WO2020242347A1 - Способ переработки бокситов - Google Patents

Способ переработки бокситов Download PDF

Info

Publication number
WO2020242347A1
WO2020242347A1 PCT/RU2020/050029 RU2020050029W WO2020242347A1 WO 2020242347 A1 WO2020242347 A1 WO 2020242347A1 RU 2020050029 W RU2020050029 W RU 2020050029W WO 2020242347 A1 WO2020242347 A1 WO 2020242347A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
stage
bauxite
ferromagnetic elements
magnetic field
carried out
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/050029
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Йоханн АЙРИХ
Витали ВЕЛЬМАНН
Boris Nikolaevich ULKO (УЛЬКО, БОРИС НИКОЛАЕВИЧ)
Original Assignee
Йоханн АЙРИХ
Витали ВЕЛЬМАНН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Йоханн АЙРИХ, Витали ВЕЛЬМАНН filed Critical Йоханн АЙРИХ
Priority to US17/612,457 priority Critical patent/US20220243300A1/en
Priority to EP20813741.4A priority patent/EP3978637A4/en
Publication of WO2020242347A1 publication Critical patent/WO2020242347A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/20—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching
    • C22B3/22—Treatment or purification of solutions, e.g. obtained by leaching by physical processes, e.g. by filtration, by magnetic means, or by thermal decomposition
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/0007—Preliminary treatment of ores or scrap or any other metal source
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J8/00—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes
    • B01J8/08—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles
    • B01J8/14—Chemical or physical processes in general, conducted in the presence of fluids and solid particles; Apparatus for such processes with moving particles moving in free vortex flow apparatus
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/04—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom
    • C01F7/06—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals or waste-like raw materials with alkali hydroxide, e.g. leaching of bauxite according to the Bayer process
    • C01F7/0613—Pretreatment of the minerals, e.g. grinding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/46—Purification of aluminium oxide, aluminium hydroxide or aluminates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B21/00—Obtaining aluminium
    • C22B21/02—Obtaining aluminium with reducing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Definitions

