Способ переработки бокситов на глинозем

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема из бокситов. Способ включает в ветви Байера дробление и последующий размол боксита в оборотном растворе, автоклавное выщелачивание, сгущение пульпы с получением алюминатного раствора и красного шлама, промывку красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора, кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема. В ветви спекания включает подготовку шихты, спекание шихты с получением спека и пыли, выщелачивание полученного спека с получением алюминатного раствора, содержащего кремнезем, и красного шлама. Пыль после операции спекания направляют на операцию размола боксита в оборотном растворе. Пыль после операции спекания шихты смешивают с оборотным раствором и направляют на операцию размола боксита в виде пульпы либо в сухом виде. Изобретение позволяет повысить извлечение глинозема в ветви Байера и снизить содержание щелочи в красном шламе. 2 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к технологии производства глинозема из бокситов.

Из уровня техники известен способ переработки бокситов по параллельной схеме Байер-спекание [1, с.570-572]. В байеровской ветви перерабатывается малокремнистый боксит, а в спекательной ветви - высококремнистый. Практика работы глиноземных производств показала, что на операции спекания кроме спека получается большое количество пыли, содержащей ценные компоненты. Приведенная в упомянутом источнике технологическая схема не содержит сведений о путях утилизации этого продукта.

Известен также способ переработки бокситов на глинозем по параллельной схеме Байер-спекание, описанный в патенте РФ №2232716 [2].

Способ включает в ветви Байера размол боксита в оборотном растворе, выщелачивание, сгущение с получением алюминатного раствора и красного шлама, промывку красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора, кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема. В ветви спекания производят подготовку шихты, направление шихты на спекание, спекание шихты, выщелачивание полученного спека с получением алюминатного раствора, содержащего кремнезем, и красного шлама, обескремнивание алюминатного раствора с получением белого шлама и обескремненного алюминатного раствора, подачу его в ветвь Байера на декомпозицию, переработку белого шлама ветви спекания. Шихту, направляемую на спекание, готовят смешиванием красного шлама, боксита и оборотного раствора с дозировкой в оборотный раствор свободной щелочи для достижения молярного отношения Na₂O/(Al₂O₃+SiO₂)=1-1,2 и достижения молярного отношения Al₂O₃/Fe₂O₃=0,33-0,5, спекание осуществляют при температуре 350-450°C. Способ по аналогу позволяет обеспечить экономию боксита и снизить удельный расход топлива. Однако способ не предусматривает использование пыли, образующейся при выполнении операции спекания.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому объекту является способ переработки бокситов на глинозем по параллельной схеме Байер-спекание, описанный в книге [3, с.163].

Способ включает в ветви Байера дробление и последующий размол боксита в оборотном растворе, автоклавное выщелачивание, сгущение пульпы с получением алюминатного раствора и красного шлама, промывку красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора, кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема. В ветви спекания осуществляют подготовку шихты, спекание шихты с получением спека и пыли, выщелачивание полученного спека с получением алюминатного раствора, содержащего кремнезем, и красного шлама. Далее осуществляют обескремнивание алюминатного раствора с получением белого шлама и обескремненного алюминатного раствора, декомпозицию обескремненного алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку с получением оборотного раствора, направляемого в ветвь Байера на размол боксита. Пыль после операции спекания направляют вновь на операцию спекания [3, с.131]. Количество пыли достигает 30-70% от массы получаемого спека. Возврат пыли в технологическую схему позволяет сократить потери ценных компонентов. Однако при этом большая часть пылевидной фракции шихты вновь удаляется из процесса в виде пыли на этой же операции спекания, что делает такой возврат малоэффективным приемом обработки. Вместе с тем, благодаря особым физико-химическим свойствам, в том числе высокой реакционной способности, пыль является ценным сырьевым компонентом не в ветви спекания, а в ветви Байера, что не было известно до проведения настоящего исследования. Недостатком способа по прототипу является недостаточно высокое извлечение глинозема в ветви Байера и высокое содержание щелочи в красном шламе.

Технической задачей предлагаемого изобретения является повышение извлечения глинозема в ветви Байера и снижение содержания щелочи в красном шламе.

