WO2023022622A1 - Безотходная переработка руд бокситов и красного шлама - Google Patents

Безотходная переработка руд бокситов и красного шлама Download PDF

Info

Publication number
WO2023022622A1
WO2023022622A1 PCT/RU2022/050177 RU2022050177W WO2023022622A1 WO 2023022622 A1 WO2023022622 A1 WO 2023022622A1 RU 2022050177 W RU2022050177 W RU 2022050177W WO 2023022622 A1 WO2023022622 A1 WO 2023022622A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
red mud
pulp
bauxite
alumina
magnetic separation
Prior art date
Application number
PCT/RU2022/050177
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Сергей Владимирович КИДАКОВ
Original Assignee
Сергей Владимирович КИДАКОВ
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
Priority claimed from RU2021124717A external-priority patent/RU2775011C1/ru
Application filed by Сергей Владимирович КИДАКОВ filed Critical Сергей Владимирович КИДАКОВ
Publication of WO2023022622A1 publication Critical patent/WO2023022622A1/ru

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • C01F7/08—Preparation of alkali metal aluminates; Aluminium oxide or hydroxide therefrom by treating aluminous minerals with sodium carbonate, e.g. sinter processes
    • 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
    • C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • C22B3/12—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic alkaline solutions
    • 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
    • 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 non-ferrous metallurgy, in particular, mainly to the technology for the production of alumina from bauxite, as well as the processing of waste from the production of alumina - red mud.
  • the method excludes the extraction of other chemical elements (iron, titanium, potassium, magnesium, etc.) or raw materials for their production, useful elements are stored in a dump;
  • the invention relates to the improvement of boehmite bauxites used in the production of alumina and chemicals based on alumina, purification from impurities - oxalate and carbonate.
  • the invention aims to improve the quality of raw materials for the production of alumina.
  • Red mud is crushed and separated by magnetic separation into magnetic and non-magnetic fractions.
  • red mud is mixed with water activated by a magnetic field to a state of pulp.
  • a pulp flow is formed and passed through a "fluidized bed" of ferromagnets, which is affected by a rotating magnetic field.
  • the frequency of rotation of the magnetic field is changed until cavitation appears in the pulp flow at the resonance of oscillations of ferromagnets with natural oscillations of pulp particles in the frequency range of 14-25 kHz with the destruction of the solid fractions of the pulp into constituent finely dispersed elements.
  • they are sent to a magnetic separation for species separation, and the water is diverted for the next cycle.
  • the technical result is the processing of sludge with the lowest energy consumption.
  • the invention reflects only the removal of oxides
  • the invention is a one-stage processing of red mud by melting it in a skull melting unit and separate removal of metal and slag. Disadvantages - the high energy intensity of the process, the resulting metal is of very low quality due to the large amount of impurities and requires additional purification. Slag processing is not disclosed.
  • the invention When processing red mud, the invention provides hydrochemical decomposition of crystalline sodium hydroaluminosilicate to obtain sodium aluminate, silicic acid gel and iron ore product. Sodium aluminate is returned to the technological process for obtaining alumina, and silicic acid gel is a commercial product, iron ore concentrate is further processed. This invention can be used as a desilicon step in red mud processing in the present invention.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) during mechanical grinding and for the activation of surfactants.
  • the method adds the problem of surfactant residues in the feedstock.
  • the invention in essence, is a finely dispersed grinding of ore, pulp separation in hydrocyclones in an inert gas environment, and magnetic separation for separating iron compounds.
  • the authors point out that the disadvantage of the known method is the complex structure of the formation of several types of energies, which requires various technical devices for their production, and the listed energies - mechanical, magnetic and wave - act separately, in connection with this, the implementation of this method is characterized by technical complexity.
  • mixtures are obtained that are homogeneous in terms of mass, but not in chemical composition. The technical result - the production of alumina, titanium, and other elements without waste is not achieved.
  • the essence of the invention in comparison with the prior art, is a method of processing bauxite ores or bauxite processing waste according to the classical Bayer scheme - red mud, in a closed cycle. Transfer to a closed recycling cycle becomes possible with the addition of stages: direct and reverse flotation of the pulp, ultrasonic treatment of the pulp, squeezing and annealing of red mud, magnetic enrichment of red mud, collection of sediments containing compounds of titanium, chromium, calcium, phosphorus and rare earth elements on heating elements and walls of the system of heaters or heating autoclaves, cold hydrochemical decomposition of sodium hydroaluminosilicate.
  • the method described in the invention makes it possible to process bauxite ores with a high silica content, to obtain
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) additionally up to 40% alumina, iron concentrates, titanium oxide, potassium, magnesium, silicic acid gel, rare earth elements - vanadium, gallium, scandium, etc.
  • the method makes it possible to use the existing equipment of the enrichment plant for red mud processing and is less expensive compared to pyrometallurgical methods, methods using leaching with sulfuric or hydrochloric acid, or processing of red mud with chlorinating reagents.
  • the silicon-containing phase in bauxite during the production of alumina by the Bayer process can be converted to sodium hydroaluminosilicate, that is, the presence of one kilogram of silica in the mineral can cause the loss of one kilogram of alumina in the red mud and lead to the loss of alkali in the amount of 0.6 kilograms.
  • sodium hydroaluminosilicate that is, the presence of one kilogram of silica in the mineral can cause the loss of one kilogram of alumina in the red mud and lead to the loss of alkali in the amount of 0.6 kilograms.
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26)
  • the sulfur content of bauxite ore seriously affects process stability in the production of alumina using the Bayer process.
  • NaOH is consumed for interaction with pyrite, marcasite and greigite.
  • S 2 ' and SO 4 2 ' act as a dispersant, so the iron goes into solution in colloidal form, which affects the settling characteristics of the red mud and causes haze in the overhead and reduces the recovery of iron compounds in magnetic separation.
  • Copper tubes are recommended to be made square in cross section, or to make heating surfaces to facilitate mechanical descaling. What is not cleaned, either eats (diffusion) into the metal of pipes and walls, or the pipes are deformed - sent for processing by electrolysis. Scale-covered tubes need to be changed periodically without interrupting the flow process of pulp heating.
  • the remaining small amount of sludge with unextracted elements is sent for reprocessing at the stage of wet grinding of bauxite ore or, together with the collected precipitation from the heating elements, for the extraction of titanium oxide, potassium, magnesium, rare earth elements - vanadium, gallium, scandium, etc.
  • Fig. 1 shows the additional non-waste bauxite processing steps in the modified Bayer scheme.
  • Black pattern fill and enlarged inscriptions show new elements of the circuit according to the described invention.
  • FIG. 2 shows the process of non-waste processing of wastes from the production of alumina by the Bayer method - red mud.
  • Black pattern fill and enlarged inscriptions show new elements of the circuit according to the described invention.
  • FIG. 1 and FIG. 2 Technological methods in Fig. 1 and FIG. 2 are presented separately for clarity and differ in the type of raw materials - bauxite and red mud. They can be combined into one technological scheme at the processing plant.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)

