RU2775011C1 - Безотходная переработка бокситов и красного шлама - Google Patents
Безотходная переработка бокситов и красного шлама Download PDFInfo
- Publication number
- RU2775011C1 RU2775011C1 RU2021124717A RU2021124717A RU2775011C1 RU 2775011 C1 RU2775011 C1 RU 2775011C1 RU 2021124717 A RU2021124717 A RU 2021124717A RU 2021124717 A RU2021124717 A RU 2021124717A RU 2775011 C1 RU2775011 C1 RU 2775011C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- pulp
- bauxite
- red mud
- separation
- alumina
- Prior art date
Links
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 239000010802 sludge Substances 0.000 title claims abstract description 11
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims abstract description 14
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000005188 flotation Methods 0.000 claims abstract description 10
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims abstract description 9
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N Silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 150000003385 sodium Chemical group 0.000 claims abstract description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims abstract 2
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 15
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims description 4
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J aluminum;tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 3
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000015450 Tilia cordata Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims description 2
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000008394 flocculating agent Substances 0.000 claims description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 239000008235 industrial water Substances 0.000 claims description 2
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims description 2
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims description 2
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K Aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 claims 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 7
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 5
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N Iron(II,III) oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N Iron(III) oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 description 3
- 229910000460 iron oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 3
- 238000002525 ultrasonication Methods 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004131 Bayer process Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N Sodium aluminate Chemical compound [Na+].O=[Al-]=O IYJYQHRNMMNLRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N TiO Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 2
- 230000003009 desulfurizing Effects 0.000 description 2
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N pyrite Chemical compound [Fe+2].[S-][S-] NIFIFKQPDTWWGU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001929 titanium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L Carbonate dianion Chemical compound [O-]C([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial Effects 0.000 description 1
- 229910001593 boehmite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012320 chlorinating reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000000701 coagulant Substances 0.000 description 1
- 230000001112 coagulant Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000032798 delamination Effects 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N dioxosilane;oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O.O=[Al]O[Al]=O KZHJGOXRZJKJNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- UHUWQCGPGPPDDT-UHFFFAOYSA-N greigite Chemical compound [S-2].[S-2].[S-2].[S-2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3] UHUWQCGPGPPDDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052960 marcasite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000009856 non-ferrous metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000009376 nuclear reprocessing Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 229910052683 pyrite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011028 pyrite Substances 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000000365 skull melting Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к производству глинозема из бокситовых руд. Предложена классическая переработка бокситов по способу Байера, в которой после мокрого измельчения осуществляют обработку пульпы ультразвуком, обратную и прямую флотацию с отделением серы и кремнезема из пульпы. При этом отделенный красный шлам подвергают противоточной промывке, мокрой магнитной сепарации для отделения части железного концентрата, отжиму, сушке, отжигу, сухой магнитной сепарации с отделением второй части железного концентрата и направляют на процесс холодного гидрохимического разложения содержащегося в нем гидроалюмосиликата натрия с получением геля кремниевой кислоты и остаточного шлама. Остаточный шлам направляют на повторную переработку на этап мокрого измельчения боксита. При этом дополнительно осуществляют сбор осадков, содержащих соединения титана, хрома, кальция, фосфора и редкоземельные элементы на нагревающих трубках и стенках подогревателей пульпы и греющих автоклавов. Обеспечивается переработка бокситов с высоким содержанием кремнезема, увеличение выхода глинозема. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
1. Область техники
2. Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, преимущественно, к технологии производства глинозёма из бокситов, а также переработки отходов производства глинозёма – красных шламов.
3. Предшествующий уровень техники
При получении сырья из руд бокситов для выплавки алюминия в горнорудной промышленности используются преимущественно 2 способа: способ Байера и способ спекания. В настоящее время более 95 % глинозёма получают способом Байера.
