Способ гидрохимической переработки алунитовой руды, содержащей оксид кремния в виде аморфных модификаций

Способ относится к цветной металлургии, конкретно к щелочной гидрохимической переработке алунитовой руды, содержащей оксид кремния в виде аморфных модификаций. Способ гидрохимической переработки алунитовой руды, содержащей оксид кремния в виде аморфных модификаций, включает дробление до крупности минус три миллиметра, выщелачивание дробленой руды щелочноалюминатным раствором агитационным методом в одну стадию в течение 1-2 часов при температуре раствора 60-70°С. Изобретение позволит упростить аппаратурно-технологическую схему, повысить извлечение оксида кремния из алунитовой руды и снизить потери щелочей с отвальным шламом.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, конкретно к технологии комплексной переработки алунитового сырья.

Наиболее близкими известными прототипами предлагаемого способа гидрохимической переработки алунитовой руды являются способы переработки алунитовой руды по авторскому свидетельству №1834248 от 5 марта 1990 г. и патенту РФ №2036839 от 07.02.92 г., включающие дробление алунитовой руды до крупности минус 7 мм, выщелачивание дробленой руды перколяционным методом в две стадии, отличающиеся тем, что с целью повышения извлечения оксида алюминия и щелочей в алюминатный раствор из алунита; сокращения удельного потока растворов и теплоэнергетических затрат в технологическом цикле выщелачивание дробленой руды проводят в противотоке выщелачивающей жидкости к алуниту последовательно в две стадии, при этом первую стадию выщелачивания ведут при t=70-90°С щелочноалюминатным раствором с каустическим модулем 2,6-3,0 в течение 1-2 часов до достижения каустического модуля полученного алюминатного раствора 1,8-1,65, а выщелачивание твердого осадка на второй стадии ведут в течение 2-3 часов щелочноалюминатным раствором с каустическим модулем 4,3-3,8 до снижения каустического модуля раствора после выщелачивания до 3,0-2,6 с последующей подачей его на первую стадию выщелачивания исходной руды. Эти известные способы гидрохимической переработки алунитовой руды непригодны для переработки алунитовых руд, содержащих оксид кремния в виде аморфных модификаций, так как в процессе выщелачивания дробленой руды в две стадии с длительным контактом руды с высокотемпературным алюминатным раствором аморфный оксид кремния вступает в активное взаимодействие с алюминатным раствором с выделением в осадок в нерастворимой форме гидроалюмосиликата натрия, что приводит к большим вторичным химическим потерям каустической щелочи и оксида алюминия с отвальным шламом. При этом также снижается химическое извлечение оксида алюминия из алунитовой руды в раствор из-за зарастания алунитовых капилляров в дробленой руде гидроалюмосиликатом натрия, выделяющимся из алюминатного раствора в осадок.

Технической задачей изобретения является повышение химического извлечения оксида алюминия из алунитовой руды в раствор и снижение вторичных химических потерь каустической щелочи и оксида алюминия из алюминатного раствора в шламовый остаток руды.

Поставленная задача достигается тем, что в способе гидрохимической переработки алунитовой руды, содержащей оксид кремния в виде аморфных модификаций, включающем дробление алунитовой руды и выщелачивание дробленой руды щелочноалюминатным раствором, алунитовую руду перед выщелачиванием дробят до крупности минус три миллиметра и выщелачивание дробленой руды проводят агитационным методом в одну стадию в течение 1.0-2.0 часов при температуре раствора 60-70°С.

Дробление руды перед выщелачиванием до крупности более трех миллиметров приводит к снижению извлечения оксида алюминия из руды в алюминатный раствор.

Уменьшение крупности дробленой руды менее трех миллиметров позволяет проводить процесс выщелачивания алунитовой руды агитационным методом в одну стадию. Уменьшение продолжительности процесса выщелачивания руды менее одного часа приводит к снижению извлечения оксида алюминия из руды в алюминатный раствор. Увеличение продолжительности процесса выщелачивания дробленой руды более двух часов приводит к увеличению растворения аморфного оксида кремния в алюминатном растворе. Снижение температуры алюминатного раствора ниже 60°С приводит к снижению равновесного растворения сульфатных солей щелочи в алюминатном растворе и к замедлению кинетики процесса перехода оксида алюминия из руды в алюминатный раствор.

Повышение температуры алюминатного раствора при выщелачивании дробленой руды выше 70°С приводит к увеличению растворения аморфного оксида кремния в алюминатном растворе и к последующему увеличению вторичных химических потерь щелочи и оксида алюминия со шламовым остатком руды.

Ниже приведены результаты опытов практического осуществления способа гидрохимической переработки алунитовой руды, содержащей оксид кремния в виде аморфных модификаций. Для опытов использовали пробу алунитовой руды, отобранной на месторождении Шопанэ в Турции, содержащей до 30% аморфного оксида кремния. Для сравнения опыты выщелачивания пробы алунитовой руды проводились в условиях известного и предлагаемого способов.

Проба алунитовой руды имела следующий химсостав в весовых процентах:

SiO2	Аl2O3 ал.	Аl2О3каол.	Na2O	К2O	SО3
51,0	14,0	4,7	0,15	4.6	14,6

где Аl₂O_{3 ал.} - оксид алюминия в алуните.

Аl₂О_3каол. - оксид алюминия в каолине.

1. Опыты по выщелачиванию пробы руды известным способом проводились в следующих условиях:

- руда дробилась до крупности минус 7 мм,

- выщелачивание дробленой руды проводилось перколяционным методом последовательно в две стадии при температуре раствора 85°С с продолжительностью на первой стадии 1,5 часа, на второй стадии - 3,0 часа;

- химсостав исходного раствора на первую стадию выщелачивания руды:

Na₂O - 107 г/л, Аl₂О₃ - 56 г/л, α_к - 3,2;

- химсостав раствора, полученного после первой стадии выщелачивания:

Na₂O_к - 97 г/л, Аl₂О₃ - 88 г/л, α_к - 1,80;

- химсостав исходного раствора на вторую стадию выщелачивания: Na₂O - 119 г/л, Аl₂О₃ - 41,5 г/л, α_к - 4,7;

- химсостав раствора, полученного после второй стадии выщелачивания:

Na₂O - 116 г/л, Аl₂O₃ - 53 г/л, α_к - 3,6;

- химсостав промытого шлама, полученного после второй стадии выщелачивания руды в весовых процентах:

SiO2	Аl2О3ал.	Аl2O3 каол.	Na2O	К2O	SО3
70,0	5,2	6,45	2,1	1,2	3,6

- химическое извлечение из алунитовой руды в алюминатный раствор:

Аl₂O_3ал. - 73%, SО₃ - 82%;

- удельный расход алунитовой руды на 1 т оксида алюминия, извлеченного в раствор при выщелачивании руды известным способом - 9,8 т;

- химические потери со шламом в расчете на одну тонну оксида алюминия, извлеченного в раствор:

Na₂O - 149 кг, К₂O - 85 кг.

2. Опыты по выщелачиванию пробы руды по предлагаемому способу проводились в следующих условиях:

- руда дробилась до крупности минус 3 мм;

- выщелачивание дробленой руды проводилось в одну стадию агитационным методом при температуре раствора 70°С с продолжительностью 1,5 часа;

- химсостав исходного раствора на выщелачивание пробы руды: Na₂O_к - 119 г/л, Аl₂O₃ - 41,5 г/л, α_к - 4,7;

- химсостав раствора, полученного после выщелачивания пробы руды:

Na₂O_к - 85 г/л, Аl₂О₃ - 7,8 г/л, α_к - 1,80;

- химсостав промытого шлама, полученного после выщелачивания пробы руды, в весовых процентах:

SiO2	Аl2О3ал.	Аl2O3каол.	Na2O	K2O	SО3
80,0	0,7	7,3	0,15	0,34	0,9

- химическое извлечение из алунитовой руды в алюминатный раствор:

Аl₂O₃ - 97%; SO₃ - 99%.

- удельный расход алунитовой руды на одну тонну оксида алюминия, извлеченного в раствор при выщелачивании руды предлагаемым способом - 7,3;

- химические потери со шламом в расчете на одну тонну оксида алюминия, извлеченного в раствор:

Na₂O - 7,0 кг; К₂O - 15,8 кг.

Способ гидрохимической переработки алунитовой руды, содержащей оксид кремния в виде аморфных модификаций, включающий дробление алунитовой руды и выщелачивание дробленой руды щелочноалюминатным раствором, отличающийся тем, что алунитовую руду перед выщелачиванием дробят до крупности минус три миллиметра и выщелачивание дробленой руды проводят агитационным методом в одну стадию в течение 1,0-2,0 ч при температуре раствора 60-70°С.