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. Обеспечивается переработка бокситов с высоким содержание кремнезема, увеличение выхода глинозема.

Description

Безотходная переработка бокситов и красного шлама.
1. Область техники.
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности, преимущественно, к технологии производства глинозёма из бокситов, а также переработки отходов производства глинозёма - красных шламов.
2. 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;
- 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 № ЕА199900481 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 № 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,
1
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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 № RU02181695 от 27.04.2002, авторы Майер А.А., Лапин А.А., Тихонов НН, 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 № RU0002422212, 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 RU0002634106, 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
2
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) железа из красного шлама. Остальные элементы и соединения остаются. Проблема отходов и их экологической опасности не решена.
2.6 - Изобретение № 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 № RU0002711198 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 № ЕА201201044 от 22.08.2012, автор Вельтер Александер «СПОСОБ ХОЛОДНОГО ГИДРОХИМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ГИДРО АЛЮМОСИЛИКАТА 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 № RU0002641527 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
3
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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 № RU02111059 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.
3. Раскрытие изобретения.
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
4
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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.
4. Целью изобретения являются:
Преодоление указанных выше недостатков, создание безотходной технологии переработки руд бокситов и отходов производства глинозёмов - красных шламов.
5. Это достигается тем, что:
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.
5
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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 БегОз в магнитный оксид БезС>4, 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
6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) 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.
6. 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.
7
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26)

Claims

Формула изобретения.
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 алюминатного раствора, декомпозицию алюминатного раствора с использованием затравочного гидроксида алюминия, сгущение пульпы гидроксида алюминия, фильтрацию гидроксида алюминия, противоточную промывку гидроксида алюминия, кальцинацию глинозёма отличающиеся 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 и.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 и. 1, отличающаяся тем, что перед сухой магнитной сепарацией красный шлам подвергается отжигу в восстановительной атмосфере при сжигании топлива, с использованием оксида углерода и\или водорода в качестве восстановителя.
8
PCT/RU2022/050177 2021-08-20 2022-06-05 Безотходная переработка руд бокситов и красного шлама WO2023022622A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021124717A RU2775011C1 (ru) 2021-08-20 Безотходная переработка бокситов и красного шлама
RU2021124717 2021-08-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023022622A1 true WO2023022622A1 (ru) 2023-02-23

Family

ID=85240908

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2022/050177 WO2023022622A1 (ru) 2021-08-20 2022-06-05 Безотходная переработка руд бокситов и красного шлама

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023022622A1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Das et al. Production of η-alumina from waste aluminium dross
Tripathy et al. A pyro-hydrometallurgical process for the recovery of alumina from waste aluminium dross
Xiao et al. Separation of aluminum and silica from coal gangue by elevated temperature acid leaching for the preparation of alumina and SiC
CA2044731C (en) Method for extraction of valuable minerals and precious metals from oil sands ore bodies and other related ore bodies
KR20200118040A (ko) 리튬 슬래그로부터 가치물을 추출하기 위한 방법
US10815549B2 (en) Method for the purification of alumina
US20210354992A1 (en) Production of fine grain magnesium oxide and fibrous amorphous silica from serpentinite mine tailings
CN102220478A (zh) 五氧化二钒的制备方法
AU2008231270B2 (en) Titaniferous ore beneficiation
EP2010684B1 (en) Processing of waste or cyclone solids from the chlorination of titanium bearing ores
CN112080631A (zh) 一种从尾矿中提纯二氧化硅的方法
CN102220499A (zh) 精细钒渣的焙烧浸出方法
US4405588A (en) Process of removing iron impurities from ores
Xie et al. Direct calcification–carbonation method for processing of Bayer process red mud
RU2775011C1 (ru) Безотходная переработка бокситов и красного шлама
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
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
WO2007062434A2 (en) A mineral recovery process
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
Li et al. Innovative technology for preparation of high-purity silica from vein quartz ore through S-HGMS coupling acid leaching process
Shoppert et al. Obtaining of pigment-quality magnetite from sintering process red mud

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: 22858834

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE