Способ переработки бокситов на глинозем

Изобретение относится к способу переработки бокситов на глинозем. Способ включает 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 и кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема. После размола боксита в оборотном растворе полученную 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. Обеспечивается повышение химического выхода глинозема, уменьшение выхода красного шлама, повышение содержания оксида железа в красном шламе, что делает перспективным его использование в качестве железорудного сырья. 3 пр.

 

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

Из уровня техники известен способ переработки железоглиноземистого сырья (Патент РФ №2086659. Способ переработки железоглиноземистого сырья. /Буркин С.П., Логинов Ю.Н., Коршунов Е.А. и др. Заявл. 03.09.93, МКИ С21В 11/00, С22В 7/00, БИ №22 от 10.08.97, Логинов Ю.Н., Буркин С.П., Логинова И.В. и др. Восстановительная плавка красных шламов глиноземного производства. Сталь, 1998, №8. С.74-77), включающий пирометаллургическую обработку исходного сырья в виде смеси боксита, красного шлама глиноземного производства и углеродсодержащих добавок. Благодаря нахождению благоприятного соотношения между кремнеземом, глиноземом и оксидами железа в шихте удалось провести процесс восстановительной плавки с разделением отдельных компонентов шихты на железо и высокоглиноземистый цемент и тем самым добиться комплексной переработки железоглиноземистого сырья. Недостатком процесса является необходимость использования углеродистого восстановителя, который должен одновременно играть роль топлива. Это привязывает процесс переработки к наличию источников дешевого твердого топлива, в качестве которого предложено применять коксовые составляющие колошниковых шламов и пылей. В целом, применение пирометаллургических способов требует применения больших затрат на источники тепла и ремонт огнеупорных футеровок печей.

Меньших энергетических затрат требует применение методов гидрометаллургии, в той или иной степени использующих метод Байера.

Из уровня техники известен способ переработки бокситов по параллельной схеме Байер-спекание (Лайнер А.И. Производство глинозема. М.: Металлургиздат, 1961, 620 с, с.570-572). В байеровской ветви перерабатывается малокремнистый боксит, а в спекательной высококремнистый. При этом компенсация потерь щелочи в обеих ветвях схемы производится введением в шихту спекания кальцинированной и оборотной соды. Недостатком является получение большого количества экологически небезопасного побочного продукта - красного шлама и проблем хранения его на шламохранилищах.

Имеется ряд известных способов, направленных на улучшение технологических показателей переработки бокситового сырья и упрощение технологии по вышеуказанной схеме. Например, при переработке бокситов СУБРа для вывода карбонатов из ветви Байера предусматривается классификация после измельчения в ветви Байера пульпы по классу - 3-10 мм, минусовой класс.

Минусовой класс перерабатывается с последующим доизмельчением и выщелачиванием в ветви Байера, а плюсовую фракцию подвергают вторичной классификации по классу 15-40 мм, плюсовой класс выводят из процесса, а минусовой направляют в спекательную ветвь на приготовление шихты. Таким путем осуществляется частичный вывод из процесса карбонатных минералов исходного сырья (Патент РФ №2039704. Способ переработки боксита по параллельной схеме Байер-спекание/ Савченко А.И., Чернабук Ю.Н., Лобанов В.А. и др. Заявл. 21.08.92, МКИ C01F 7/38 от 20.07.95).

По другому способу (авт.св. СССР №1423498. Способ переработки бокситов на глинозем/ Логинова И.В., Корюков В.Н., Лебедев В.А. и др. Заявл. 26.11.86, МКИ C01F 7/06, БИ №34 от 15.09.88) усовершенствование с целью повышения извлечения полезных компонентов из бокситового сырья обеспечивается за счет автоклавного выщелачивания спеков частью алюминатного раствора байеровской ветви и последующей совместной декомпозиции алюминатных растворов обоих ветвей.

Во всех перечисленных способах усовершенствование касается в основном байеровской ветви и в небольшой степени передела гидрохимической переработки спека.

