Способ гидрохимической переработки алюминийсодержащей руды и установка для его осуществления

 

Использование: при гидрохимической переработке руд цветных металлов. Сущность: алюминийсодержащую руду обрабатывают в вертикальных цилиндрических реакторах путем пропускания реакционных растворов через неподвижный слой руды с получением конечного раствора и твердого остатка руды, промывку последнего горячей водой выгрузку промытого твердого остатка, загрузку новых порций руды в аппараты и их последующую обработку. При пропускании реакционных растворов через неподвижный слой руды используют реакторы открытого типа. Пропускание растворов через слой руды ведут сверху вниз путем многократной циркуляции, при этом гидрохимическую обработку руды ведут последовательно в две стадии с отделением полученных после каждой стадии обработки руды растворов от твердых остатков и возвратом реакционного раствора, полученного на второй стадии для обработки новой порции руды на первой стадии, а твердый остаток руды, полученный после второй стадии ее обработки, промывают горячей водой орошением сверху. Способ осуществляют в установке, состоящей из цилиндрических реакторов, баков для приема и циркуляции через каждый реактор исходного и промежуточного растворов, баков для приготовления, дозирования реакционного раствора, горячей воды на промывку твердого остатка руды и для приема конечного технологического раствора. 2 с.п. ф-лы, 1 ил.

Способ и установка относятся к цветной металлургии и неорганической химии, а именно к технологии производства глинозема, сернокислого алюминия, алюмокалиевых квасцов и хлорида алюминия из алюминийсодержащих руд щелочными и кислотными гидрохимическими способами. Способ и установка могут быть использованы для гидрохимической переработки руд и других цветных металлов.

Наиболее близким является способ и установка, используемая для выщелачивания дробленых алюминатно-щелочных спеков в вертикальных цилиндрических реакторах путем пропускания реакционных растворов через неподвижный слой дробленой руды снизу вверх с получением конечного раствора и твердого остатка руды, промывки последнего горячей водой, выгрузки промытого твердого остатка, загрузки в реактор новых порций руды. Установка для осуществления этого способа состоит из 14-16 вертикальных реакторов, соединенных последовательно трубопроводами и запорной арматурой в батареи. Каждый реактор сверху и снизу оснащен загрузочным и разгрузочным люками, перекрытыми откидными крышками, оснащенными гидравлическими зажимными устройствами. Нижняя разгрузочная крышка дополнительно оснащена дренажной решеткой, перекрытой фильтрующей сеткой.

Реакторы, объединенные последовательно в батарею, работают в замкнутом цикле под большим гидравлическим давлением. Горячая вода подается под дренажную решетку хвостового реактора для промывки шламового остатка алюминатного спека, затем она последовательно проходит через все реакторы, соединенные в батарею до получения и отвода конечного алюминатного раствора из головного реактора батареи. После отвода расчетного количества конечного алюминатного раствора из головного реактора раствор переключается на следующий реактор, заполненный свежим алюминатным спеком с одновременным переводом подачи горячей воды на предпоследний хвостовой реактор. Промытый шлам из хвостового реактора выгружается, после чего в него загружается свежий алюминатный спек, и он становится в батарее головным.

Основными принципиальными недостатками этого способа и установки являются необходимость работы батареи под большим давлением и необходимость обслуживания большого количества запорной арматуры для обеспечения работы реакторов в батареи в замкнутом круговом цикле; отсутствие возможности оптимизации циклов технологического процесса выщелачивания и невозможность автоматизации управления работой реакторов в батарее и связанные с этим низкие показатели технологического процесса и большие эксплуатационные затраты; вынос из головного реактора с алюминатным раствором большого количества мелких фракций алюминатного спека, приводящих к большим вторичным химическим потерям оксида алюминия и щелочей на последующей стадии обескремнивания алюминатного раствора и к дополнительным затратам при очистке раствора от шламов; несовершенство гидравлики в процессе выщелачивания спека и промывки шлама при прохождении раствора через слой дробленой руды в реакторах снизу вверх, за счет чего замедляется кинетика выщелачивания спека и неэффективно промывается шламовый остаток спека.

