Способ переработки мелкодисперсного красного шлама

Авторы патента:

Ивановский Александр Евгеньевич (RU)

C22B7/00 - Переработка сырья, кроме руды, например скрапа, с целью получения цветных металлов или их соединений

Владельцы патента RU 2588910:

Оленников Владимир Григорьевич (RU)

Изобретение относится к переработке мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений. В предложенном способе измельчение производят с одновременным разделением красного шлама на оксиды металлов и оксиды кремния путем пропускания красного шлама через дезинтегратор с вращающимся электромагнитным полем с частотой вращения в диапазоне от 110 до 130 Гц и напряженностью от 100 до 160 А/м. Далее отводят воду, а сухой остаток подают на разделение с помощью магнитного поля на магнитную и немагнитную фракции. Обеспечивается упрощение способа при одновременном повышении эффективности переработки красного шлама, а именно повышении выхода оксидов железа, оксидов титана, оксидов кремния. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к переработке отходов алюминиевого производства, а более конкретно к способам переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений, при которых красный шлам измельчают, после чего производят разделение с помощью магнитного поля на магнитную и немагнитную фракции, и может быть использовано для выделения из красного шлама полезных компонентов: оксидов железа, оксидов титана, оксидов кремния.

Уровень техники

Красный шлам - результат наиболее распространенного в мировой алюминиевой промышленности метода получения алюминия из бокситов, так называемого «способа Байера». В соответствии с этой технологией боксит дробят, а затем размалывают в среде концентрированного щелочного раствора. Для более полного перевода оксида алюминия в раствор процесс выщелачивания осуществляется при небольших количествах извести. В результате получается пульпа, состоящая из раствора алюмината натрия и красного шлама. Затем шлам отделяют от раствора отстаиванием и отправляют на отвал. Основная масса красного шлама состоит из очень мелких частиц (размером 1-10 мкм и даже меньше), которые осаждаются очень медленно.

Шлам имеет сильную щелочную реакцию, а его точный химический состав зависит от используемых в производстве бокситов и особенностей технического процесса. В красный цвет его окрашивает главный компонент - оксид железа (III). Ориентировочный состав красного шлама - оксида железа (40-45%), непереработанные остатки оксида алюминия (10-15%), кремнезем (10-15%), известь (6-10%), аморфный диоксид титана (4-5%), связанный диоксид натрия (5-6%).

Известен способ переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений, при котором красный шлам измельчают, после чего производят разделение с помощью магнитного поля на магнитную и немагнитную фракции. См. описание к патенту на изобретение РФ №2528918, опубл. в 2014 году.

Данный способ является наиболее близким по технической сути и достигаемому техническому результату и выбран за прототип предлагаемого изобретения.

Недостатком такого способа является недостаточно высокий выход железосодержащих соединений, связанный с тем, что в красном шламе железосодержащие соединения покрыты оболочкой из кремниевых соединений, которые сложно удалить. Как видно из материалов описания к указанному патенту, выход железосодержащего концентрата 35%, извлечение железа - 54,7%. Эти показатели можно улучшить. Другим недостатком прототипа является сложность самого процесса. Действительно, предложенный способ включает сложную многостадийную переработку.

Раскрытие изобретения

Опирающееся на это оригинальное наблюдение настоящее изобретение главным образом имеет целью предложить способ переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений, позволяющий, по меньшей мере, сгладить один из указанных выше недостатков, а именно обеспечить упрощение способа при одновременном повышении эффективности переработки красного шлама, а именно повышении выхода оксидов железа, что и является решаемой технической задачей.

Для достижения этой цели измельчение производят с одновременным разделением красного шлама на составные части путем пропускания красного шлама через дезинтегратор с вращающимся электромагнитным полем, с частотой вращения в диапазоне от 110 до 130 Гц и напряженностью от 100 до 160 А/м, разделяющим частицы красного шлама на оксиды металлов и оксиды кремния. После этого отводят воду. Сухой остаток подают на разделение с помощью магнитного поля на магнитную и немагнитную фракции.