  • the invention relates to the field of chemical and metallurgical industries and can be used for processing bauxite.
  • the disadvantage of this method is the complexity of the bauxite processing process, as well as the use of alkali in the technological chain.
  • the disadvantage of this method is the complexity of the process of processing bauxite, the bulkiness of the technological chain, as well as the use of reagents in the technological chain.
  • a known method of producing inorganic hydraulic binders from a material of man-made or natural origin or from a combination of at least one arbitrary material from the group ( Russian Patent for invention No. 2505362 , published 01/27/2014), including materials obtained by combustion of solid fuels, metallurgical slag , bauxite or limestone, is subjected to physical treatment, consisting in the action of at least one impulse of force to transmit mechanical energy E tk to the particles of the processed material by the action of a force from 50 to 3 10 5 N with respect to 1 g of the processed material for a very short time from 1 ⁇ 10 -6 to 1 ⁇ 10 -2 s and / or magnetic energy E tm of an alternating magnetic field with a frequency of 150 to 15 ⁇ 10 6 Hz and magnetic induction from 10 -2 to 10 3 T.
  • the disadvantage of this method is the complexity of the bauxite processing process, as well as the use of alkali in the method.
  • the proposed invention solves the technical problem of the complexity of processing bauxite.
  • the technical result of the claimed invention is to simplify the bauxite processing process while increasing its efficiency.
  • the method for processing bauxite includes the stage of their preliminary grinding, the stage of mixing the crushed bauxite with water treated with a magnetic field to the state of the pulp, the stage of influencing the pulp in the reaction chamber with a rotating magnetic field formed by rotating ferromagnetic elements, and said stage is carried out in a vortex layer at a rotation speed of the ferromagnetic elements of at least 2800 rpm. until the effect of magnetostriction and the formation of forces and energies ensuring the reduction of metals occurs, after which the stage of separation of the resulting mixture of metal oxides is carried out.
  • the proposed technical solution is characterized in that the stage of preliminary grinding of bauxite is carried out to a size smaller than the diameter of the ferromagnetic elements.
  • the proposed technical solution is characterized in that the length of the ferromagnetic elements is set in the range from 5 to 30 mm, and the diameter is from 1 to 2 mm.
  • the proposed technical solution is characterized in that the ferromagnetic elements are made of nickel and coated with plastic.
  • the proposed technical solution is characterized in that the ferromagnetic elements are made of neodymium-iron-boron alloy and coated with plastic.
  • the proposed technical solution is characterized by the fact that the pH of water treated with a magnetic field is at least 7 units.
  • the proposed technical solution is characterized in that the viscosity of the pulp does not exceed 2.25 mPa ⁇ s.
  • the proposed technical solution is characterized in that for the formation of a rotating magnetic field and a vortex layer, vortex layer apparatuses or process activation units are used.
  • the proposed technical solution is characterized in that the stage of separation of the mixture of metal oxides is carried out in hydrocyclones.
  • the proposed technical solution is characterized by the fact that the stage of hydrocyclone separation is carried out in sealed containers in an inert gas environment with an admissible amount of oxygen in them.
  • the proposed set of stages of the proposed method is aimed at extracting target products from bauxite without waste (red mud).
  • preliminary crushing of bauxite is carried out by any method known from the prior art, for example, in a ball mill or in a cone crusher, to a size smaller than the diameter of the ferromagnetic elements.
  • the efficiency of its processing increases.
  • the process of reduction of the target products does not occur.
  • Magnetic preparation of water is carried out in order to increase its pH.
  • due Treatment of water with a magnetic field provides continuous release of hydrogen ions in a rotating magnetic field in the reaction chamber, as a result of which conditions are created for the process of metal reduction and the formation of their oxides at the next stage.
  • the pH of the water is at least 7 units, which contributes to the course of the electrolysis process at the stage of exposing the pulp to a rotating magnetic field.
  • the electrolysis process stops, while without the electrolytic process, it is difficult to release the metal oxides that make up bauxite into the aqueous solution.
  • the subsequent mixing of bauxite with water treated with a magnetic field is carried out by controlling the viscosity of the resulting pulp.
  • the pulp viscosity should not exceed 2.25 mPa ⁇ s.
  • the increase in viscosity affects the speed of rotation of the ferromagnetic elements and, as a consequence, the resulting vortex layer.
  • the viscosity of the pulp is more than 2.25 mPa ⁇ s, at the stage of exposure to it with a rotating magnetic field, its movement deteriorates, as a result of which the speed of physicochemical processes in the reaction chamber slows down.
  • the listed processes proceed simultaneously, acting on the chemical compounds that make up bauxite, with the production of metal oxides.
  • the rotation speed of the ferromagnetic elements should be at least 2800 rpm, in a preferred embodiment of the method at least 3000 rpm. At a given velocity, all of the listed forces and energies arise in the vortex layer. When the rotation speed of the ferromagnetic elements is less than 2800 rpm. there is no reduction of metals, and also there is no accompanying grinding of bauxite, since in this case the system operates as a mixer.
