для переработки каолиновых руд путём спекания [Hijran Z oma, Abdul-Wahab A. Al-Ajeel, Ajheen H. Jumaah. Studying the Efficiency of Lime-Soda Sinter Process to Extract Alumina from Colored Kaolinite Ores Using Factorial Technique of Design of Experiments. Engineering and Technology Journal. Vol. 36, Part A, No. 5, 2018. P. 502-504], включающий каолинит, известняк и соду, количество которых в шихте для достижения наиболее высокого извлечения Al2O3 в раствор при выщелачивании твёрдого продукта спекания определяется следующими молярными соотношениями
CaO/SiO2 = 2,15; Na2O/Al2O3 = 1,2.
Данный состав шихты позволяет перерабатывать индивидуальные каолиновые руды, что обеспечивает заметное расширение сырьевой базы производства алюминия. В то же время указанный состав шихты приводит к заметным потерям щелочного компонента с отвальным шламом, а его использование в составе сырьевой портландцементной смеси осложняется наличием щелочей.
Недостатками данной шихты является возможность использования с богатой каолинитовой рудой с содержанием Al2O3 38,69 % и характеризуется относительно невысоким на уровне 80,00% извлечением целевого компонента в технологические растворы при её переработке.
Известен состав шихты для переработки каолиновых руд путём спекания (Лайнер А.И.. Ерёмин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производство глинозёма. М.: Металлургия, 1978. С. 317-319) принятый за прототип, включающий каолинит и известняк, количество которых в шихте для достижения наиболее высокого извлечения Al2O3 в раствор при выщелачивании твёрдого продукта спекания определяется следующими молярными соотношениями:
CaO/Al2O3 = 1,5-1,8;
CaO/SiO2 = 2,0.
Данный состав шихты позволяет перерабатывать индивидуальные каолинитовые руды, что обеспечивает заметное расширение сырьевой базы производства алюминия. Одновременно с этим шихта характеризуется отсутствием щелочного компонента, за счёт чего снижаются расходы, связанные с восполнением его потерь, а также обеспечивается получение малощелочных шламов, позволяющих получать на их основе высококачественные быстротвердеющие цементы марок 600-700.
Недостатком состава является относительно невысокое извлечение Al2O3 на уровне 85-86% и зависимость этого показателя от химического состава каолинитовой руды по содержания компонентов, вызывающих метастабильную устойчивость β-2CaO⋅SiO2, которая исключает или ухудшает саморассыпание спёка, что является ключевым источником недоизвлечения целевых компонентов.
Техническим результатом является получение эффективного в применении состава шихты, обеспечивающего наилучшие условия для формирования фазового состава спека, оказывающего положительное влияние на рост химического извлечения Al2O3 и расширение сырьевой базы глинозёмного производства за счёт использования каолиновых руд различного состава.
Технический результат достигается тем, что шихта дополнительно содержит углеродсодержащую добавку, при следующим соотношении компонентов, мас. %:
| каолин | 68,5 - 72,3 |
| известняк | 26,3 - 28,6 |
| углеродсодержащая добавка | 0,5 - 3,8. |
Для достижения заявленного технического результата шихта должна дополнительно содержать углеродсодержащую добавку, количество которой определяется экспериментально по контролируемым показателям технологического процесса.
Заявляемый состав шихты для производства глинозёма включает в себя следующие материалы и реагенты, в количестве, % мас.:
| - каолин | 68,5 - 72,3 |
| - известняк | 26,3 - 28,6 |
| - углеродсодержащая добавка | 0,5 - 3,8. |
Практическая реализация предлагаемого изобретения заключается в приготовлении шихты, отвечающей заявленным диапазонам составов по содержанию основных сырьевых компонентов, в результате смешения указанных компонентов в требуемом соотношении до достижения однородного химико-минералогического и гранулометрического состава шихты во всех её частях, при этом способ подготовки индивидуальных компонентов шихты, их введения в состав шихты и усреднения её состава не являются предметом данного изобретения. Оценка эффективности состава шихты выполнялась по результатам совокупности последовательно осуществляемых технологических операций, включающих приготовление шихты, её спекание, охлаждение и выщелачивание спёка, а также промывку шлама, которые проводятся в однотипных и полностью воспроизводимых условиях для соответствующих операций. Контролируемыми показателями технологического процесса являются фракционный состав спёка (средний медианный диаметр его частиц), установившийся в результате его саморассыпания, и химическое извлечение оксида алюминия при его выщелачивании.