Способ Байера был разработан в 1895-1898 гг. и имеет следующие недостатки:
- низкий процент извлечения глинозёма из руды, значительная часть остаётся не извлеченной в породе и в виде продукта процесса обескремнивания – гидроалюмосиликата натрия в отходах;
- низкий процент извлечения глинозёма из руды, значительная часть остаётся не извлеченной в породе и в виде продукта процесса обескремнивания – гидроалюмосиликата натрия в отходах;
- большое количество примесей (1-2%) в получаемом глинозёме, усложняющих электролиз и удорожающих получение чистого алюминия;
- способ исключает добычу других химических элементов (железо, титан, калий, магний и пр.) или сырья для их производства, полезные элементы складируется в отвал;
- накапливается большое количество отходов в виде красного шлама, ввиду высокой дисперсности и остаточной щелочности в нём представляющее экологическую опасность. В расчете на каждую произведенную тонну глинозёма, в зависимости от качества используемого боксита, получаются от 1 до 3 тонн отходов переработки боксита как неизбежной сопровождающей породы.
Существует множество разработок и патентов, имеющих целью снизить или убрать указанные недостатки способа Байера, наиболее значимыми, относящимися к описываемому изобретению следует указать следующие:
2.1 – Изобретение № EA199900481 от 22.10.2001, авторы Холлитт Майкл Джон, Крисп Энтони Джон, Стэйкер Уоррен Скотт, Ро Джерард Маркус, Родда Даррен Пол, «Способ удаления кремнезёма из пульпы осаждением алюмосиликата». Используется оптимизированный способ осаждения гидроалюмосиликата натрия. В процессе теряется значительная часть глинозёма.
2.2 - Изобретение № ЕА2862 от 31.10.2002, авторы Холлитт Майкл Джон, Грокотт Стефен, Кислер Джон Питер, Биби Колин Джон, «СПОСОБ ОБРАБОТКИ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ (ВАРИАНТЫ), СПОСОБ БАЙЕРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПОСОБА ОБРАБОТКИ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ И СЫРЬЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ, ОБРАБОТАННОЕ ЭТИМ СПОСОБОМ», изобретение относится к улучшению бёмитных бокситов, используемых при получении глинозёма и химических веществ на основе оксида алюминия, очищение от примесей - оксалата и карбоната. Изобретение имеет целью улучшение качества сырья для производства глинозёма.
2.3 - Изобретение № RU2181695 от 27.04.2002, авторы Майер А.А., Лапин А.А., Тихонов Н.Н, Паромова И.В., Матукайтис А.А. «СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТОВ НА ГЛИНОЗЁМ», способ переработки бокситов на глинозём по параллельной схеме Байер-спекание. Изобретение позволяет изменить схему Байера в сторону её усложнения, снизить расход топлива, щелочей, повысить извлечение глинозёма. Проблемы отходов остаются.
2.4 - Изобретение № RU2422212, авторы ЧЕН Ксиангкинг, ЛИ Вангксинг, ЙИН Жонглин, ЙАН Вейжен, МА Джунвеи, КСУ Ксиангбин, ЧЕН Жию «СПОСОБ ФЛОТАЦИИ ДЛЯ ДЕСУЛЬФУРИЗАЦИИ И ОБЕСКРЕМНИВАНИЯ БОКСИТОВ». Использованы, в начале обратная флотация для десульфуризации, затем прямая для обескремнивания, но без ультразвука. Способ, описанный в этом изобретении, можно использовать в процессе флотации в описываемом изобретении.