  • Ferromagnetic elements made of nickel, coated with plastic increase magnetostriction 200 times in relation to ferromagnetic elements made of various grades of steel, and made of neodymium-iron-boron alloy by 1000 times or more.
  • Plating ferromagnetic elements with plastic eliminates the dissolution of the base metal of the ferromagnetic element and its transition into water at the stage of water treatment with a magnetic field, and into the pulp, at the stage of exposure to a rotating magnetic field. Due to the use of the selected ferromagnetic elements, the creation of high magnetostriction parameters is ensured, which greatly accelerates the rate of the reduction reactions.
  • the number of ferromagnetic elements in the reaction chamber ranges from several tens to several thousand pieces.
  • Rotating ferromagnetic elements create a multitude of electrolysis microcells, the continuous operation of which gives out ions with charges of different polarity (conditions for the electrolysis process are created).
  • ferromagnetic elements made of nickel or neodymium-iron-boron alloy are electrodes that ensure the formation of hydrogen.
  • the resulting hydrogen is a reducing agent in the system.
  • devices of the vortex layer or installations for activating processes are used.
  • the length of the ferromagnetic elements is set in the range from 5 to 30 mm, and the diameter from 1 to 2 mm.
  • the stage of separation of a mixture of metal oxides is preferably carried out in hydrocyclones in an inert gas environment with an admissible amount of oxygen in them.
  • the advantage of hydrocyclone separation in inert gases in this case is the speed of separation, as well as high specific productivity, efficiency and reliability.
  • the stage of hydrocyclone separation is carried out in sealed containers in an inert gas environment with an admissible amount of oxygen in them. It is possible to separate a mixture of metal oxides by other methods, for example, gravity, magnetic separation, ultrasound.
  • Bauxite is added to the water treated with a magnetic field, thus obtaining a pulp with a viscosity of not more than 2.25 mPa ⁇ s.
  • bauxite is pre-crushed to a size smaller than the diameter of the ferromagnetic elements.
  • the resulting pulp is fed into a magnetic activator (vortex layer apparatus or process activation unit), which is a reaction chamber consisting of a pipe made of non-magnetic material, an inductor with a stator of an induction motor with a power of at least 3 kW with two windings of three-phase current and a case.
  • Ferromagnetic elements of a cylindrical shape made of nickel, coated with plastic, or ferromagnetic elements made of a neodymium-iron-boron alloy, also coated with plastic, are placed in the inner cavity of a non-magnetic cylindrical tube of a magnetic activator.
  • the reaction chamber made of non-magnetic material can be made in the form of a pipe made of stainless steels, composite materials, basalt, fiberglass, fiberglass, rubber and other materials.
  • the bauxite processing process takes place in a vortex layer formed by ferromagnetic elements, while the rotation speed of the ferromagnetic elements is not less than 2800 rpm.
  • the stage of impact on the pulp with a rotating magnetic field is carried out until the effect of magnetostriction appears and the formation of forces and energies that ensure the reduction of metals.
  • the time of exposure to the pulp with a rotating magnetic field is determined by the given technological process of the obtained powder dimension and can be from 30 seconds or more, provided that powders are obtained with a granulometric dimension in the range from 40 to 70 microns.
  • the water slurry is a mechanical mixture consisting of water and chemical compounds: Al 2 O 3, SiO 2 , Fe 2 O 3 , TiO 2 , MgO, CaO, K 2 O, etc. ...
  • the resulting mixture is fed by a slurry pump to the separation stage, preferably to a group of hydrocyclones and centrifuges for separating water and accumulating the obtained metal oxides in containers filled with inert gases with the presence of admissible amounts of oxygen in them. After separation of water, it returns to the technological process of processing.
  • the proposed method provides for the production of metal oxides without the formation of waste (red mud).
  • the method is illustrated by examples.
  • the stage of impact on the pulp with a rotating magnetic field was carried out until the effect of magnetostriction of the formation of forces and energies that ensure the reduction of metals.
  • a vortex layer apparatus was used to form a rotating magnetic field. Ferromagnetic elements 5 mm long and 1 mm in diameter are made of nickel and covered with plastic. After the pulp was exposed to a rotating magnetic field, the stage of hydrocyclone separation of the obtained mixture of metal oxides was carried out in inert gases with the presence of an admissible amount of oxygen in them.
  • the stage of impact on the pulp with a rotating magnetic field was carried out until the appearance of the effect of magnetostriction and the formation of forces and energies that ensure the reduction of metals.
  • a process activation unit was used to generate a rotating magnetic field. Ferromagnetic elements 30 mm long and 2 mm in diameter are made of neodymium-iron-boron alloy and covered with plastic. After the pulp was exposed to a rotating magnetic field, the stage of hydrocyclone separation of the obtained mixture of metal oxides was carried out in inert gases with the presence of an admissible amount of oxygen in them.
  • the technical result is achieved, which consists in simplifying the process of processing bauxite while increasing its efficiency.