В качестве усовершенствования параллельной схемы в источнике (Логинова И.В., Корюков В.Н. и др. Совместное выщелачивание бокситов и спеков. Известия вузов. Цветная металлургия, 1986, №4. С.43-48) предложено производить совместное выщелачивание бокситов и спеков по способу Байера. В этом техническом решении упрощается аппаратурно-технологическая схема ветви спекания боксита за счет ликвидации в ней диффузионного и других видов выщелачивания спека а также обескремнивания алюминатного раствора.

Недостатком этого решения является наращивание потоков в ветви Байера, вследствие чего могут увеличиться потери глинозема и щелочи с красным шламом при ухудшении качества спека, в особенности при спекании высококремнистого бокситового сырья.

Все вышеизложенные способы в области гидрометаллургии обладают общим недостатком - низкими технологическими показателями в ветви спекания (большой удельный расход топлива, щелочей, низкий товарный выход глинозема, отсутствие возможности комплексного использования полученных красных шламов).

Наиболее близким по совокупности существенных признаков является способ переработки бокситов на глинозем по способу Байера, принимаемый за прототип (Лайнер А.И. и др. Производство глинозема. М.: Металлургиздат, 1978. 344 с. С.63).

В соответствии со способом по прототипу осуществляют размол боксита в оборотном растворе, его выщелачивание, сгущение с получением алюминатного раствора и красного шлама. Затем проводят промывку красного шлама, декомпозицию алюминатного раствора с получением гидроокиси алюминия и маточного раствора, выпарку маточного раствора с получением оборотного раствора. Затем выполняют кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема.

По прототипу красный шлам, полученный в ветви Байера, направляется в отвал. Объем производства шламов только одним Уральским алюминиевым заводом составляет 0,7-1,0 млн т в год. Красные шламы накапливаются в шламохранилищах и практически не утилизируются, представляя собой угрозу окружающей среде из-за просачивания в грунтовые воды едкой щелочи и образования большого количества пыли в засушливое время года. В то же время красные шламы содержат такие ценные компоненты как оксиды алюминия, кремния, железа, редкоземельных металлов.

Задачей предполагаемого изобретения является повышение химического выхода глинозема, уменьшение выхода красного шлама, снижение содержания глинозема в нем и повышение содержания в нем оксида железа.

Поставленная задача решается тем, что после размола боксита в оборотном растворе, полученную пульпу нагревают до удаления воды из оборотного раствора с получением сухого остатка, упаренную воду конденсируют, соединяют с сухим остатком и направляют на выщелачивание, после операции сгущения алюминатный раствор подвергают операции обескремнивания с получением белого шлама и алюминатного раствора, который направляют на операцию декомпозиции.

Высокожелезистый красный шлам, полученный после выщелачивания, направляют на извлечение железа, титана и редкоземельных металлов.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что при нагреве пульпы до удаления воды из оборотного раствора используется прием повышения концентрации свободной каустической щелочи в алюминатном растворе в результате проведения операции упаривания. На стадии образования сухого остатка начинают интенсивно проходить твердофазные реакции образования феррита и алюмината натрия. Данная операция позволяет осуществить безавтоклавное вскрытие бокситового сырья. Тем самым исключается необходимость получения высокотемпературного острого пара, используемого в настоящий момент в технологии для автоклавного вскрытия бокситового сырья.

Упаренную воду конденсируют для того, чтобы ее можно было соединить с сухим остатком, не вовлекая в оборот объемы свежей воды, что нежелательно из экологических соображений. В результате выщелачивания образуется щелочно-алюминатный раствор с повышенным содержанием кремнезема. Поэтому после сгущения алюминатный раствор подвергают операции обескремнивания с получением белого шлама и алюминатного раствора, который направляют на операцию декомпозиции.

Переработка белого шлама может осуществляться с использованием известных методов с целью возврата полезных компонентов. Это приводит к дополнительному извлечению глинозема и щелочи из него.