Химический состав каолиновой руды и известняка определяли методом рентгеновской флуоресценции (XRF) с использованием последовательного рентгенофлуоресцентного спектрометра (XRF-1800, 40 кВ, 90 мА, США). Этот же метод и приборная база были использованы для установления химического состава технологических продуктов, в том числе промытого шлама после выщелачивания спека. Определение размера частиц и их распределения по крупности выполнялось методом лазерного рассеяния на анализаторе Microsizer 201C отечественного производства с диапазоном измерения линейных размеров от 0,2 до 600 мкм.
В качестве углеродсодержащей добавки применялись материалы природного и техногенного происхождения, удовлетворяющие определяющей характеристике кажущейся плотности от 0,37 до 1,50÷1,55 г/см3, например древесный угль марки А по ГОСТ 7657-84 и обожжённые аноды Волховского алюминиевого завода по ТУ 1913-001-0020092-95. Углеродистые материалы, не зависимо от их природы, добавляли в шихту в количестве от 0,5 до 3,8%,
Все компоненты шихты измельчались до крупности менее 74 мкм и затем её состав усреднялся в барабанном смесителе. Шихта усреднённого состава брикетировалась на гидравлическом прессе «LabTools» с использованием пресс-формы диаметром 30 мм и высотой 30 мм при постоянном давлении брикетирования. Как показано ранее, эти условия являются предпочтительными для проведения процесса спекания в лабораторных условиях, обеспечивая равномерную теплопередачу, достаточную прочность брикетов и условия спекообразования. Спекание брикетированных шихт выполнялось в высокотемпературных камерных печах ПВК-1,6-5 (ТЕПЛОПРИБОР) и LHT08/17 (Nabertherm) в режиме нагрева со скоростью 10 град/мин до температуры изотермической выдержки продолжительностью 1 час в диапазоне от 1250 °С до 1360 °С. По окончании изотермической выдержки спеки охлаждались до комнатной температуры в закрытом печном пространстве с последующим хранением образцов без доступа воздуха и исследованием фазового, химического и фракционного состава, а также технологическим опробованием по величине химического извлечения Al2O3 в раствор.
Выщелачивание спеков выполнялось в однотипных условиях с использованием в качестве приборной базы реакторной системы параллельного синтеза Auto-Mate II (HEL, Великобритания). При этом применялись содовые растворы с изменяемым диапазоном концентраций в пределах 40 г/л по содержанию углекислого натрия (Na2CO3), а сам процесс выщелачивания проводился при варьировании температуры в пределах 20 °С. Полученная пульпа фильтровалась под вакуумом, а осадок промывался на фильтре горячей дистиллированной водой, с его последующей сушкой при температуре 105 °С. Химическое извлечение оксида алюминия в раствор (εAl2O3) оценивалось по результатам анализа твёрдых фаз, что позволяет выполнить его расчёт по формуле
εAl2O3 = [mсп(Alсп) - mш(Alш)]/mсп(Alсп),
где: mсп и mш - соответственно масса пробы спека и шлама в результате её выщелачивания; (Alсп) и (Alш) - соответственно результаты анализа пробы спека и шлама методом XRF на содержание алюминия.