Abstract

Изобретение относится к области химической и металлургической промышленности и может быть использовано для переработки бокситов. Технический результат заявляемого изобретения заключается в упрощении процесса переработки бокситов при повышении его эффективности. Указанный технический результат достигается за счёт того, что способ переработки бокситов включает этап их предварительного измельчения, этап смешивания измельченного боксита с водой, обработанной магнитным полем, до состояния пульпы, этап воздействия на пульпу в реакционной камере вращающимся магнитным полем, образованным вращающимися ферромагнитными элементами, причем упомянутый этап проводят в вихревом слое при скорости вращения ферромагнитных элементов не менее 2800 об./мин. до возникновения эффекта магнитострикции и образования сил и энергий, обеспечивающих восстановление металлов, после чего проводят этап разделения полученной смеси оксидов металлов.

Description

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТОВ
Изобретение относится к области химической и металлургической промышленности и может быть использовано для переработки бокситов.
Из уровня техники известен способ переработки бокситов на глинозем (Патент России на изобретение №2494965, опубликован 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 гидроксида алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора и кальцинацию гидроксида алюминия с получением глинозема, причем полученную после размола боксита в оборотном растворе 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.
Недостатком известного способа является сложность процесса переработки бокситов, а также использование щёлочи в технологической цепочке.
Известен способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов (Патент России на изобретение №2613983, опубликован 22.03.2017), включающий мокрое спекание шихты, выщелачивание пека промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия, причем боксит отдельно от известняка подвергают мокрому измельчению на упаренном оборотном содовом растворе при объемном отношении Ж:Т=3:1 с получением пульпы с частицами крупностью менее 0,05 мм, затем пульпу подвергают магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, далее магнитный продукт с содержанием в нем оксида хрома от 25 до 30 % отправляют на переработку на хромат натрия, а немагнитный продукт вместе с измельченным известняком и свежей содой направляют на корректировку шихты, после чего шихту спекают, полученный спек выщелачивают промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия, гидроксид алюминия фильтруют, промывают и направляют на кальцинацию.
Недостатком известного способа является сложность процесса переработки бокситов, громоздкость технологической цепочки, а также использование реагентов в технологической цепочке.
Известен способ получения неорганических гидравлических вяжущих веществ из материала техногенного или природного происхождения или из их сочетания по меньшей мере один произвольный материал из группы (Патент России на изобретение №2505362, опубликован 27.01.2014), включающей материалы, получаемые путем сгорания твердых топлив, металлургический шлак, боксит или известняк, подвергают физической обработке, заключающейся в действии по меньшей мере одного импульса силы для пропускания механической энергии Etk к частицам обрабатываемого материала путем действия силы от 50 до 3·105 Н по отношению к 1 г обрабатываемого материала в течение очень короткого времени от 1·10-6 до 1·10-2 с и/или магнитной энергии Etm переменного магнитного поля с частотой от 150 до 15·106 Гц и магнитной индукцией от 10-2 до 103 Тл.
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.
Известен способ извлечения магнитного вещества из глиноземсодержащей руды (Заявка на патент JPH06340934A, опубликована 13.12.1994), принятый за прототип, включающий этап измельчения боксита, этап разделения измельченного материала по крупности, отделение крупного материала и его доизмельчение до крупности менее 50 мкм, предпочтительно около 10 мкм или менее, после чего проводят этап диспергирования измельченного боксита в растворе щелочи с рН от 9 до 12, после чего проводят этап магнитной сепарации при напряженности магнитного поля от 1 до 10 кгс.
Недостатком известного способа является сложность процесса переработки бокситов, а также использование в способе щёлочи.
К общим недостаткам описанных выше технических решений, в том числе прототипа, следует отнести сложность процесса переработки бокситов, громоздкость технологических схем, использование различных технологических устройств, требующих образование различных сил и энергий, необходимость использования щёлочи в технологической цепочке. Кроме того, существенным недостатком известных технических решений является получение большого количества экологически небезопасного побочного продукта - красного шлама.
Таким образом, предлагаемым изобретением решается техническая проблема, заключающаяся в сложности переработки бокситов.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в упрощении процесса переработки бокситов при повышении его эффективности.
Указанный технический результат достигается за счёт того, что способ переработки бокситов включает этап их предварительного измельчения, этап смешивания измельченного боксита с водой, обработанной магнитным полем, до состояния пульпы, этап воздействия на пульпу в реакционной камере вращающимся магнитным полем, образованным вращающимися ферромагнитными элементами, причем упомянутый этап проводят в вихревом слое при скорости вращения ферромагнитных элементов не менее 2800 об./мин. до возникновения эффекта магнитострикции и образования сил и энергий, обеспечивающих восстановление металлов, после чего проводят этап разделения полученной смеси оксидов металлов.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что этап предварительного измельчения бокситов проводят до крупности меньшей диаметра ферромагнитных элементов.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что длина ферромагнитных элементов задана из диапазона от 5 до 30 мм, а диаметр от 1 до 2 мм.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что ферромагнитные элементы выполнены из никеля и покрыты пластмассой.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что ферромагнитные элементы выполнены из сплава неодим-железо-бор и покрыты пластмассой.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что рН воды, обработанной магнитным полем, составляет не менее 7 единиц.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что вязкость пульпы не превышает 2,25 мПа·с.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что для образования вращающегося магнитного поля и вихревого слоя используют аппараты вихревого слоя или установки активации процессов.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что этап разделения смеси оксидов металлов проводят в гидроциклонах.