2.5 - Изобретение № от RU2634106, авторы Селиверстов Вячеслав Константинович, Плаксин Олег Николаевич, Орлов Игорь Юрьевич, Шлесберг Леопольд Семенович, Царев Владимир Викторович, Титов Дмитрий Петрович, Титов Петр Алексеевич, Постыляков Валерий Михайлович, Данилин Владимир Александрович, Ершов Александр Алексеевич, Айрих Йоханн Александрович, Помшар Карл, Улько Борис Николаевич, Жуков Александр Григорьевич, Морозов Евгений Борисович «СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНОГО ШЛАМА». Красный шлам измельчают и разделяют с помощью магнитной сепарации на магнитную и немагнитную фракции. Перед измельчением красные шламы смешивают с активированной магнитным полем водой до состояния пульпы. Для измельчения шлама формируют поток пульпы и пропускают его через «кипящий слой» ферромагнетиков, на который воздействуют вращающимся магнитным полем. Частоту вращения магнитного поля изменяют до появления в потоке пульпы кавитации при резонансе колебаний ферромагнетиков с собственными колебаниями частиц пульпы в диапазоне частот 14-25 кГц с разрушением твердых фракций пульпы на составляющие мелкодисперсные элементы. После этого их отправляют на магнитную сепарацию для разделения на виды, а воду отводят для последующего цикла. Техническим результатом является переработка шлама с наименьшим энергопотреблением. В изобретении отражен только вывод оксидов железа из красного шлама. Остальные элементы и соединения остаются. Проблема отходов и их экологической опасности не решена.
2.6 - Изобретение № RU2479648 от 16.05.2013, авторы ГОЛУБЕВ Анатолий Анатольевич, ГУДИМ Юрий Александрович «СПОСОБ ПИРОМЕТАЛЛУГРИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНЫХ ШЛАМОВ». Изобретение представляет собой одностадийную переработку красного шлама путём его плавления в гарнисажном плавильном агрегате и раздельным выводом метала и шлака. Недостатки – высокая энергоёмкость процесса, результирующий метал очень низкого качества из-за большого количества примесей и требует дополнительной очистки. Переработка шлаков не раскрыта.
2.7 - Изобретение № RU2711198 от 15.01.2020, авторы Логинова Ирина Викторовна, Логинов Юрий Николаевич, Чайкин Леонид Иванович «СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТОВ НА ГЛИНОЗЁМ». Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является извлечение соединений редкоземельных элементов из пыли электрофильтров в параллельной схеме Байер-спекание для переработки бокситового сырья. Задача решается частично, редкоземельные и прочие элементы остаются в красном шламе.
2.8 – Изобретение № EA201201044 от 22.08.2012, автор Вельтер Александер «СПОСОБ ХОЛОДНОГО ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ГИДРОАЛЮМОСИЛИКАТА НАТРИЯ». Переработка гидроалюмосиликата натрия в схеме Байера без его вывода в шлам и с получением геля кремниевой кислоты и железорудного концентрата, либо переработка красного шлама. При производстве глинозёма щелочным гидрохимическим способом диоксид кремния, содержащийся в перерабатываемой руде, связывается в не растворимый в щелочных средах гидроалюмосиликат натрия. При переработке красного шлама изобретение обеспечивает гидрохимическое разложение кристаллического гидроалюмосиликата натрия с получением алюмината натрия, геля кремниевой кислоты и железорудного продукта. Алюминат натрия возвращают в технологический процесс получения глинозёма, а гель кремниевой кислоты - товарный продукт, железорудный концентрат - далее в переработку. Данное изобретение может быть использовано в качестве этапа обескремнивания при переработке красного шлама в описываемом изобретении.
2.9 - Изобретение № RU2641527 от 18.01.2018 «СПОСОБ ИЗМЕЛЬЧЕНИЯ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ». Обработка сырья происходит до механического размола, для активации поверхностно-активных веществ. В описываемом изобретении обработка ультразвуком происходит значительно меньше по времени, недостаточным для раскрытия сырья, до механического помола для получения более мелкого помола, чем это возможно при механическом помоле и для активации поверхностно-активных веществ. Способ добавляет проблему остатков поверхностно-активных веществ в сырье.
Наиболее близки к описываемому изобретению по замкнутому циклу и безотходной технологии:
2.10 - Изобретение № RU2111059 от 20.05.1998, авторы Кирпищиков С.П., Топчаев В.П., Арсеньев В.А., Гурова Л.К., Гусев С.С., Улитенко К.Я., «КОМБИНИРОВАННЫЙ БЕЗОТХОДНЫЙ СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТОВ». Раскрыто бактерицидное отделение кремнезёма из пульпы, радиометрическая сепарация пульпы. В изобретении допускается переработка красных шламов. Отделение железа, титана, серы и пр. не раскрыто. Используются дорогостоящие способы, не позволяющие избавиться от отходов, следовательно, схема не замкнута.