Благодаря данным выгодным характеристикам появляется возможность произвести разделение красного шлама на оксиды железа и на оксиды кремниевых соединений вращающимся электромагнитным полем. За счет того, что оксиды железа будут увлекаться вращающимся электромагнитным полем, они будут являться мелющим телом. В результате множественного соприкосновения между собой частиц красного шлама будет происходить их перетирание и мелкое дробление, в результате чего оксиды железа разделятся с оксидами кремниевых соединений.

Параметры вращения, которые находятся в диапазоне от 110 до 130 Гц, и параметры напряженности, которые находятся в диапазоне от 100 до 160 А/м, выбраны экспериментально в результате опытов и соответствуют оптимальным диапазонам, которые обеспечивают наилучший результат разделения красного шлама на оксиды железа и на оксиды кремниевых соединений.

Существует еще один вариант изобретения, в котором измельчение с одновременным разделением красного шлама на составные части производят путем пропускания красного шлама через четное количество последовательно расположенных узлов дезинтегратора, создающих вращающиеся магнитные поля, причем направление вращения магнитного поля каждого последующего узла имеет противоположное направление по сравнению с направлением вращения магнитного поля предыдущего узла.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность улучшения процентного содержания полезного продукта в обработанном красном шламе за счет многоступенчатости процесса.

Существует еще один вариант изобретения, в котором сухой остаток подают на блок гидроциклонов для выделения поликремниевой кислоты.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность Дополнительного выделения из красного шлама поликремниевой кислоты, которая является полезным компонентом - продуктом для получения жидкого стекла.

Существует еще один вариант изобретения, в котором перед измельчением с одновременным разделением красного шлама на составные части красный шлам нагревают до температуры 120-180°С.

Благодаря данной выгодной характеристике появляется возможность дополнительного повышения эффективности переработки красного шлама за счет увеличения процентного содержания выхода оксидов железа.

Совокупность существенных признаков предлагаемого изобретения неизвестна из уровня техники для устройств аналогичного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «новизна» для изобретения.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения ясно вытекают из описания, приведенного ниже для иллюстрации и не являющегося ограничительным, со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематично изображены этапы переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений согласно изобретению.

Осуществление изобретения

Процесс переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений выглядит следующим образом. (Приводится неограничивающий применения изобретения пример переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений согласно чертежу (фигуре 1)).

Этап 1. Отходы алюминиевого производства подают от бункера-накопителя по конвейеру, где их подогревают до 120-180°С, а лучше всего до 150°С.

Этап 2. Далее их подают в дезинтегратор, где электромагнитное поле вращается, например, по часовой стрелке.

При этом на отходы воздействуют следующие процессы:

- магнитострикция;

- электромагнитное воздействие;

- ультразвуковое воздействие;

- механическое воздействие для магнитных полей.

С учетом того, что в отходах алюминиевого производства содержится более 45% оксидов железа, то во вращающемся электромагнитном поле частички оксидов железа будут выполнять роль элементов, освобождающих частицы отходов от оксидов кремния, в частности от метакремниевой кислоты.

Этап 3. После прохождения первого дезинтегратора отходы сразу подают во второй дезинтегратор, где электромагнитное поле вращается в другом направлении (против часовой стрелки). В результате перетирания частиц между собой резко усиливается, и мелкодисперсные частицы отходов полностью освобождаются от налета оксидов кремния, в частности от метакремниевой кислоты.

Этап 4. Пары воды из состава оксидов кремния, в частности метакремниевой кислоты, покрывающей частицы отходов, отводят на конденсацию.

Этап 5. Дезинтегрированные отходы отводят на магнитную сепарацию для разделения на полезные компоненты.

Этап 6. Сухой остаток подают на блок гидроциклонов для выделения поликремниевой кислоты.