В дополнительном аспекте предложенное техническое решение характеризуется тем, что этап гидроциклонного разделения проводят в герметичных ёмкостях в среде инертных газов с наличием в них допустимого количества кислорода.
Предлагаемая совокупность этапов заявляемого способа направлена на извлечение целевых продуктов из бокситов без образования отходов (красного шлама).
На первом этапе проводят предварительное измельчение бокситов любым способом, известным из уровня техники, например, в шаровой мельнице или в конусной дробилке, до крупности меньшей диаметра ферромагнитных элементов. При заявленной крупности боксита повышается эффективность его переработки. В случае, когда крупность боксита больше диаметра ферромагнитных элементов процесс восстановления целевых продуктов не происходит.
Магнитную подготовку воды проводят с целью увеличения её рН. Кроме того, за счет обработки воды магнитным полем обеспечивается непрерывное выделение ионов водорода во вращающемся магнитном поле в реакционной камере, в результате чего создаются условия для протекания процесса восстановления металлов и образования их оксидов на следующем этапе. После магнитной обработки рН воды составляет не менее 7 единиц, что способствует протеканию процесса электролиза на этапе воздействии на пульпу вращающимся магнитным полем. При рН воды менее 7 единиц процесс электролиза прекращается, при этом без протекания электролитического процесса затруднено выделение в водный раствор оксидов металлов, входящих в состав боксита.
Последующее смешивание боксита с водой, обработанной магнитным полем, проводят контролируя вязкость образующейся пульпы. Вязкость пульпы не должна превышать 2,25 мПа·с. Рост вязкости влияет на скорость вращения ферромагнитных элементов и, как следствие, на образующийся вихревой слой. При вязкости пульпы более 2,25 мПа·с, на этапе воздействия на неё вращающимся магнитным полем, ухудшается её движение, в результате чего замедляется скорость физико-химических процессов, происходящих в реакционной камере.
За счет проведения процесса переработки бокситов в вихревом слое, при скорости вращения ферромагнитных элементов не менее 2800 об./мин., до возникновения эффекта магнитострикции и образования сил и энергий, обеспечивающих восстановление металлов, достигается извлечение целевых продуктов из бокситов, причем ликвидируется двойной электрический слой. При воздействии на пульпу вращающимся магнитным полем, созданным вращающимися ферромагнитными элементами, при скорости их вращения не менее 2800 об./мин. в реакционной камере возникает эффект магнитострикции и образуются следующие силы и энергии:
-акустические волны;
-магнитный гидравлический импульс (удар);
-тепловая энергия;
- звуковые волны;
-кавитация механическая;
-кавитация гидродинамическая;
-кавитация акустическая;
-механическая сила удара;
-механическая сила трения;
-ультразвук.
Кроме перечисленных сил и энергий в процессе переработки принимают участие:
- центробежная сила вращения ферромагнитных элементов;
-центробежная сила вращения пульпы;
-электромагнитные волны;
- процесс электролиза.
Перечисленные процессы протекают одновременно, воздействуя на химические соединения, входящие в состав бокситов, с получением оксидов металлов. Скорость вращения ферромагнитных элементов должна составлять не менее 2800 об./мин., в предпочтительном варианте выполнения способа не менее 3000 об./мин. При заданной скорости в вихревом слое возникают все перечисленные силы и энергии. При скорости вращения ферромагнитных элементов менее 2800 об./мин. не происходит восстановление металлов, а также не происходит сопутствующее измельчение бокситов, поскольку в этом случае система работает как смеситель.
Ферромагнитные элементы, изготовленные из никеля, покрытые пластмассой, увеличивают магнитострикцию в 200 раз по отношению к ферромагнитным элементам, выполненным из различных марок стали, а изготовленные из сплава неодим-железо-бор в 1000 раз и более. Покрытие ферромагнитных элементов пластмассой исключает растворение основного металла ферромагнитного элемента и его переход в воду на этапе обработки воды магнитным полем, и в пульпу, на этапе воздействия на неё вращающимся магнитным полем. За счет использования выбранных ферромагнитных элементов обеспечивается создание высоких параметров магнитострикции, что многократно ускоряет скорость протекания реакций восстановления. Для образования вихревого слоя количество ферромагнитных элементов в реакционной камере составляет от нескольких десятков до несколько тысяч штук. Ферромагнитные элементы вращаясь, создают множество электролизных микроячеек, непрерывная работа которых выдаёт ионы имеющие заряды различной полярности (создаются условия протекания процесса электролиза). При протекании процесса электролиза ферромагнитные элементы, выполненные из никеля или из сплава неодим-железо-бор, являются электродами, обеспечивающие образование водорода. Образующийся водород, в свою очередь, является восстановителем в системе. Для образования вращающегося магнитного поля и вихревого слоя используют аппараты вихревого слоя или установки активации процессов.