Показатели технологических испытаний известняково-каолиновых шихт по результатам реализации примеров № 1÷25 приведены в таблице:
| Пример № | Температура спекания, °С | Дозировка углеродсодержащей добавки, % | Извлечение Al2O3, % |
Прирост (убыль), извлечения, % | Тип углеродсодержащей добавки |
| Пример № 1 | 1250 | 0,0 | 36,3 | - | Древесный уголь марки А по ГОСТ 7657-84 |
| Пример № 2 | 1250 | 1,0 | 53,4 | 17,1 | |
| Пример № 3 | 1250 | 2,0 | 59,2 | 22,9 | |
| Пример № 4 | 1250 | 2,5 | 62,7 | 26,4 | |
| Пример № 5 | 1250 | 3,0 | 61,4 | 25,1 | |
| Пример № 6 | 1250 | 3,5 | 57,5 | 21,2 | |
| Пример № 7 | 1250 | 4,0 | 53,1 | 16,8 | |
| Пример № 8 | 1360 | 0,0 | 75,5 | - | |
| Пример № 9 | 1360 | 0,5 | 80,7 | 5,2 | |
| Пример № 10 | 1360 | 1,0 | 81,5 | 6,0 | |
| Пример № 11 | 1360 | 1,5 | 82,7 | 7,2 | |
| Пример № 12 | 1360 | 2,0 | 75,8 | 0,3 | |
| Пример № 13 | 1360 | 3,0 | 70,6 | -4,9 | |
| Пример № 14 | 1360 | 4,0 | 68,7 | -6,8 | |
| Пример № 15 | 1360 | 1,0 | 77,3 | 1,8 | Обожжённые аноды по ТУ 1913-001-0020092-95 |
| Пример № 16 | 1360 | 2,0 | 78,5 | 3,0 | |
| Пример № 17 | 1360 | 2,5 | 80,7 | 5,2 | |
| Пример № 18 | 1360 | 3,0 | 80,5 | 5,0 | |
| Пример № 19 | 1360 | 3,5 | 78,1 | 2,6 | |
| Пример № 20 | 1360 | 4,0 | 72,5 | -3,0 | |
| Пример № 21 | 1360 | 0,0 | 84,9 | - | Древесный уголь марки А по ГОСТ 7657-84 |
| Пример № 22 | 1360 | 1,5 | 89,0 | 4,1 | |
| Пример № 23 | 1360 | 2,5 | 86,5 | 1,6 | Обожжённые аноды по ТУ 1913-001-0020092-95 |
| Пример № 24 | 1360 | 0,0 | 89,1 | - | Древесный уголь марки А по ГОСТ 7657-84 |
| Пример № 25 | 1360 | 1,5 | 93,5 | 4,4 |
Пример № 1
Шихта приготовлена с использованием пробы каолиновой руды следующего состава, мас. %: SiO2 - 52,2; Al2O3 - 31,9; Fe2O3 - 1,4; TiO2 - 0,58; CaO - 0,59; MgO - 0,53; Na2O - 0,15; K2O - 0,15; п.п.п. - 13,0; силикатный модуль (число молей SiO2 на один моль Al2O3) - 2,78. В качестве известкового компонента для приготовления шихты использована проба природного известняка, имеющая следующий химический состав, мас. %: SiO2 - 2.01; Al2O3 - 0,41; Fe2O3 - 0,56; TiO2 - 0,58; CaO - 53,3; п.п.п. - 43,72. Количество компонентов рассчитывалось с учётом ранее установленных соотношений CaO / SiO = 2,0; CaO / Al2O3 = 1,8 и CaO / Fe2O3 = 1,0, что определяет расход известняка в количестве 265,8 г на 100 г каолиновой руды. Приготовление шихты и её последующие испытания выполнялись в соответствии с ранее описанной методикой, включая проведение операции спекания при температуре изотермической выдержки - 1250 °С. Данный состав шихты не включал углеродсодержащую добавку и был использован в качестве образца сравнения, для которого экспериментально установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 35,5 %.