Предлагается способ переработки бокситов на глинозем по параллельной схеме Байер-спекание, включающий в ветви Байера дробление и последующий размол боксита в оборотном растворе, автоклавное выщелачивание, сгущение пульпы с получением алюминатного раствора и красного шлама, промывку красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора, кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема, в ветви спекания подготовку шихты, спекание шихты с получением спека и пыли, выщелачивание полученного спека с получением алюминатного раствора, содержащего кремнезем, и красного шлама, обескремнивание алюминатного раствора с получением белого шлама и обескремненного алюминатного раствора, декомпозицию обескремненного алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку с получением оборотного раствора, направляемого в ветвь Байера на размол боксита. Предлагаемый способ отличается тем, что пыль после операции спекания направляют на операцию размола боксита в оборотном растворе. Пыль после операции спекания шихты смешивают с оборотным раствором и направляют на операцию размола боксита в виде пульпы. В другом варианте выполнения способа пыль после операции спекания шихты направляют на операцию размола боксита в сухом виде.

Пример 1. В условиях прототипа осуществляли в ветви Байера дробление и последующий размол боксита в оборотном растворе, а также автоклавное выщелачивание.

В лабораторных условиях в оборотном растворе при содержании Na₂O 280 г/дм³ осуществляли размол и получали навеску боксита.

При температуре 240°С осуществляли автоклавное выщалачивание в течение 90 мин. После выщелачивания отделяли красный шлам от алюминатного раствора. После промывки определяли основные технологические показатели автоклавного процесса: содержание Al₂О₃ и Na₂O. Рассчитывали извлечение глинозема из сырья. В условиях прототипа извлечение Al₂О₃ составило 87,85%, а содержание щелочи в красном шламе составило 4,8%.

Рентгенограммы полученного красного шлама показали, что в случае прототипа в нем образуются соединения типа Na₂O*Al₂O₃*1,75SiO₂*2Н₂O и 3СаО*Al₂O₃*0,55SiO₂*5,5Н₂O. Как видно из этих формул, в составе красного шлама из процесса производства глинозема ушли такие полезные компоненты, как Na₂O и Al₂О₃. Это приводит к недостаточно высокому извлечению глинозема и потерям щелочи.

Пример 2. В соответствии с предлагаемым решением пыль после операции спекания в количестве 5% от массы боксита смешивали с оборотным раствором до состояния пульпы и направляли на операцию размола боксита в оборотном растворе при прочих характеристиках предыдущего опыта. Извлечение Al₂О₃ составило 88,74%, что на 0,89% выше, чем в условиях прототипа, а содержание щелочи в красном шламе составило 4,2%, что на 0,6% ниже, чем в условиях прототипа.

Рентгенограммы полученного красного шлама показали, что в этом случае в нем образуются железистые гидрогранаты, имеющие формулу 3СаО*Fe₂O₃*2SiO₂*2Н₂O с повышенным насыщением кремнеземом. Как видно из этой формулы, в нее не входят такие полезные компоненты, как Na₂O и Al₂О₃, поэтому они не уходят из процесса производства глинозема. Этим обусловлено снижение потерь щелочи с красным шламом и увеличение извлечения глинозема.

Пример 3. В соответствии с предлагаемым решением пыль в сухом виде после операции спекания в количестве 20% от массы боксита направляли на операцию размола боксита в оборотном растворе при прочих характеристиках предыдущего опыта. Извлечение Al₂О₃ составило 88,56%, что на 0,71% выше, чем в условиях прототипа, а содержание щелочи в красном шламе составило 4,3%, что на 0,5% ниже, чем в условиях прототипа.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение извлечения глинозема в ветви Байера и снижение содержания щелочи в красном шламе.

1. Способ переработки бокситов на глинозем по параллельной схеме Байер-спекание, включающий в ветви Байера дробление и последующий размол боксита в оборотном растворе, автоклавное выщелачивание, сгущение пульпы с получением алюминатного раствора и красного шлама, промывку красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора, кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема, в ветви спекания подготовку шихты, спекание шихты с получением спека и пыли, выщелачивание полученного спека с получением алюминатного раствора, содержащего кремнезем, и красного шлама, обескремнивание алюминатного раствора с получением белого шлама и обескремненного алюминатного раствора, декомпозицию обескремненного алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку с получением оборотного раствора, направляемого в ветвь Байера на размол боксита, отличающийся тем, что пыль после операции спекания направляют на операцию размола боксита в оборотном растворе.

2. Способ переработки бокситов на глинозем по параллельной схеме Байер-спекание по п.1, отличающийся тем, что пыль после операции спекания шихты смешивают с оборотным раствором и направляют на операцию размола боксита в виде пульпы.

3. Способ переработки бокситов на глинозем по параллельной схеме Байер-спекание по п.1, отличающийся тем, что пыль после операции спекания шихты направляют на операцию размола боксита в сухом виде.