Длина ферромагнитных элементов задана из диапазона от 5 до 30 мм, а диаметр от 1 до 2 мм. При использовании ферромагнитных элементов заданной длины и диаметра обеспечивается максимальная сила удара на частицу боксита, а также обеспечивается максимальное количество ударов по частицам боксита, что способствует повышению эффективности процесса переработки бокситов.
Этап разделения смеси оксидов металлов предпочтительно проводят в гидроциклонах в среде инертных газов с наличием в них допустимого количества кислорода. Преимуществом гидроциклонного разделения в среде инертных газов в данном случае является быстрота разделения, а также высокая удельная производительность, эффективность и надежность. Для повышения безопасности этап гидроциклонного разделения проводят в герметичных ёмкостях в среде инертных газов с наличием в них допустимого количества кислорода. Возможно разделение смеси оксидов металлов и другими способами, например, гравитацией, магнитной сепарацией, ультразвуком.
К обработанной магнитным полем воде добавляют бокситы, получая при этом пульпу с вязкостью не более 2,25 мПа·с. При этом бокситы предварительно измельчаются до крупности меньшей диаметра ферромагнитных элементов. Полученная пульпа подаётся в магнитный активатор (аппарат вихревого слоя или установка активации процессов), представляющий собой реакционную камеру, состоящую из трубы из немагнитного материала, индуктора со статором асинхронного двигателя мощностью не менее 3 кВт с двумя обмотками трехфазного тока и корпуса. Во внутреннюю полость немагнитной цилиндрической трубы магнитного активатора закладываются ферромагнитные элементы цилиндрической формы из никеля, покрытые пластмассой, или ферромагнитные элементы, выполненные из сплава неодим-железо-бор также покрытые пластмассой. Реакционная камера из немагнитного материала может быть выполнена в виде трубы из нержавеющих сталей, композиционных материалов, базальта, стеклопластика, стекловолокна, резины и других материалов. При подаче 3-х фазного тока начинает вращаться магнитное поле внутри реакционной камеры с одновременным вращением ферромагнитных элементов, в которых возникают магнитострикционные явления. Процесс переработки бокситов протекает в вихревом слое, образованным ферромагнитными элементами, при этом скорость вращения ферромагнитных элементов составляет не менее 2800 об./мин. Этап воздействия на пульпу вращающимся магнитным полем проводят до возникновения эффекта магнитострикции и образования сил и энергий, обеспечивающих восстановление металлов. Время воздействия на пульпу вращающимся магнитным полем определяется заданным технологическим процессом получаемой размерности порошка и может составлять от 30 секунд и более, при условии получения порошков гранулометрической размерностью в интервале от 40 до 70 мкм. В результате процессов, происходящих в реакционной камере, на выходе водяная пульпа представляет собой механическую смесь, состоящую из воды и химических соединений: Al2O3, SiО2, Fe2О3, ТiO2, МgО, СаО, К2О и др.
Полученную смесь шламовым насосом подают на этап разделения, предпочтительно в группу гидроциклонов и центрифуг для отделения воды, и накопления полученных оксидов металлов в ёмкостях, которые заполнены инертными газами с наличием в них допустимых количеств кислорода. После отделения воды, она возвращается в технологический процесс переработки. Предлагаемый способ обеспечивает получение оксидов металлов без образования отходов (красного шлама).
Способ поясняется примерами.
Пример 1. На первом этапе была обработана вода магнитным полем (полученная вода имеет рН = 7) после чего она смешивалась с 40 кг бокситов до состояния пульпы вязкостью 2,25мПа·с, причем бокситы были предварительно измельчены до крупности меньшей диаметра ферромагнитных элементов. Затем проводился этап воздействия на пульпу вращающимся магнитным полем, образованным вращающимися ферромагнитными элементами, в реакционной камере, причем упомянутый этап проводили в вихревом слое, при этом скорость вращения ферромагнитных элементов составляла 2800 об./мин. Этап воздействия на пульпу вращающимся магнитным полем проводили до возникновения эффекта магнитострикции образования сил и энергий, обеспечивающих восстановление металлов. Для образования вращающегося магнитного поля использовался аппарат вихревого слоя. Ферромагнитные элементы длинной 5 мм и диаметром 1 мм выполнены из никеля и покрыты пластмассой. После воздействия на пульпу вращающимся магнитным полем был проведен этап гидроциклонного разделения, полученной смеси оксидов металлов, в среде инертных газов с наличием в них допустимого количества кислорода. В результате переработки бокситов получено 35,2 кг Al2O3; 1,48 кг TiO2; 1,28 кг SiО2; 0,32 кг Fe2O3; 0,1 кг К2O; 0,08 кг MgO; 1,54 кг CaO.
Пример 2. На первом этапе была обработана вода магнитным полем (полученная вода имеет рН = 8) после чего она смешивалась с 40 кг бокситов до состояния пульпы вязкостью 2 мПа·с, причем бокситы были предварительно измельчены до крупности меньшей диаметра ферромагнитных элементов. Затем проводился этап воздействия на пульпу вращающимся магнитным полем, образованным вращающимися ферромагнитными элементами, в реакционной камере, причем упомянутый этап проводили в вихревом слое, при этом скорость вращения ферромагнитных элементов составляла 3000 об./мин. Этап воздействия на пульпу вращающимся магнитным полем проводили до возникновения эффекта магнитострикции и образования сил и энергий, обеспечивающих восстановление металлов. Для образования вращающегося магнитного поля использовалась установка активации процессов. Ферромагнитные элементы длинной 30 мм и диаметром 2 мм выполнены из сплава неодим-железо-бор и покрыты пластмассой. После воздействия на пульпу вращающимся магнитным полем был проведен этап гидроциклонного разделения, полученной смеси оксидов металлов, в среде инертных газов с наличием в них допустимого количества кислорода. В результате переработки бокситов получено 34,8 кг Al2O3; 1,79 кг TiO2; 1,74 кг SiО2; 0,30 кг Fe2O3; 0,11 кг К2O; 0,09 кг MgO; 1,17 кг CaO.
Таким образом, как показано в выше приведённом описании изобретения, достигается технический результат, заключающийся в упрощении процесса переработки бокситов при повышении его эффективности.