Пример № 2
Пример № 2 аналогичен примеру №1, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 1 %. В качестве углеродсодержащего компонента использована проба древесного угля марки А по ГОСТ 7657-84, одной из определяющих характеристик которого является кажущуюся плотность равная 0,37 г/см3. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 54,3 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 1) - 18,8 %.
Пример № 3
Пример № 3 аналогичен примеру № 2, но дозировка углеродсодержащего компонента равна 2 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 59,7 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 1) - 24,2 %.
Пример № 4
Пример № 4 аналогичен примеру № 3, но дозировка углеродсодержащего компонента равна 2,5 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 62,8 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 1) - 27,3 %.
Пример № 5
Пример № 5 аналогичен примеру № 4, но дозировка углеродсодержащего компонента равна 3,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 60,7 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 1) - 25,2 %.
Пример № 6
Пример № 6 аналогичен примеру № 5, но дозировка углеродсодержащего компонента равна 3,5 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 58,5 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 1) - 23,0 %.
Пример № 7
Пример № 7 аналогичен примеру № 6, но дозировка углеродсодержащего компонента равна 4,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 53,9 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 1) - 18,4 %.
Пример № 8
Пример № 8 аналогичен примеру № 1, но операция спекания выполнялась при температуре изотермической выдержки - 1360 °С. При этом состав шихты не включал углеродсодержащую добавку и был использован в качестве образца сравнения, для которого экспериментально установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 75,4 %.
Пример № 9
Пример № 9 аналогичен примеру № 8, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 0,5 %. В качестве углеродсодержащего компонента использована проба древесного угля марки А по ГОСТ 7657-84. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 80,5 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 5,1 %.
Пример № 10
Пример № 10 аналогичен примеру № 9, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 1,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 81,6 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 6,2 %.
Пример № 11
Пример № 11 аналогичен примеру № 10, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 1,5 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 83,1 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 7,7 %.
Пример № 12
Пример № 12 аналогичен примеру № 11, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 2,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 75,8 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 0,4 %.
Пример № 13
Пример № 13 аналогичен примеру № 12, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 3,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 70,5 %, что даёт убыль извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - (- 4,9) %.
Пример № 14
Пример № 14 аналогичен примеру № 13, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 4,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 68,7 %, что даёт убыль извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - (- 6,7) %.
Пример № 15
Пример № 15 аналогичен примеру № 9, но в качестве углеродсодержащего компонента использована проба обожжённых анодов Волховского алюминиевого завода по ТУ 1913-001-0020092-95 с кажущейся плотностью 1,50÷1,55 г/см3, которая вводилась в количестве 1,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 77,3 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 1,9 %.
Пример № 16
Пример № 16 аналогичен примеру № 15, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 2,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 78,5 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 3,1 %.
Пример № 17
Пример № 17 аналогичен примеру № 16, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 2,5 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 80,7 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 5,3 %.
Пример № 18
Пример № 18 аналогичен примеру № 17, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 3,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 80,5 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 5,1 %.
Пример № 19
Пример № 19 аналогичен примеру № 18, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 3,5 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 78,1 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - 2,7 %.
Пример № 20
Пример № 20 аналогичен примеру № 19, но в состав шихты вводился углеродсодержащий компонент в количестве 4,0 %. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 72,3 %, что даёт убыль извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 8) - (-3,1) %.
Пример № 21
Пример № 21 аналогичен примеру № 8, но операция выщелачивания спёка выполнялась при пониженной на 20 °С температуре, а концентрация содового раствора, использованного при выщелачивании, была понижена на 40 г/л в расчёте на карбонат натрия (Na2CO3), что отличает эти условия выщелачивания от условий реализованных в примерах №1÷№20. При этом состав шихты не включал углеродсодержащую добавку и был использован в качестве образца сравнения, для которого экспериментально установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 84,9 %.