Красный шлам, полученный после выщелачивания, после промывки направляют на извлечение железа, титана и РЗМ. Возможность такого использования продукта, полученного, правда, иным способом и в других условиях, показана в источниках (Патент РФ №2086659. Способ переработки железоглиноземистого сырья. /Буркин С.П., Логинов Ю.Н., Коршунов Е.А. и др. Заявл. 03.09.93, МКИ С21В 11/00, С22В 7/00 БИ №22 от 10.08.97; Логинов Ю.Н., Буркин С.П., Логинова И.В. и др. Восстановительная плавка красных шламов глиноземного производства. Сталь, 1998, №8. С.74-77).

Пример 1 (по прототипу). В лабораторных условиях обрабатывали боксит Тиманского месторождения следующего химического состава (мас.%): Al2O3 - 49,9; SiO2 - 6,4; Fe2O3 - 25,9; CO2 - 0,1; кремневый модуль 7,8. Теоретическое извлечение Al2O3 87,2%. Боксит измельчали до крупности - 0,05 мм 90%, затем определенную навеску боксита смешивали с оборотным раствором и выщелачивали в автоклавах при температуре 225°C в течение 2 ч. Расчет навески боксита и оборотного раствора осуществляли с получением в конечном итоге раствора с каустическим модулем алюминатного раствора - 1,65 ед. Химический состав исходного оборотного раствора: Na2Oк 300 г/л Al2O3 150 г/л, каустический модуль раствора 3,3 ед. Полученную автоклавную пульпу после выщелачивания разбавляли до концентрации Na2Oк 140 г/л и подвергали операции сгущения. Полученный раствор отправляли на декомпозицию, а красный шлам после промывки и сушки подвергали химическому анализу. Состав красного шлама, полученный по прототипу, при автоклавном выщелачивании исходного боксита при температуре 220°C (состав шлама, мас.% Na2O - 6,1; SiO2 - 13,1; Al2O3 - 14,5; Fe2O3 - 46,4; выход красного шлама составил 55,8%). Химический выход глинозема составил - 83,8%.

Пример 2 (по предлагаемому способу). Переработку боксита осуществляли в соответствии с настоящим изобретением.

Проводили размол боксита в оборотном растворе с концентрацией 300 г/л Na2Oк, после размола боксита в оборотном растворе, полученную пульпу нагревали до удаления воды из оборотного раствора с получением сухого остатка, упаренную воду конденсировали, соединяли с сухим остатком и направляли на выщелачивание при температуре 30-40°C, после операции сгущения алюминатный раствор с концентрацией Na2Oк 140 г/л и конечным каустическим модулем 1,65 подвергали операции обескремнивания с получением белого шлама и алюминатного раствора, который направляли на операцию декомпозиции. В этом случае в отличие от автоклавного выщелачивания кремнезем удерживается щелочно-алюминатным раствором, в результате чего и алюминатный раствор удается отделить от красного шлама с удержанным в нем кремнеземом, затем произвести операцию обескремнивания с получением белого шлама и алюминатного раствора, который направляли на операцию декомпозиции.

Полученный красный шлам после промывки и сушки подвергали химическому анализу (состав шлама, мас.% Na2O - 0,3; SiO2 - 3,2; Al2O3 - 4,1; Fe2O3 - 75,9; TiO2 - 9,8; выход красного шлама 29,5%). Химический выход глинозема составил - 97,1%.

Полученный белый шлам после промывки и сушки подвергали также химическому анализу (состав шлама, мас.% Na2O - 19,8; SiO2 - 34,2; Al2O3 - 33,1; H2O - 12,0; выход белого шлама 14,5%).

Пример 3 (по предлагаемому способу). Условия переработки боксита оставили прежними за исключением температуры выщелачивания, которую назначили в переделах 45-50°C. Полученные результаты химических анализов имели отклонения не выше 5%, что позволило сделать вывод о возможности осуществления способа и в более широком интервале температур выщелачивания.