Промышленная применимость.

Предлагаемый способ переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений может быть осуществлен специалистом на практике и при осуществлении обеспечивает реализацию заявленного назначения, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию «промышленная применимость» для изобретения.

Описанный способ переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений реализуется на базе традиционных технологий, и возможность его осуществления не связана с какими-либо дополнительными техническими проблемами.

Заявленный способ испытан в условиях лаборатории физико-химических проблем ООО НПФ "МАШГЕО". Из красного шлама хранилища №8 Несмель, Венгрия, содержащего, %:

Fe₂O₃	46,4
AL₂O₃	10,2
SiO₂	16,5
TiO₂	7,2

получен концентрат содержащий, %:

Fe₂O₃	74,2
AL₂O₃	3,5
SiO₂	4,1
TiO₂	14,3

Таким образом, можно констатировать, что достигнут технический результат, а именно упрощение способа при одновременном повышении эффективности переработки красного шлама, а именно повышении выхода оксидов железа.

Дополнительным полезным техническим результатом заявленного изобретения является то, что данный способ переработки мелкодисперсного красного шлама обеспечивает

увеличение выхода двуокиси титана;

увеличение выхода других редкоземельных металлов, а также

получение тепла для частичного восполнения собственных потребностей;

получение сырья для стройматериалов и строительства дорог.

1. Способ переработки мелкодисперсного красного шлама на основе оксидов металлов и кремниевых соединений, включающий его измельчение и последующее разделение с помощью магнитного поля на магнитную и немагнитную фракции, отличающийся тем, что измельчение производят с одновременным разделением красного шлама на составные части путем пропускания красного шлама через дезинтегратор с вращающимся электромагнитным полем, с частотой вращения в диапазоне от 110 до 130 Гц и напряженностью от 100 до 160 А/м, разделяющим частицы красного шлама на окислы металлов и окислы кремния, после чего отводят воду, а сухой остаток подают на разделение с помощью магнитного поля на магнитную и немагнитную фракции.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что измельчение красного шлама с его одновременным разделением на составные части производят путем пропускания красного шлама через четное количество последовательно расположенных узлов дезинтегратора, создающих вращающиеся электромагнитные поля, причем направление вращения электромагнитного поля каждого последующего узла имеет противоположное направление по сравнению с направлением вращения электромагнитного поля предыдущего узла.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для выделения поликремниевой кислоты сухой остаток подают на блок гидроциклонов.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что перед измельчением красного шлама с одновременным разделением его на составные части красный шлам нагревают до температуры 120-180°C.

Изобретение относится к способу переработки фторуглеродсодержащих отходов производства алюминия электролизом расплавленных солей. Способ включает высокотемпературную обработку отходов в присутствии кислородсодержащего газа с получением вторичного сырья для производства алюминия, обработку отходов осуществляют путем газификации с получением горючего фторсодержащего синтез-газа и твердых продуктов газификации.

Способ обработки содержащего углерод сыпучего материала // 2586350

Изобретение относится к способу обработки содержащего загрязнения углеродсодержащего сыпучего материала. Техническим результатом является повышение эффективности обработки углеродсодержащего материала.

Участок приема и переработки стружки черных и цветных металлов // 2586179

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано на заводах машиностроительной и металлургической промышленности для переработки стальной и чугунной стружки в плотные, прочные брикеты, свободные от загрязнений.

Способ кучного выщелачивания золота из упорных руд и техногенного минерального сырья // 2585593

Изобретение относится к способу кучного выщелачивания золота из исходного сырья в виде золотосодержащих упорных руд и техногенного минерального сырья. Способ включает агломерацию исходного сырья путем добавки к нему связующего материала, формирование штабеля, выщелачивание золота путем подачи в штабель раствора выщелачивающего реагента, рециркуляцию рабочих растворов, сбор продуктивных растворов и выделение из них золота.

Способ плавки металлолома // 2584374

Изобретение относится к способу плавки металлолома в печи. Способ включает загрузку шихты твердого металлолома в печь, подачу в печь топлива и обогащенного кислородом окислителя, сжигание топлива с окислителем для генерирования тепла внутри печи, расплавление шихты твердого металлолома в печи посредством тепла, выпуск расплавленного металла из печи, при этом после стадии загрузки шихты твердого металлолома в печь топливо сжигают с окислителем для сформирования одного или более видимых факелов пламени в печи над шихтой, и перед стадией выпуска расплавленного металла из печи топливо сжигают с окислителем с обеспечением генерирования беспламенного горения в печи над расплавленным металлом.

Реактор деструкции отходов твердых сплавов газообразным цинком // 2581690

Изобретение относится к металлургии вторичных цветных металлов. Реактор включает футерованный корпус, расположенный внутри корпуса графитовый пенал, выполненный в виде двух стаканов, один из которых расположен в зоне нагрева, а другой - в зоне конденсации, нагревательный элемент, размещенный с внешней стороны стакана в зоне нагрева и соединенный через графитовые электроды с трансформатором, и размещенную в месте контакта стаканов перегородку с осевым отверстием, которая уплотнена высокотемпературной прокладкой.

Способ получения кристаллов нитрата кобальта высокой чистоты из отработанных катализаторов сo/sio2 // 2580744

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения кристаллов нитрата кобальта высокой чистоты отработанные катализаторы Co/SiO2 кальцинируют на воздухе, охлаждают и измельчают в порошок.

Способ извлечения рутения из отработанного катализатора в виде оксида алюминия, нагруженного рутением // 2580580

Изобретение относится к извлечению рутения из отработанного катализатора в виде оксида алюминия, содержащего рутений. Способ включает его сушку, прокаливание, охлаждение и измельчение в черный порошок, содержащий оксид рутения.

Способ комплексного извлечения металлического кобальта, рутения и алюминия из отработанного катализатора сo-ru/al2o3 для синтеза фишера-тропша // 2580575

Изобретение относится извлечению металлического кобальта, рутения и алюминия из отработанного катализатора Co-Ru/Al2O3 для синтеза Фишера-Тропша. Катализатор подвергают воздействию прокаливанием и восстановительной обработке.

Способы обработки красного шлама // 2579843

Группа изобретений относится к области обработки красного шлама. Способы включают выщелачивание красного шлама с использованием HCl с получением продукта выщелачивания, содержащего ионы первого металла, например алюминия, и твердое вещество.

Способ переработки титанового лома // 2588976

Изобретение относится к способу переработки титанового лома. Способ заключается в том, что в нагретый до температуры от 673 до 773 К реактор помещают титановый лом на кварцевой лодочке, подкладывая под него углеродное волокно. Далее пропускают через реактор пары тетрахлорида углерода с контролируемой скоростью, а к титановому лому - потенциал от источника напряжения постоянного тока величиной более 6000 В любого знака, используя для его подвода углеродное волокно. Извлеченный из лома тетрахлорид титана (TiCl4) конденсируют совместно с избыточным тетрахлоридом углерода (CCl4) и получают раствор (TiCl4-CCl4). Затем методом возгонки отделяют тетрахлорид титана от тетрахлорида углерода и барботируют тетрахлорид титана влажным воздухом. При этом в осадок выпадает дигидроксид-оксид титана TiO(OH)2, который прокаливают при температуре 873-973 К с получением диоксида титана (TiO2). Техническим результатом является увеличение скорости реакций в 2-4 раза и соответственно во столько же раз увеличивается производительность переработки титанового лома.