2.11 - Изобретение № WO2020242347 от 03.12.2020, авторы АЙРИХ Йоханн, ВЕЛЬМАНН Витали, УЛЬКО БОРИС НИКОЛАЕВИЧ, «СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТОВ». Изобретение, в сущности, представляет собой тонкодисперсный размол руды, разделение пульпы в гидроциклонах в среде инертных газов и магнитная сепарация для выделения соединений железа. Авторы указывают - недостатком известного способа является сложная структура образования нескольких видов энергий, требующая различные технических устройств для их получения, причём перечисленные энергии - механические, магнитные и волновые воздействуют по отдельности, в связи с этим реализация данного способа характеризуется технической сложностью. Кроме того, в результате разделения получаются смеси однородные по массовым показателям, но не по химическому составу. Технический результат – получение глинозёма, титана, и пр. элементов без отходов не достигнут.
4. Раскрытие изобретения
5. Сущностью изобретения, по сравнению с предшествующим уровнем техники, является способ переработки руд бокситов или отходов переработки бокситов по классической схеме Байера – красных шламов, в замкнутом цикле. Перевод на замкнутый цикл переработки становится возможен с добавлением этапов: прямой и обратной флотации пульпы, обработки пульпы ультразвуком, отжима и отжига красного шлама, магнитного обогащения красного шлама, сбора осадков, содержащих соединения титана, хрома, кальция, фосфора и редкоземельные элементы на нагревательных элементах и стенках системы подогревателей или греющих автоклавов, холодного гидрохимического разложения гидроалюмосиликата натрия. Способ, описываемый в изобретении, позволяет перерабатывать руды бокситов с высоким содержанием кремнезёма, получать дополнительно до 40% глинозёма, концентраты железа, оксида титана, калия, магния, геля кремниевой кислоты, редкоземельных элементов – ванадия, галлия, скандия и пр.
Способ позволяет использовать для переработки красных шламов имеющуюся аппаратуру обогатительной фабрики и является менее затратным по сравнению с пирометалургическими способами, способами с использованием выщелачивания серной либо соляной кислотой, либо обработкой красных шламов хлорирующими реагентами.
6. Целью изобретения являются
7. Преодоление указанных выше недостатков, создание безотходной технологии переработки руд бокситов и отходов производства глинозёмов – красных шламов.
8. Это достигается тем, что
9. В способ Байера добавляются следующие этапы:
- Обработка ультразвуком пульпы после мокрого размола, т.к. механические способы измельчения достигают предела и руда не достигает полного раскрытия. Процесс диспергации пульпы при обработке ультразвуком происходит вследствие огромных давлений и температур, возникающих при волновых и кавитационных процессах, а также соударения частиц пульпы. Особенно ценно отслоение от металлов и оксидов металлов различных оксидных плёнок, расщепление мелких частиц пульпы по границам разности плотности и массы. Более тонкий размол при обработке ультразвуком доводит растворимость кварца содержащегося в руде боксита до 100% в щелочном растворе. Происходит более полная эмульгация флоагентов и снижение их потребления. Известь, добавляемую при мокром помоле для улучшения вскрываемости породы, можно не добавлять.
- Обработка ультразвуком пульпы может быть использована для интенсификации процесса на стадии выщелачивания пульпы в автоклавах для лучшей диспергации пульпы и более полного извлечения глинозёма из-за лучшей адсорбции соды. Длительность процесса выщелачивания и количество реакционных автоклавов может быть сокращено.
