RU2787546C1 - Способ комплексной переработки глиноземсодержащего сырья - Google Patents
Способ комплексной переработки глиноземсодержащего сырья Download PDFInfo
- Publication number
- RU2787546C1 RU2787546C1 RU2022113612A RU2022113612A RU2787546C1 RU 2787546 C1 RU2787546 C1 RU 2787546C1 RU 2022113612 A RU2022113612 A RU 2022113612A RU 2022113612 A RU2022113612 A RU 2022113612A RU 2787546 C1 RU2787546 C1 RU 2787546C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alumina
- raw materials
- containing raw
- mixture
- charge
- Prior art date
Links
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 21
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 26
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 24
- SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J aluminum;tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] SMYKVLBUSSNXMV-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 16
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium monoxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 16
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 15
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000003638 reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 9
- JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N Calcium silicate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] JHLNERQLKQQLRZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims abstract description 8
- 235000012241 calcium silicate Nutrition 0.000 claims abstract description 8
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 8
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N Carbonic acid Chemical compound OC(O)=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 7
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 238000004137 mechanical activation Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims abstract description 5
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 15
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atoms Chemical class [H]* 0.000 claims 1
- 229910001570 bauxite Inorganic materials 0.000 abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract description 5
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 abstract description 4
- 239000010802 sludge Substances 0.000 abstract description 4
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 abstract description 3
- 229960003340 calcium silicate Drugs 0.000 abstract description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000003913 materials processing Methods 0.000 abstract 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 24
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 17
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 9
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K Aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 4
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 3
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 3
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 3
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 3
- 150000004645 aluminates Chemical group 0.000 description 2
- 235000012970 cakes Nutrition 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 2
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 2
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L sodium carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 229910018626 Al(OH) Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000503 Na-aluminosilicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036462 Unbound Effects 0.000 description 1
- -1 calcium-aluminum Chemical compound 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010431 corundum Substances 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011068 load Methods 0.000 description 1
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000011089 mechanical engineering Methods 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
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010413 mother solution Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating Effects 0.000 description 1
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N scandium Chemical compound [Sc] SIXSYDAISGFNSX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Inorganic materials [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 235000012217 sodium aluminium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 239000001187 sodium carbonate Substances 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к переработке глиноземсодержащего сырья – бокситов и красных шламов, отходов глиноземного производства. Комплексная переработка глиноземсодержащего сырья включает подготовку шихты с содержанием глиноземсодержащего сырья и соды в количестве не более 5% от массы шихты, при этом известняк содержится при поддержании молярного соотношения CaO/SiO2 (1,9-2,1):1. Полученную шихту нагревают до температуры не менее 350°С. Затем ведут термическую обработку в кипящем слое при 750-900°С в присутствии восстановителя, в качестве которого используют монооксид углерода или смесь монооксида углерода и водорода. Смесь охлаждают в атмосфере инертного газа, проводят магнитную сепарацию в сепараторе с индукцией магнитного поля 300-900 мТл на рабочей поверхности с получением магнитной фракции, представляющей собой железосодержащий продукт, и немагнитной фракции, включающей оксиды алюминия, кальция, кремния и двухкальциевый силикат. Немагнитную фракцию подвергают механоактивации в вихревой мельнице до крупности 7-10 мкм и направляют на выщелачивание раствором гидроксида натрия концентрацией 110-140 г/дм3 при температуре 65-90°С. Алюминатный раствор отделяют от белого шлама и направляют на получение глинозема. Отделенный белый шлам отмывают от щелочи и используют для получения пеносиликатов. Способ обеспечивает комплексную переработку глиноземсодержащего сырья при снижении энергоемкости процесса с получением высококачественных железосодержащих, алюмосодержащих и кальциево-силикатных продуктов, пригодных для дальнейшего использования. 3 з.п. ф-лы, 5 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при переработке глиноземсодержащего сырья - бокситов и красных шламов, отходов глиноземного производства.
Практически все разведанные запасы бокситового (глиноземсодержащего) сырья в России не могут быть переработаны, как во всем мире, дешевым способом - методом Байера вследствие высоких концентраций SiO2, труднорастворимых минеральных образований и наличия большого количества железа. В России основным способом переработки бокситов на глинозем является комплексный метод Байер-спекание, при котором отходом производства является красный шлам, содержание Al2O3 в котором достигает значений выше 15 мас.% и он становится глиноземсодержащим техногенным сырьем.