Целью изобретения является устранение перечисленных недостатков и обеспечение максимального извлечения полезных компонентов из алюминийсодержащих руд в раствор при их гидрохимической обработке и получение конечных технологических растворов с заданными оптимальными химсоставами, очищенными от твердых остатков алюминийсодержащих руд, достижение качественной отмывки твердых шламовых остатков руды при минимальном расходе воды на промывку.

Для достижения этой цели предлагается проводить гидрохимическую обработку дробленых алюминийсодержащих руд в вертикальных цилиндрических реакторах открытого типа, объединяемых при необходимости между собой параллельно в батареи, с пропусканием реакционных растворов через неподвижный слой руды в реакторах сверху вниз путем их многократной циркуляции, при этом гидрохимическую обработку руды реакционными растворами ведут последовательно в две стадии в противотоке с отделением полученных после каждой стадии обработки руды растворов от твердых остатков и возвратом реакционного раствора, полученного на второй стадии, для обработки новой порции руды на первой стадии, а твердый остаток руды, полученный после второй стадии ее обработки, промывают горячей водой орошением его сверху вниз.

Установка для осуществления гидрохимической обработки дробленой алюминийсодержащей руды предлагаемым способом включает три устройства 1 для приема и загрузки руды в реакторы, выполненных в виде бункеров, три вертикальных цилиндрических реактора 2, имеющих в нижней части люки 3 с закрывающимися откидными крышками 4 для выгрузки твердого промытого остатка руды, откидные крышки оснащены дренажными решетками 5, перекрытыми фильтрующими сетками 6 для отвода из реактора растворов. Установка для осуществления способа снабжена баками 7 для приема и циркуляции через каждый реактор исходного и промежуточного реакционных растворов, баком 8 для приготовления и баком 9 для дозирования реакционных растворов, баком 10 для горячей воды, подаваемой на промывку твердого остатка руды и баком 11 для приема конечного технологического раствора. Реакторы 2 выполнены в открытом исполнении с распределительными сливными коллекторами 12, при этом каждый реактор через свои сливные коллекторы соединен своими отдельными трубопроводами 13 с баком 7 для приема и циркуляции исходного и промежуточного реакционных растворов и отдельными трубопроводами 14 с баками 8 для приготовления и 9 дозирования реакционного раствора трубопроводом 15 горячей воды на промывку твердого остатка руды и трубопроводом 16 для приема конечного технологического раствора. На каждом трубопроводе, соединяющем реакторы с каждым из баков, установлена запорная арматура: 17 для циркуляции реакционного раствора из реактора через баки, 18 для дренажного слива из реактора реакционного раствора и промывной воды соответственно после второй стадии гидрохимической обработки руды и после промывки твердого остатка руды, 19 для отвода из технологического цикла конечного технологического раствора и 20 для отвода из реактора промывной воды.

Способ гидрохимической обработки дробленой алюминийсодержащей руды на установке осуществляют в следующей последовательности.

В реактор 2 с закрытым нижним люком 3 закачивают из бака 7 реакционный раствор, полученный в предыдущем цикле после второй стадии обработки руды, через трубопровод 13, параллельно в реактор после набора в нем заданного количества реакционного раствора загружают из бункера 1 заданное количество дробленой руды, не прекращая при этом подачу реакционного раствора из бака 7 в реактор. После заполнения реактора раствором до заданного уровня раствор из него начинают сливать обратно в бак 7 через сливной трубный коллектор 12 путем открытия на нем запорного клапана 17. После непрерывной циркуляции реакционного раствора через слой дробленой руды в реакторе с обратным сливом в бак 7 в течение заданного времени в заданных условиях открывают на сливном коллекторе 12 запорный клапан 19, закрывают запорный клапан 17 для перекачки полученного конечного раствора из бака 7 через реактор 2 в бак 11 конечного технологического раствора по трубопроводу 16. После полной перекачки полученного раствора из бака 7 в него закачивают из бака 8 приготовленный исходный реакционный раствор для осуществления второй стадии гидрохимической обработки руды путем циркуляции свежего реакционного раствора в течение заданного времени через слой руды в реакторе 7 с обратным сливом его в бак 7 через сливной трубный коллектор 12 при открытом запорном клапане 17 и закрытом запорном клапане 19. По истечении заданного времени циркуляции раствора останавливается насос на баке 7 и весь оставшийся раствор самотеком сливают из реактора 2 в бак 7 через открытый дренажный запорный клапан 18, открывают запорный клапан 20 и начинают подачу расчетного количества горячей воды из бака 10 в реактор в течение заданного времени по трубопроводу 15, промводу из реактора сливают в бак 8 через сливной трубный коллектор 12 при открытом запорном клапане 20. После полной перекачки заданного количества горячей воды из бака 10 останавливают насос на баке 10, оставшуюся в реакторе 2 промводу сливают самотеком в бак 8 через открытый дренажный запорный клапан 18. После полного слива промводы из реактора 2 открывают откидную крышку 4 на нижнем люке 3 реактора для выгрузки промытого твердого остатка руды из реактора 2. После выгрузки твердого остатка закрывают откидную крышку 4 нижнего люка 3 реактора и в указанной последовательности начинают все операции гидрохимической обработки новой порции руды. Гидрохимическую обработку руды во всех трех реакторах проводят в одинаковой последовательности. Так как процесс гидрохимической обработки руды новым способом проводится последовательно в три стадии, установка, состоящая из трех параллельно работающих реакторов с последовательным смещением гидрохимической обработки руды в каждом реакторе на одну стадию, обеспечивает практический равномерный непрерывный отвод конечного технологического раствора из установки в последующий технологический цикл его переработки.