Claims (10)

  1. Способ переработки бокситов, включающий этап их предварительного измельчения, отличающийся тем, что способ включает в себя этап смешивания измельченного боксита с водой, обработанной магнитным полем, до состояния пульпы, этап воздействия на пульпу в реакционной камере вращающимся магнитным полем, образованным вращающимися ферромагнитными элементами, причем упомянутый этап проводят в вихревом слое при скорости вращения ферромагнитных элементов не менее 2800 об./мин. до возникновения эффекта магнитострикции и образования сил и энергий, обеспечивающих восстановление металлов, после чего проводят этап разделения полученной смеси оксидов металлов.
  2. Способ переработки бокситов по п.1, отличающийся тем, что этап предварительного измельчения бокситов проводят до крупности меньшей диаметра ферромагнитных элементов.
  3. Способ переработки бокситов по п.1, отличающийся тем, что длина ферромагнитных элементов задана из диапазона от 5 до 30 мм, а диаметр от 1 до 2 мм.
  4. Способ переработки бокситов по п.1, отличающийся тем, что ферромагнитные элементы выполнены из никеля и покрыты пластмассой.
  5. Способ переработки бокситов по п.1, отличающийся тем, что ферромагнитные элементы выполнены из сплава неодим-железо-бор и покрыты пластмассой.
  6. Способ переработки бокситов по п.1, отличающийся тем, что рН воды, обработанной магнитным полем, составляет не менее 7 единиц.
  7. Способ переработки бокситов по п.1, отличающийся тем, что вязкость пульпы не превышает 2,25 мПа·с.
  8. Способ переработки бокситов по п.1, отличающийся тем, что для образования вращающегося магнитного поля и вихревого слоя используют аппараты вихревого слоя или установки активации процессов.
  9. Способ переработки бокситов по п.1, отличающийся тем, что этап разделения смеси оксидов металлов проводят в гидроциклонах.
  10. Способ переработки бокситов по п.9, отличающийся тем, что этап гидроциклонного разделения проводят в герметичных ёмкостях в среде инертных газов с наличием в них допустимого количества кислорода.
PCT/RU2020/050029 2019-05-28 2020-02-28 Способ переработки бокситов WO2020242347A1 (ru)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/612,457 US20220243300A1 (en) 2019-05-28 2020-02-28 Bauxite processing method
EP20813741.4A EP3978637A4 (en) 2019-05-28 2020-02-28 BAUXITE PROCESSING PROCESS

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019116365A RU2706907C1 (ru) 2019-05-28 2019-05-28 Способ переработки бокситов
RU2019116365 2019-05-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020242347A1 true WO2020242347A1 (ru) 2020-12-03

Family

ID=68652913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/050029 WO2020242347A1 (ru) 2019-05-28 2020-02-28 Способ переработки бокситов