Известны технологические процессы переработки бокситов, направленные на снижение потерь Al2O3 с красными шламами и повышение выхода глинозема. К ним относится способ переработки бокситов на глинозем (патент RU 2494965, опубликовано 10.10.2013), включающий размол боксита в оборотном растворе, выщелачивание, сгущение с получением алюминатного раствора и красного шлама, промывку красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора и кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема. После размола боксита в оборотном растворе полученную пульпу нагревают до удаления воды из оборотного раствора с получением сухого остатка, упаренную воду конденсируют, соединяют с сухим остатком и направляют на выщелачивание, а после операции сгущения алюминатный раствор подвергают операции обескремнивания с получением белого шлама и алюминатного раствора, который направляют на операцию декомпозиции.
Способ обеспечивает повышение выхода глинозема и уменьшение выхода красного шлама, но не решает вопроса извлечения железа из глиноземсодержащего сырья.
Известны способы переработки красных шламов. К ним относится способ переработки красных шламов алюминиевой промышленности, обеспечивающий безотходную переработку глиноземсодержащего сырья (патент GB 25416364, опубликовано 21.01.2015) при получении металлического железа в слитках и пеносиликатов. Указанный способ включает получение шихты, содержащей красный шлам, углеродсодержащий восстановитель и материал для регулирования массового соотношения SiO2/CaO в шихте, при этом содержание углерода в шихте доводят до 3,5-5,5 мас.%, а в качестве материалов для регулирования массового соотношения SiO2/CaO в шихте вводят песок с известняком или доломитом и соотношение SiO2/CaO в шихте доводят до 1,3-1,5, плавку шихты ведут при температуре 1690-1790°С, шлаковую часть расплава сливают в воду для его вспенивания и образования пористого стекловидного материала для использования в строительстве, а металлическую часть расплава отливают в формы.
Основным недостатком способа является высокая энергоемкость процесса.
Известен способ переработки красного шлама глиноземного производства (документ SU 1715874, опубликовано 29.02.1992), включающий получение пульпы красного шлама, классификацию пульпы по классу частиц 40-60 мкм для отделения алюмокальциевой фракции с размером частиц более 40-60 мкм и высокоградиентную магнитную сепарацию частиц размером менее 40-60 мкм при рН пульпы 1,5-4 и напряженности магнитного поля 30-80 кА/м (0,4-1,0 Тл) с получением обогащенного скандийсодержащего магнитного концентрата (выход 4-7%, содержание Fe2O3 - 65-76%).
Недостатком способа является недостаточно высокий выход получаемого железосодержащего продукта, обусловленный тем, что часть железа остается в частицах алюмокальциевой фракции размером более 40-60 мкм.
Наиболее близким к предлагаемому способу является способ переработки бокситов на глинозем по параллельной схеме Байер-спекание (Лайнер А.И. Производство глинозема. М.: Металлургиздат, 1961. 620 с., с.570-572). В соответствии с данным способом в ветви Байера осуществляют размол боксита в оборотном растворе, его выщелачивание, сгущение с получением алюминатного раствора и красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора и кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема.
В ветви спекания проводят размол бокситовой шихты, состоящей из боксита, соды, известняка и белого шлама, спекание шихты при температуре 1250-1300°С, выщелачивание полученного спека щелочью с получением алюминатного раствора, содержащего кремнезем, и красного шлама, обескремнивание алюминатного раствора с получением белого шлама и обескремненного алюминатного раствора, который подают в ветвь Байера на декомпозицию, а белый шлам направляют в ветвь спекания, при этом красный шлам направляется в отвал. При спекании бокситов с содой при температуре 1250-1300°С часть γ-Al2O3 модификации, используемой для получения глинозема, переходит в α-Al2O3 - корунд, нерастворимый в щелочах и который невозвратимо удаляется с красными шламами. При выщелачивании спека раствором горячей щелочи образуются гидроалюмосиликаты натрия и железистые алюмосиликаты натрия, которые нерастворимы в щелочах и в которых безвозвратно теряется часть Al2O3 с красными шламами.