Пример № 22
Пример № 22 аналогичен примеру № 21, но в состав шихты вводилась углеродсодержащая добавка в количестве 1,5 %, в качестве которой использовали пробу древесного угля марки А по ГОСТ 7657-84, как в ряде ранее приведённых примеров. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 89,0 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 21) - 4,1 %.
Пример № 23
Пример № 23 аналогичен примеру № 22, но в состав шихты вводилась углеродсодержащая добавка в количестве 2,5 %, в качестве которой использовали пробу обожжённых анодов Волховского алюминиевого завода по ТУ 1913-001-0020092-95, как в ряде ранее приведённых примеров. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 86,5 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 21) - 1,6 %.
Пример № 24
Пример № 24 аналогичен примеру № 21, но шихта приготовлена с использованием пробы каолиновой руды следующего состава, мас. %: SiO2 - 46,77; Al2O3 - 33,74; Fe2O3 - 1,65; TiO2 - 3,22; CaO - 0,17; MgO - 0,37; Na2O - 0,44; K2O - 0,41; п.п.п. - 12,91, прочие 0,31. Количество компонентов рассчитывалось с учётом ранее установленных соотношений CaO / SiO = 2,0; CaO / Al2O3 = 1,8 и CaO / Fe2O3 = 1,0, что определяет расход известняка в количестве 247,6 г на 100 г каолиновой руды. При этом состав шихты не включал углеродсодержащую добавку и был использован в качестве образца сравнения, для которого экспериментально установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 89,1 %.
Пример № 25
Пример № 25 аналогичен примеру № 24, но в состав шихты вводилась углеродсодержащая добавка в количестве 1,5 %, в качестве которой использовали пробу древесного угля марки А по ГОСТ 7657-84, как в ряде ранее приведённых примеров. Установленная величина химического извлечения оксида алюминия составляет 93,5 %, что даёт прирост извлечения по сравнению с образцом сравнения (пример № 24) - 4,4 %.
Приведенное описание предполагаемого изобретения и примеры его реализации позволяют сделать следующие выводы:
1. В указанном диапазоне дозировок углеродсодержащей добавки 0,5 ÷ 4,0 % от массы каолина и известняка, чему соответствует содержание углеродсодержащей добавки в шихте 0,5 ÷ 3,8 %, установлен прирост извлечения оксида алюминия до 26,4 (пример № 4) по сравнению с шихтой, не включающей такую добавку.
2. Прирост извлечения оксида алюминия является функцией температуры процесса, природы и состава каолина, а также природы и содержания углеродсодержащей добавки в шихте, что обеспечивает возможность извлечения до 93,5 % оксида алюминия, величина которого значительно превосходит ранее достигнутые показатели при переработке каолинового сырья способом спекания.
Claims (2)
- Состав шихты для производства глинозёма, включающий каолиновую руду и известняк, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит углеродсодержащую добавку при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
каолин 68,5–72,3 известняк 26,3–28,6 углеродсодержащая добавка 0,5–3,8
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104305A RU2755789C1 (ru) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Состав шихты для производства глинозёма |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2021104305A RU2755789C1 (ru) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Состав шихты для производства глинозёма |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2755789C1 true RU2755789C1 (ru) | 2021-09-21 |
Family
ID=77851962
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2021104305A RU2755789C1 (ru) | 2021-02-19 | 2021-02-19 | Состав шихты для производства глинозёма |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2755789C1 (ru) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU684856A1 (ru) * | 1978-04-17 | 1997-01-10 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и проектный институт механической обработки полезных ископаемых | Способ приготовления шихты, состоящей из глинозем содержащего сырья, известняка и содового раствора |