- Флотация помолотой руды для отделения кремнезёма и серы после помола и обработки ультразвуком. Кремнийсодержащая фаза в боксите в процессе производства глинозёма по способу Байера может преобразоваться в гидроалюмосиликат натрия, то есть наличие одного килограмма оксида кремния в минерале может вызвать потерю одного килограмма глинозёма в красном шламе и приводить к потере щелочи в количестве 0,6 килограмма. В результате вывода кремнезёма при прямой флотации меньше теряется глинозём на образование гидроалюмосиликата натрия и вывода последнего в красный шлам. Достигается меньшее зарастание гидроалюмосиликатной накипью трубок подогревателей, через которые пульпа проходит в автоклавы.
Содержание серы в бокситовой руде серьезно влияет на устойчивость процесса при производстве глинозёма при использовании способа Байера. В результате чего, на взаимодействие с пиритом, марказитом и грейгитом расходуется NaOH. Кроме того, S2- и SO4 2- действуют в качестве диспергирующей добавки, поэтому железо переходит в раствор в коллоидной форме, что влияет на характеристики осаждения красного шлама и влечет за собой помутнение верхнего продукта и снижает извлечение соединений железа при магнитной сепарации.
- Сбор сырья для получения титана, хрома, кальция, фосфора, редкоземельных металлов с нагревательных элементов и стенок системы подогревателей или греющих автоклавов. В этом случае можно исключить систему подогревателей и нагревать пульпу сразу до 230-240 градусов Цельсия в греющих автоклавах. При высоком содержании шамозита в руде следует снизить температуру до 228-230 градусов Цельсия для снижения перехода растворимых соединений железа в алюминатный раствор. На этапе флотации пульпы существенно сокращается содержание кремнезёма и серы, поэтому на греющих элементах снижается осаждение гидроалюмосиликата натрия и интенсифицируется процесс выделения осадков, содержащих соединения титана, хрома, кальция, фосфора. Медные трубки рекомендуется делать квадратными в сечении, либо делать греющие поверхности, для облегчения механической очистки от накипи. То, что не очищается, либо въедается (диффузия) в металл трубок и стен, либо трубки деформированы - отправляется на переработку электролизом. Трубки, обросшие накипью, требуется периодически менять, не прерывая поточного процесса нагрева пульпы.
- Магнитная сепарация красного шлама после противоточной промывки. Проводится в два этапа: мокрая магнитная сепарация и сухая магнитная сепарация. При мокрой сепарации извлекается часть железного концентрата. При сухой сепарации (после отжига красного шлама в восстановительной атмосфере при сжигании топлива, с использованием оксида углерода и водорода в качестве восстановителя, цель которого - перевод оксида железа Fe2O3 в магнитный оксид Fe3O4, магнетит) – вторая часть железного концентрата, переведённого в магнетит.
- После мокрой магнитной сепарации рекомендуется проводить отжим оставшегося тонкодисперсного красного шлама на центрифугах непрерывного действия либо ленточных пресс-фильтрах, для удаления избытков щёлочи и промводы для их возвращения в технологический процесс. При этом снижается количество влаги в шламе и снижаются расходы на её отжиге. Длительный этап осаждения тонкодисперсного красного шлама с использованием коагулянтов и/или флокулянтов, которые обеспечивают укрупнение мелких частиц с образованием более крупных агрегатов, исключается из схемы переработки.
- Оставшееся незначительное количество шлама с не извлеченными элементами направляют на повторную переработку на этапе мокрого размола руды боксита либо, вместе с собранными осадками с нагревательных элементов, на извлечение оксида титана, калия, магния, редкоземельных элементов – ванадия, галлия, скандия и пр.
- При переработке красного шлама и остаточного шлама, перед возвратом в переработку, необходимо проводить процесс холодного гидрохимического разложения гидроалюмосиликата натрия и выведения геля кремниевой кислоты из процесса переработки.
Дополнительные этапы обработки в способе усложняют и удорожают весь процесс переработки бокситовых руд или красных шламов, но даёт значительные преимущества в виде:
- увеличения выхода глинозёма – на 20-40% в зависимости от состава боксита, получение до 15% глинозёма из красного шлама,
- получение значительных объёмов высококачественных железорудных концентратов с содержанием оксидов железа 65-90%,
- получением геля кремниевой кислоты, концентратов для извлечения титана, хрома, калия, магния, кальция, фосфора и редкоземельных металлов – ванадия, галлия, скандия и пр.,
- снижением затрат на переработку отходов и рекультивацию земель.