Способ при высоких энергетических затратах не обеспечивает комплексность переработки глиноземсодержащего сырья, так с отходами производства - красными шламами теряется значительное количество Al2O3.
Техническая проблема заключается в необходимости создания безотходной технологии переработки глиноземного сырья, при этом технический результат обеспечивается за счет расширения круга извлекаемых продуктов (железосодержащих, алюмосодержащих и кальциево-силикатных), пригодных для дальнейшего использования, и снижения энергоемкости процесса.
Техническая проблема решается заявляемым способом комплексной переработки глиноземсодержащего сырья, который включает подготовку шихты, содержащей боксит или красный шлам, соду в количестве не более 5% от массы шихты и известняк при поддержании молярного соотношения CaO/SiO2 (1,9-2,1):1, полученную шихту нагревают до температуры не менее 350°С, затем ведут термическую обработку в кипящем слое при 750-900°С в присутствии восстановителя, в качестве которого используют монооксид углерода, и охлаждают смесь в атмосфере инертного газа, после чего осуществляют магнитную сепарацию охлажденной смеси в сепараторе с индукцией магнитного поля 300-900 мТл на рабочей поверхности с получением магнитной фракции, представляющей железосодержащий продукт, и немагнитной фракции, оксидов алюминия, кальция, кремния, двухкальциевого силиката, немагнитную фракцию подвергают механоактивации в вихревой мельнице до крупности 7-10 мкм и направляют на выщелачивание раствором гидроксида натрия концентрацией 110-140 г/дм3 при температуре 65-90°С, отделяют алюминатный раствор от белого шлама, и направляют его на получение глинозема, а отделенный белый шлам отмывают от щелочи и используют для получения пеносиликатов. В качестве восстановителя может быть использована смесь монооксида углерода и водорода, а в качестве инертного газа - углекислый газ или аргон.
При нагреве подготовленной шихты до температуры 350°С основные минералы, содержащие Al2O3, освобождаются от влаги и частично от кристаллизационной воды, а при дальнейшем нагревании шихты в восстановительной атмосфере до температуры 900°С происходит восстановление железа до металлического состояния, полное удаление кристаллизационной воды и разрушение координационных связи в исходных минералах При этом достигается извлечение железа - 98,0-99,0% (общее уравнение восстановления):
Одновременно под воздействием заявляемых температур и постоянном активном перемешивании в кипящем слое динамично происходит образование новых структур и в первую очередь 2СаО SiO2 (двухкальциевого силиката), который нерастворим в щелочах. Присутствие в шихте соды и известняка в заявляемых количествах обеспечивает разрушение координационных связей минералов, высвобождение железа и связывание до 92-95% SiO2, содержащегося в исходной шихте, в новое минеральное образование 2СаО SiO2.
При отсутствии Na2CO3 гранулометрический состав металла неоднородный, различной крупности, мелкие фракции металла слипаются и захватывают неметаллические частицы, при избытке, более 5 мас.%, происходит спекание, в спеках теряется мелкодисперсное восстановленное железо. Оптимальное количество Na2CO3 в шихте 5 мас.%.
При добавлении известняка в молярном соотношении CaO/SiO2 меньше 1,9 несвязанный в 2СаО SiO2 оксид кремния в процессе взаимодействия со щелочью образует нерастворимый гидроалюмосиликат натрия (ГАСН), который содержит Al2O3 и который безвозвратно теряется в белом шламе. Избыток известняка при молярном соотношении CaO/SiO2 больше 2,1 не приводит к повышению извлечения Al2O3 и увеличивает расход щелочи.
Дальнейшая магнитная сепарация позволяет выделить в магнитную фракцию железосодержащий продукт, который может быть направлен в производство порошковой стали, в электротехническую промышленность для изготовления плавких вставок, в машиностроение для изготовления деталей подшипников.
Проведение магнитной сепарации с параметрами индукции магнитного поля 300-900 мТл обеспечивает наиболее полное отделение железосодержащего продукта, проведение сепарации при индукции выше 900 мТл приводит к дополнительному обогащению металлической фракции примесями, при индукции ниже 300 мТл, к потере порошка металла с остатком после сепарации.