| RU2147565C1 (ru) * | 1998-10-02 | 2000-04-20 | ОАО "Боровичский комбинат огнеупоров" | Способ изготовления антиоксиданта |
| RU2226174C1 (ru) * | 2002-12-30 | 2004-03-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Способ получения глинозема из боксита |
| RU2555741C1 (ru) * | 2014-01-20 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Шихта для получения тарного стекла |
| CN106745124B (zh) * | 2016-12-08 | 2018-07-03 | 湖南先导电子陶瓷科技产业园发展有限公司 | 一种从煤系高岭土中制取氢氧化铝和混凝土掺合料的工艺 |
-
2021
- 2021-02-19 RU RU2021104305A patent/RU2755789C1/ru active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU684856A1 (ru) * | 1978-04-17 | 1997-01-10 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности и проектный институт механической обработки полезных ископаемых | Способ приготовления шихты, состоящей из глинозем содержащего сырья, известняка и содового раствора |
| RU2147565C1 (ru) * | 1998-10-02 | 2000-04-20 | ОАО "Боровичский комбинат огнеупоров" | Способ изготовления антиоксиданта |
| RU2226174C1 (ru) * | 2002-12-30 | 2004-03-27 | Открытое акционерное общество "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" | Способ получения глинозема из боксита |
| RU2555741C1 (ru) * | 2014-01-20 | 2015-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет | Шихта для получения тарного стекла |
| CN106745124B (zh) * | 2016-12-08 | 2018-07-03 | 湖南先导电子陶瓷科技产业园发展有限公司 | 一种从煤系高岭土中制取氢氧化铝和混凝土掺合料的工艺 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Liner A.I., Eremin N.I., Liner Yu.A., Pevzner I.Z. Alumina Production, 2nd ed. Moscow: Metallurgy, 1978.344 p .; p. 317-319. * |
| Лайнер А.И., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. "Производство глинозема", 2-е изд. М.: Металлургия, 1978. 344 с.; с.317-319. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102107895B (zh) | 一种处理含铝原料的改良碱石灰烧结的方法 | |
| Abi | Effect of borogypsum on brick properties | |
| US8852339B2 (en) | Industrial process for the production of a clinker with a high content of belite | |
| UA112149C2 (uk) | Спосіб одержання магнійсилікат-беліт-кальційалюмінатного цементу | |
| US20220250923A1 (en) | Process of obtaining powdered sodium silicate from sand tailings originated from the iron ore concentration process | |
| Skalamprinos et al. | The synthesis and hydration of ternesite, Ca5 (SiO4) 2SO4 | |
| CN100369846C (zh) | 一种镁钙熟料的制备方法 | |
| CN111302678A (zh) | 一种原位氧化改性钢渣及其制备方法和应用 | |
| CN108892401A (zh) | 一种磷石膏煅烧贝利特硫铝酸盐水泥熟料的方法及水泥熟料 | |
| CN113860783B (zh) | 一种赤泥基水泥混凝土后期强度增强胶凝材料的制备方法及其应用 | |
| Skripnikova et al. | Anorthite-based building ceramics | |
| RU2755789C1 (ru) | Состав шихты для производства глинозёма | |
| CN111747665B (zh) | 一种添加拜耳法赤泥的成品水泥制作工艺 | |
| CN103130257A (zh) | 一种改进的生产氧化铝的方法 | |
| Bhattacharyya et al. | Effect of titania on fired characteristics of triaxial porcelain | |
| EP0033243B1 (en) | Method of making clayware | |
| Fomina et al. | Development of Alumina Production Technology by sintering of TPP Waste | |
| CN106495173A (zh) | 一种用硅质废弃物和电石渣微波加热生产雪硅钙石的方法 | |
| Eldeeb et al. | Factors affecting on the extraction of alumina from kaolin ore using lime-sinter process | |
| RU2340559C1 (ru) | Способ переработки нефелиновых руд и концентратов | |
| RU2165888C1 (ru) | Способ получения глинозема из нефелинового сырья | |
| RU2232716C1 (ru) | Способ переработки бокситов на глинозем | |
| RU2751029C1 (ru) | Способ получения жаростойкой бетонной смеси и изделий на ее основе | |
| RU2752198C1 (ru) | Способ получения теплоизоляционного материала | |
| RU2707223C1 (ru) | Способ переработки бокситов |