10. Краткое описание схем
Технологический способ, отраженный на Фиг. 1, показывает дополнительные этапы безотходной переработки бокситов в измененной схеме Байера. Узорной заливкой черным цветом и надписями увеличенного размера показаны новые элементы схемы по описываемому изобретению.
Технологический способ, отраженный на Фиг. 2, показывает процесс безотходной переработки отходов получения глинозёма по способу Байера - красных шламов. Узорной заливкой черным цветом и надписями увеличенного размера показаны новые элементы схемы по описываемому изобретению.
Технологические способы на Фиг. 1 и Фиг. 2 представлены для наглядности раздельно и различаются по типу сырья – бокситы и красный шлам. Они могут быть совмещены в одну технологическую схему на обогатительной фабрике.
Claims (4)
1. Способ переработки бокситовых руд, включающий мокрое измельчение руд бокситов, добавление в измельченную пульпу оборотного раствора с NaOH и извести, выдержку пульпы, ее подогрев в подогревателях, выщелачивание в автоклавах, разбавление выщелоченной пульпы промводой, сгущение пульпы и отделение красного шлама с использованием флокулянтов, контрольную фильтрацию полученного алюминатного раствора, декомпозицию алюминатного раствора с использованием затравочного гидроксида алюминия, сгущение пульпы гидроксида алюминия, фильтрацию гидроксида алюминия, противоточную промывку гидроксида алюминия, кальцинацию с получением глинозёма, отличающийся тем, что после мокрого измельчения осуществляют обработку пульпы ультразвуком, обратную и прямую флотацию с отделением серы и кремнезема из пульпы, при этом отделенный красный шлам подвергают противоточной промывке, мокрой магнитной сепарации для отделения части железного концентрата, отжиму, сушке, отжигу, сухой магнитной сепарации с отделением второй части железного концентрата и направляют на процесс холодного гидрохимического разложения содержащегося в нем гидроалюмосиликата натрия с получением геля кремниевой кислоты и остаточного шлама направляемого в повторную переработку на этап мокрого измельчения боксита, при этом дополнительно осуществляют сбор осадков, содержащих соединения титана, хрома, кальция, фосфора и редкоземельные элементы на нагревающих трубках и стенках подогревателей пульпы и греющих автоклавов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что на этап мокрого измельчения боксита совместно с остаточным красным шламом направляют красный шлам из отходов производства глинозема, подвергнутого холодному гидрохимическому разложению.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что промытый красный шлам после мокрой магнитной сепарации подвергают отжиму на центрифугах непрерывного действия или ленточных пресс-фильтрах.