Немагнитная фракция, состоящая главным образом из оксидов алюминия, кальция, кремния, двухкальциевого силиката, в которой отсутствует железо, подвергается механоактивации в вихревой мельнице до крупности 7-10 мкм, что позволяет при дальнейшем выщелачивании ее раствором гидроксида натрия концентрацией 110-140 г/дм3 при температуре 65-90°С перевести 96 - 98% оксида алюминия в алюминатный раствор и выделить из него глинозем (Al2O3). В отделенный после выщелачивания белый шлам извлекается более 92% SiO2 в виде 2СаО SiO2 - белого шлама.
Таким образом, использование предлагаемого изобретения обеспечивает комплексную переработку глиноземсодержащего сырья при получении высококачественных (железосодержащих, алюмосодержащих и кальциево-силикатных) продуктах, пригодных для дальнейшего использования, также позволяет значительно снизить энергоемкость процесса за счет снижения температуры термообработки.
Изобретение поясняется следующими таблицами:
Таблица 1 - Химический состав бокситов и красных шламов УАЗа и БАЗа для экспериментов.
Таблица 2 - Извлечение Fe и FeO (получение раздельное), восстановитель СО (32 опыта).
Таблица 3 - Извлечение Fe или FeO (получение раздельное), восстановитель СО+Н2 (32 опыта).
Таблица 4 - Извлечение в алюминатный раствор (Al2O3), восстановитель СО (16 опытов).
Таблица 5 - Извлечение в алюминатный раствор (Al2O3), восстановитель СО+Н2(16 опытов).
Пример осуществления способа.
Глиноземсодержащий материал - бокситы Уральского алюминиевого завода (УАЗ), Богословского алюминиевого завода (БАЗ), стандартно измельченные до 60 -160 мкм, и красный шлам (без измельчения) 70-80 мкм, навески по 100 грамм, химического состава, указанного таблице 1, смешивали каждую с 5 граммами карбоната натрия (Na2CO3) и известняком: 15 грамм для бокситов и 22 грамма для красного шлама, и загружали шихту через взрывной клапан в печь кипящего слоя, представляющую закрытый цилиндр из кварцевого стекла, оборудованную внешним нагревателем и датчиком температуры. Печь имеет форму конуса с тремя выходными удлинителями и установленными в них обратными клапанами: нижний для подачи газа восстановителя и охлаждающего инертного газа и два верхних, - один для удаления из рабочего объема и регенерации отработанного газа СО2 до СО и возвращении его в восстановительный цикл, второй - взрывной для извлечения сверхизбыточного давления и загрузки шихты. Печь закреплена на держателе, который установлен на вибростоле. Через верхний удлинитель (взрывной клапан) в рабочий объем печи засыпают пробу (шихту), при открытом клапане подвергают сушке при температуре 300-350°С в течение 20 минут, после чего клапан закрывают и продолжают нагревание. При достижении температуры 400-450°С через нижний клапан подают газ-восстановитель - СО, или смесь СО и Н2. Избыточное давление в печи не более 0,2-0,4 ати. Качественное перемешивание материала образца обеспечивается выделяющимся газом СО2 и газом-восстановителем. Скорость нагревания шихты не более 20°С/мин. При достижении температуры 850-900°С смесь выдерживают в восстановительной атмосфере 20 минут, общее время восстановления и сушки 60 минут; было проведено 64 опыта на 64-х навесках бокситов и красного шлама, в каждом из опытов конечные температуры разогрева шихты были: 750°С, 800°С, 850°С, 900°С, а общее технологическое время выдержки одинаковое - 20 минут, после чего доступ восстановительного газа прекращают и через тот же клапан подают для охлаждения инертный газ - СО2 или Ar. Охлаждение смеси восстановленного железа и остатка проводят до температуры 25-45°С инертным газом СО2 или Ar без доступа кислорода воздуха для предотвращения возможного воспламенения и окисления металлического железа. Регенерация СО2 осуществлялась на отдельной технологической ветви - проходом отработанного газа над разогретым до 1000°С углеродом в недостатке кислорода:
После охлаждения образцы извлекали из печей, визуально исследовали на спеки и направляли на магнитный сепаратор для извлечения магнитной фракции, определяли ее химический состав и вес. Результаты 64-х опытов по восстановлению до Fe и FeO газами CO и CO+H2 представлены в таблицах 2 и 3.