Выполненные научные исследования на крупнолабораторных и опытнозаводских установках подтвердили высокую технологическую эффективность нового предлагаемого способа. В сопоставлении с известными действующими способами при гидрохимической обработке алюминийсодержащих руд и алюминатный спеков новым способом кинетика процессов выщелачивания руд и спеков увеличиваетcя в полтора раза, извлечение полезных компонентов повышается на 10-15% полученные конечные технологические растворы практически полностью были очищены от твердых взвесей, потери полезных компонентов с промводой шламовых остатков руды снизились в 5-6 раз.

Формула изобретения

1. Способ гидрохимической переработки алюминийсодержащей руды, включающий обработку ее в вертикальных цилиндрических реакторах путем пропускания реакционных растворов через неподвижный слой руды с получением конечного раствора и твердого остатка руды, промывку последнего горячей водой, выгрузку промытого твердого остатка, загрузку новых порций руды в аппараты и их последующую обработку, отличающийся тем, что при пропускании реакционных растворов через неподвижный слой руды используют реакторы открытого типа, пропускание реакционных растворов через неподвижный слой руды ведут сверху вниз путем многократной циркуляции, при этом гидрохимическую обработку руды реакционными растворами ведут последовательно в две стадии с отделением полученных после каждой стадии обработки руды растворов от твердых остатков и возвратом реакционного раствора, полученного на второй стадии, для обработки новой порции руды на первой стадии, а твердый остаток руды, полученный после второй стадии ее обработки, промывают горячей водой орошением сверху вниз.

2. Установка для гидрохимической переработки алюминийсодержащей руды, включающая три приспособления для загрузки руды, три вертикальных цилиндрических реактора, имеющих в нижней части люки с закрывающимися откидными крышками для выгрузки твердого промытого остатка руды, дренажные решетки, на которых расположены фильтрующие сетки для отвода из реакторов растворов, трубопроводы с запорной арматурой, отличающийся тем, что она снабжена баками для приема и циркуляции через каждый реактор исходного и промежуточного реакционных растворов, баками для приготовления и дозирования реакционного раствора, горячей воды на промывку твердого остатка руды и для приема конечного технологического раствора, приспособления для загрузки руды выполнены в виде бункеров, реакторы выполнены открытого типа с распределительными сливными коллекторами, каждый реактор через свои сливные коллекторы соединены отдельными трубопроводами с баком для приема и циркуляции исходного и промежуточного реакционных растворов и отдельными трубопроводами с баками для приготовления и дозирования реакционного раствора, горячей воды на промывку твердого остатка руды и для приема конечного технологического раствора, на каждом трубопроводе, соединяющем реактор с каждым из баков, установлена запорная арматура для циркуляции реакционного раствора из реактора через баки, для дренажного слива из реактора реакционного раствора и промывной воды соответственно после второй стадии гидрохимической обработки руды и после промывки твердого остатка, для отвода из технологического цикла конечного технологического раствора и для отвода из реактора промывной воды.