4. Способ по п. 1, отличающаийся тем, что перед сухой магнитной сепарацией красный шлам подвергают отжигу в восстановительной атмосфере при сжигании топлива с использованием оксида углерода и/или водорода в качестве восстановителя.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/RU2022/050177 WO2023022622A1 (ru) | 2021-08-20 | 2022-06-05 | Безотходная переработка руд бокситов и красного шлама |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2775011C1 true RU2775011C1 (ru) | 2022-06-27 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803472C1 (ru) * | 2023-03-22 | 2023-09-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский и проектный институт "Технологии обогащения минерального сырья" | Способ переработки красных шламов глиноземного производства |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU430060A1 (ru) * | 1971-09-08 | 1974-05-30 | Н. Н. Хавский, А. И. Лайнер, И. Певзнер, Ю. Р. Смирнов, | Способ обескремнивания алюминатнб1храстворов |
| SU479492A1 (ru) * | 1972-05-15 | 1975-08-05 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Минерального Сырья "Вимс" | Способ обогащени высокодисперсного сырь |
| DE102012001945A1 (de) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | Bernd Kunze | Verfahren zur Verarbeitung aluminiumhaltiger Rohstoffe |
| WO2014030821A1 (ko) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | Jeong Woo Chang | 초음파를 이용한 레드머드로부터의 금속이온 추출 방법 |
| RU2711198C1 (ru) * | 2019-02-25 | 2020-01-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ переработки бокситов на глинозем |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU430060A1 (ru) * | 1971-09-08 | 1974-05-30 | Н. Н. Хавский, А. И. Лайнер, И. Певзнер, Ю. Р. Смирнов, | Способ обескремнивания алюминатнб1храстворов |
| SU479492A1 (ru) * | 1972-05-15 | 1975-08-05 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт Минерального Сырья "Вимс" | Способ обогащени высокодисперсного сырь |
| DE102012001945A1 (de) * | 2012-02-02 | 2013-08-08 | Bernd Kunze | Verfahren zur Verarbeitung aluminiumhaltiger Rohstoffe |
| WO2014030821A1 (ko) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | Jeong Woo Chang | 초음파를 이용한 레드머드로부터의 금속이온 추출 방법 |
| RU2711198C1 (ru) * | 2019-02-25 | 2020-01-15 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" | Способ переработки бокситов на глинозем |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2803472C1 (ru) * | 2023-03-22 | 2023-09-13 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-исследовательский и проектный институт "Технологии обогащения минерального сырья" | Способ переработки красных шламов глиноземного производства |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Das et al. | Production of η-alumina from waste aluminium dross | |
| JP7350754B2 (ja) | リチウム・スラグからバリューを抽出するプロセス | |
| RU2644169C1 (ru) | Способ рекуперации щелочи и алюминия во время обработки получаемого в процессе байера красного шлама с применением технологии известкования и карбонизации | |
| Bahri et al. | Selective separation of gallium from zinc using flotation: Effect of solution pH value and the separation mechanism | |
| CN109790045B (zh) | 冶炼级氧化铝生产方法(实施方式) | |
| US10815549B2 (en) | Method for the purification of alumina | |
| CA3149664A1 (en) | Production of fine grain magnesium oxide and fibrous amorphous silica from serpentinite mine tailings | |
| RU2775011C1 (ru) | Безотходная переработка бокситов и красного шлама | |
| Xie et al. | Direct calcification–carbonation method for processing of Bayer process red mud | |
| Li et al. | Innovative technology for preparation of high-purity silica from vein quartz ore through S-HGMS coupling acid leaching process | |
| US3198622A (en) | Chemical-physical treatment of ores, and/or ore residues | |
| NO317932B1 (no) | Kvalitetsforbedring av titanholdige materialer | |
| WO2023022622A1 (ru) | Безотходная переработка руд бокситов и красного шлама | |
| CN115301716B (zh) | 赤泥、粉煤灰、钢渣、煤矸石固废资源化综合利用工艺 | |
| US2417101A (en) | Titaniferous magnetite treatment | |
| CN102220498A (zh) | 精细钒渣的制备方法 | |
| CN108751139A (zh) | 一种磷石膏、赤泥与高硫铝土矿的综合利用工艺 | |
| CN114229890A (zh) | 一种利用磁选在煤矸石中提取铁钛的方法 | |
| CN116981784A (zh) | 从铝土矿残渣中回收材料的方法、用于加热采矿产品的微波反应器和加热采矿产品的方法 | |
| Lu et al. | Efficient Recycling of High-grade Concentrate Powders from Feldspar Slime Using Mechanochemically Assisted Acid Leaching | |
| Shoppert et al. | Obtaining of pigment-quality magnetite from sintering process red mud | |
| RU2196183C2 (ru) | Способ переработки марганцевых руд | |
| CN111620343B (zh) | 一种低品位含氟含硅废矿渣干法制备回收功能性超纯纳米二氧化硅生产工艺 | |
| Nicks et al. | Recovering flake graphite from steelmaking kish | |
| CN102220497A (zh) | 用于制备精细钒渣的设备 |