Содержание по Al2O3 в составе остатков обработанных бокситов и красных шламов увеличивается, а масса вещества для дальнейшей обработки снижается на величину содержания восстановленных оксидов металлов:
- по УАЗу (содержание Al2O3 в мас.%),
бокситы: было 49,18% стало 64,43%,
красные шламы: было 16,70% стало 25,38%,
- по БАЗу (содержание Al2O3 в %),
бокситы: было 49,70% стало 64,61%
красные шламы: было 17,02% стало 25,71%.
Магнитная сепарация смеси проводилась с индукцией 300-900 мТл на рабочей поверхности сепаратора с получением магнитной фракции, степень извлечения железа в которую после восстановления сырья составляет 98,0-99,0%.
Немагнитную фракцию подвергали механоактивации в лабораторной вихревой мельнице. Фракционный состав образцов соответствовал 7-10 мкм.
Выщелачивание немагнитной фракции, представляющей остатки бокситов (μSi-6,46 УАЗ и μSi-7,66 БАЗ) и красных шламов (μSi- 1,44 УАЗ и μSi- 1,81 БАЗ) после извлечения железа и механоактивации, проводили в реакторе раствором Na2O концентрацией 110 - 140 г/дм3 при температуре в интервале 65-90°С и соотношении Т:Ж=1:1,5, в течение: 40, 60, 80 и 100 минут.При этом ГАСН не образуются, при выщелачивании одновременно происходит процесс обескремнивания и извлекается более 92% SiO2 в виде 2СаО SiO2 - белого шлама. Алюминатный раствор отделяли фильтрацией от сгущенного белого шлама и нерастворившегося осадка. Из алюминатного раствора осаждали гидроокись алюминия Al(OH)3nH2O, которую отмывали, сушили и прокаливали до глинозема (Al2O3) по стандартным технологиям. Результаты 32 опытов представлены в таблицах 4 и 5.
Извлечение глинозема (Al2O3) из исходного сырья составляло 96 - 98%. Отделенный белый шлам может быть переработан в пеносиликаты по технологии, изложенной в патенте GB25416364, - в отмытый, высушенный белый шлам и осадок добавляли углерод в количестве не более 5 мас.% и направляли в плавильную печь.
Заявляемый способ представляет собой законченный процесс переработки бокситов для комбинированного способа Байер с исключением из процесса технологической линии спекания бокситов, используемой для бокситов с высоким содержанием оксида кремния (μSi>6), снижением расходов щелочи и энергии на всех этапах производства глинозема, получением в том числе нового товарного продукта - порошка железа и устранением в технологическом цикле образования красных шламов. Также заявляемый способ позволяет переработать имеющиеся красные шламы - отходы глиноземного производства.