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20220243300A1 (ru)
EP (1) EP3978637A4 (ru)
RU (1) RU2706907C1 (ru)
WO (1) WO2020242347A1 (ru)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06340934A (ja) 1993-06-03 1994-12-13 Sumitomo Chem Co Ltd アルミナ含有鉱石からの磁性物質の除去法
RU2096327C1 (ru) * 1996-04-01 1997-11-20 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Способ производства глинозема из сидеритизированного боксита по методу байера
JP2012241247A (ja) * 2011-05-20 2012-12-10 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 有価金属の回収方法
RU2494965C1 (ru) 2012-03-01 2013-10-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ переработки бокситов на глинозем
RU2505362C2 (ru) 2008-05-23 2014-01-27 Дастит Мэнэджмент Спол. С.Р.О. Способ получения неорганических гидравлических вяжущих веществ
JP2015214755A (ja) * 2015-07-01 2015-12-03 住友金属鉱山株式会社 製鉄用ヘマタイトの製造方法
RU2613983C1 (ru) 2016-02-25 2017-03-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2588910C1 (ru) * 2015-05-07 2016-07-10 Владимир Григорьевич Оленников Способ переработки мелкодисперсного красного шлама
RU2634106C1 (ru) * 2016-12-22 2017-10-23 Вячеслав Константинович Селиверстов Способ переработки красного шлама

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06340934A (ja) 1993-06-03 1994-12-13 Sumitomo Chem Co Ltd アルミナ含有鉱石からの磁性物質の除去法
RU2096327C1 (ru) * 1996-04-01 1997-11-20 Акционерное общество открытого типа "Всероссийский алюминиево-магниевый институт" Способ производства глинозема из сидеритизированного боксита по методу байера
RU2505362C2 (ru) 2008-05-23 2014-01-27 Дастит Мэнэджмент Спол. С.Р.О. Способ получения неорганических гидравлических вяжущих веществ
JP2012241247A (ja) * 2011-05-20 2012-12-10 Sumitomo Metal Mining Co Ltd 有価金属の回収方法
RU2494965C1 (ru) 2012-03-01 2013-10-10 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина" Способ переработки бокситов на глинозем
JP2015214755A (ja) * 2015-07-01 2015-12-03 住友金属鉱山株式会社 製鉄用ヘマタイトの製造方法
RU2613983C1 (ru) 2016-02-25 2017-03-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" Способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3978637A4

Also Published As

Publication number Publication date
RU2706907C1 (ru) 2019-11-21
EP3978637A4 (en) 2023-07-26
EP3978637A1 (en) 2022-04-06
US20220243300A1 (en) 2022-08-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20170283293A1 (en) Method for recycling byproduct sludge in recycled aggregate producing process from waste concrete
Zhang et al. Feasibility of aluminum recovery and MgAl 2 O 4 spinel synthesis from secondary aluminum dross
Ji et al. Recycling of mullite from high-alumina coal fly ash by a mechanochemical activation method: Effect of particle size and mechanism research
CN106006688A (zh) 一种钙化-碳化一步法处理拜耳法赤泥的方法
AU2022402780A1 (en) Method for comprehensively recovering lithium, tantalum-niobium, silicon-aluminum micro-powder, iron ore concentrate and gypsum from lithium slag
US11911776B2 (en) Method for integrated processing of finely dispersed metal-containing waste
RU2706907C1 (ru) Способ переработки бокситов
CN215048708U (zh) 一种粉煤灰资源化生产高纯氧化铝的系统
RU2683149C1 (ru) Способ получения магнетита
KR101896689B1 (ko) 폐콘크리트 슬러지를 이용한 탄산칼슘 코팅 고기능성 미세입자 제조방법
CN113083496A (zh) 一种石棉尾矿中含镁矿物的富集方法
Zhang et al. Semi-industrial experimental study on bauxite separation using a cell–column integration process
AU2010333699B2 (en) Process for treating red mud
CN105567979B (zh) 一种利用超声波从赤泥中分离钽铌的方法
WO1997029992A1 (en) Red mud processing
Eranskaya et al. Electrochemical production of aluminum hydroxide from kaolins
RU2741030C1 (ru) Способ переработки бокситов
Abdulvaliyev et al. Modification of the phase composition of low-grade gibbsite-kaolinite bauxites
WO2022191290A1 (ja) 無機物溶液の製造方法、及び、無機物溶液の製造装置
CN115779844B (zh) 一种熔渣反应器及熔渣方法
RU2683400C1 (ru) Способ переработки огнеупорной части отработанной футеровки алюминиевого электролизера
RU2791681C1 (ru) Способ извлечения фтора при переработке лежалого шлама алюминиевого производства
Loginova et al. Influence of CaO addition on alkali content in products (red mud) of alumina production
CN102674419B (zh) 一种高纯度超细Al2O3粉末的制备方法
KR101957473B1 (ko) 폐콘크리트 슬러지를 이용한 탄산칼슘 코팅 고기능성 미세입자 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20813741

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020813741

Country of ref document: EP

Effective date: 20220103