По сравнению с прототипом улучшены следующие показатели, что одновременно является техническим результатом:

- Химический выход глинозема повышен с 83,8 до 97,1%, т.е. на 13.3 %.

- Выход красного шлама уменьшен с 55,8 до 29,5%, т.е. на 26,3%.

- Снижено содержание полезного компонента (глинозема) в отходах производства (в виде красного шлама) с 14,5 до 4,1%, т.е. на 10.4 %.

- Повышено содержание оксида железа в красном шламе с 46,4 до 75,9%, что делает перспективным его использование в качестве железорудного сырья.

Способ переработки бокситов на глинозем, включающий 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 и кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема, отличающийся тем, что 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.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области цветной металлургии. .

Изобретение относится к области цветной металлургии. .
Изобретение относится к области цветной металлургии. .
Изобретение относится к области химии. .
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к технологии производства глинозема из глиноземсодержащего сырья. .
Изобретение относится к области химии и гидрометаллургии и может быть использовано в производстве глинозема из нефелинов и низкосортных бокситов методом спекания.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в глиноземном производстве в процессе разложения алюминатных растворов. .

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при получении песчаного глинозема из низкокачественного глиноземсодержащего сырья способом спекания.
Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема из глиноземсодержащего сырья. .
Изобретение относится к области цветной металлургии. .

Изобретение относится к области цветной металлургии. .
Изобретение относится к области цветной металлургии. .

Изобретение относится к технологии получения технологических солевых растворов горнорудного производства, в частности к повышению стабильности этих растворов. .

Изобретение относится к области металлургии. .
Изобретение относится к усовершенствованному способу переэтерификации по меньшей мере одного соединения, содержащего по меньшей мере одну функциональную группу сложного эфира, по меньшей мере одним соединением, содержащим по меньшей мере одну гидроксильную группу, в котором используют красный шлам, образующийся при производстве алюминия по способу Байера, в качестве соединения, ускоряющего реакцию.

Изобретение относится к области химии и металлургии и может быть использовано в производстве глинозема из бокситов по способу Байера. .
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к технологии производства глинозема из глиноземсодержащего сырья. .

Изобретение относится к области химии и металлургии и может быть использовано для извлечения глинозема из кианитового концентрата. .

Изобретение относится к области химии. Боксит перерабатывают по способу Байера, согласно которому: а) готовят бокситовую руду, b) её выщелачивают, получают пульпу, содержащую раствор, обогащенный растворенным глиноземом, и красный шлам, с) раствор отделяют от красного шлама; d) раствор, обогащенный оксидом алюминия, приводят в сильно неравновесное состояние пересыщения обычно путем охлаждения и разбавления и в него вводят частицы тригидрата глинозема для декомпозиции, т.е. для осаждения глинозема в виде тригидрата глинозема; е) раствор, обедненный оксидом алюминия, подвергают концентрированию, обычно путем выпарки и, возможно, добавления гидроксида натрия для получения концентрированного раствора, который возвращают в производственный цикл на этап b) выщелачивания боксита. Между этапом с) и этапом d) раствор, обогащенный оксидом алюминия, подвергают контрольной фильтрации для того, чтобы на выходе из фильтрации раствор содержал менее 10 мг/л нерастворимых частиц. В ходе этапа контрольной фильтрации применяют фильтровальное приспособление, включающее в себя зону, в которой раствор, обогащенный оксидом алюминия, после прохождения сквозь фильтровальную среду находится под давлением, составляющим более 2 бар, предпочтительно более 3 бар. Изобретение позволяет повысить производительность процесса. 23 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к способу переработки бокситов на глинозем. Способ включает 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 и кальцинацию гидроокиси алюминия с получением глинозема. После размола боксита в оборотном растворе полученную 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. Обеспечивается повышение химического выхода глинозема, уменьшение выхода красного шлама, повышение содержания оксида железа в красном шламе, что делает перспективным его использование в качестве железорудного сырья. 3 пр.

Наверх