Claims (4)
1. Способ комплексной переработки глиноземсодержащего сырья, включающий подготовку шихты, содержащей глиноземсодержащее сырье, соду и известняк, термическую обработку шихты, выщелачивание раствором гидроксида натрия с получением алюминатного раствора, и раздельное получение продуктов, отличающийся тем, что подготовку шихты проводят с содержанием глиноземсодержащего сырья и соды в количестве не более 5% от массы шихты, при этом известняк содержится при поддержании молярного соотношения CaO/SiO2 (1,9-2,1):1, полученную шихту нагревают до температуры не менее 350°С, затем ведут термическую обработку в кипящем слое при 750-900°С в присутствии восстановителя, в качестве которого используют монооксид углерода или смесь монооксида углерода и водорода, и охлаждают смесь в атмосфере инертного газа, после чего осуществляют магнитную сепарацию охлажденной смеси в сепараторе с индукцией магнитного поля 300-900 мТл на рабочей поверхности с получением магнитной фракции, представляющей собой железосодержащий продукт, и немагнитной фракции, включающей оксиды алюминия, кальция, кремния, двухкальциевый силикат, немагнитную фракцию подвергают механоактивации в вихревой мельнице до крупности 7-10 мкм и направляют на выщелачивание раствором гидроксида натрия концентрацией 110-140 г/дм3 при температуре 65-90°С, отделяют алюминатный раствор от белого шлама и направляют его на получение глинозема, а отделенный белый шлам отмывают от щелочи и используют для получения пеносиликатов.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве глиноземсодержащего сырья используют бокситы.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве глиноземсодержащего сырья используют красный шлам.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве инертного газа используют углекислый газ или аргон.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2787546C1 true RU2787546C1 (ru) | 2023-01-10 |
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 (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1654262A1 (ru) * | 1989-06-14 | 1991-06-07 | Днепропетровский Металлургический Институт | Способ переработки глиноземсодержащего сырь |
| RU2574247C1 (ru) * | 2014-10-06 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НьюКем Текнолоджи" | Способ переработки глиноземсодержащего сырья и способ вскрытия глиноземсодержащего сырья при его переработке |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1654262A1 (ru) * | 1989-06-14 | 1991-06-07 | Днепропетровский Металлургический Институт | Способ переработки глиноземсодержащего сырь |
| RU2574247C1 (ru) * | 2014-10-06 | 2016-02-10 | Общество с ограниченной ответственностью "НьюКем Текнолоджи" | Способ переработки глиноземсодержащего сырья и способ вскрытия глиноземсодержащего сырья при его переработке |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ЛАЙНЕР А.И. Производство глинозема., М., Металлургиздат, 1961, с.570-572. * |
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 |
|---|---|---|
| Li et al. | Reaction behavior of kaolinite with ferric oxide during reduction roasting | |
| WO2020206830A1 (zh) | 一种赤泥回收钠、铁和钛同时熔融渣直接水泥化的方法 | |
| AU2024203245A1 (en) | Method for processing bauxite | |
| US4256709A (en) | Method for the production of alumina | |
| CN1766128A (zh) | 从高铁铝土矿中提取铁和铝的方法 | |
| Xu et al. | Reaction behavior of silicon-rich diasporic bauxite with ammonium sulfate during roasting | |
| RU2787546C1 (ru) | Способ комплексной переработки глиноземсодержащего сырья | |
| US3860415A (en) | Process for preparing aluminum | |
| Zhou et al. | Low-temperature thermal conversion of Al-substituted goethite in gibbsitic bauxite for maximum alumina extraction | |
| Fursman | Utilization of red mud residues from alumina production | |
| US4512809A (en) | Process for producing, from aluminous siliceous materials, clinker containing alkali metal aluminate and dicalcium silicate, and use thereof | |
| Ghaemmaghami et al. | Alumina extraction by lime-soda sinter process from low-grade bauxite soil of Semirom mine | |
| Lopez et al. | The recovery of alumina from salt slags in aluminium remelting | |
| Delitsyn et al. | Ash from Coal-Fired Power Plants as a Raw Material for the Production of Alumina | |
| US3860416A (en) | Modified aluminum process | |
| CN102173430B (zh) | 利用水合硅酸钙制备硅灰石超细粉体的工艺 | |
| Naher et al. | A technical note on the production of zirconia and zircon brick from locally available zircon in Bangladesh | |
| RU2302375C2 (ru) | Способ химической переработки золошлаковых материалов с получением глинозема и кремнезема | |
| CN113604663B (zh) | 一种基于低钙还原焙烧分离铁铝共生资源的方法 | |
| Yan et al. | Preparation of ultrafine α-Al2O3 powder from fly ash by ammonium sulfate roasting technology | |
| RU2356955C2 (ru) | Способ получения алюмокальциевых шлаков | |
| KR102630333B1 (ko) | 폐내화재로부터 친환경 습식제련응용공정을 통한 고순도 산화마그네슘 제조방법 및 이를 통해 제조된 산화마그네슘 | |
| WO2024141117A1 (zh) | 锂辉石提锂同时回收低铁低硫硅铝微粉、高纯石膏、钽铌精矿和富锂铁料的方法 | |
| RU2727389C1 (ru) | Способ получения глинозема | |
| Mwase et al. | Investigating Aluminum Tri-Hydroxide Production from Sodium Aluminate Solutions in the Pedersen Process. Processes 2022, 10, 1370 |