Способ получения чугуна синтегаль из красного шлама // 2589948

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технологии переработки красных шламов с получением синтетического алюминиевого чугуна (синтегаля). Способ включает смешивание шлама с известью в количестве 7-10 мас.% от массы шлама, сушку полученной шихты, плавку шихты в дуговой печи при температуре 1500-1580°С в присутствии катализатора в виде чугуна или стали с обеспечением восстановления оксидов железа, и введение в полученный расплав алюминия в количестве 1,5-4,0% от массы расплава. При этом для проведения плавки шихты в плавильную ванну дуговой печи сначала загружают упомянутый катализатор, а затем по меньшей мере в три этапа частями загружают упомянутую шихту. Изобретение позволяет повысить качество получаемого алюминиевого чугуна, увеличить производительность процесса, снизить энергетические затраты. 8 з.п. ф-лы, 1 пр.

Брикет для легирования алюминиевого сплава // 2590441

Изобретение относится к брикетам для легирования при выплавке алюминиевых сплавов. Брикет содержит стружку сплава алюминия с медью и частицы меди в количестве 20-40 мас.% от общей массы брикета. Частицы меди могут быть использованы в виде стружки. Обеспечивается погружение брикета в расплав при выплавке алюминиевых сплавов, а также обеспечивается утилизация отходов в виде стружки сплава алюминия с медью. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 4 пр.

Способ переработки полупродуктов цветной металлургии, содержащих свинец, медь и цинк // 2592009

Изобретение относится к цветной металлургии. Способ переработки полупродуктов свинцового производства, содержащих свинец, медь и цинк, включает загрузку в шахтную печь упомянутых полупродуктов, кокса в качестве восстановителя, сульфидизатора и кварцевой руды в качестве флюса и их плавку при подаче кислородсодержащего дутья с получением чернового свинца, медного штейна и цинксодержащего шлака. В качестве сульфидизатора используют концентрат или руду, содержащие свинец, медь и цинк, при этом отношение содержания кремнезема к содержанию цинка в загрузке составляет 1,2-1,6, отношение содержания меди к содержанию серы в загрузке составляет 0,7-1,2, отношение содержания свинца к содержанию меди в загрузке составляет 1,5-3,0. Обеспечивается повышение извлечения цветных металлов, а также снижение расхода кокса на плавку. 5 з.п. ф-лы, 1 пр.

Способ комплексной переработки алюминиевых отходов // 2594229

Изобретение относится к способу комплексной механико-термической переработки алюминиевых отходов. Способ включает удаление посторонних включений и органических примесей, по меньшей мере двухэтапное измельчение и классификацию, при этом отходы перед измельчением подвергают сепарации, классификацию осуществляют с получением частиц крупностью не более 20 мм, после классификации полученные массы измельченного сырья дозированно загружают в смеситель с последующей подачей в накопительный бункер брикетировочного пресса и прессуют валкованием при удельном давлении более 1000 кг/см2 с получением брикета неправильной геометрической формы с наибольшей стороной не более 100 мм. Обеспечивается повышение производительности переработки алюминиевых отходов с получением продукции в виде брикетов заданной формы и размеров, отвечающей требованиям технологического процесса металлургических или химических предприятий. 2 ил.

Способ переработки техногенных отходов металлургических и горно-обогатительных производств // 2594544

Изобретение относится к способу переработки техногенных отходов металлургических и горно-обогатительных производств. Способ включает выщелачивание в присутствии окислителя и ионов трехвалентного железа. Перед выщелачиванием осуществляют полиградиентную воздушно-механическую сепарацию отходов с разделением на содержащую и не содержащую полезные металлы фракции. Затем проводят магнитную сепарацию фракции, содержащей полезные металлы. Далее ведут раздельное выщелачивание магнитной и немагнитной фракций путем механоактивации с одновременным гидродинамическим, электрохимическим и химическим воздействием. После выщелачивания осуществляют разделение продуктов на твердую и жидкую части с последующей физикохимической обработкой жидкой части гидродинамическим, электрофизическим и электрохимическим воздействием, при этом твердую часть подвергают химико-термической обработке с последующим возвращением ее на стадию выщелачивания немагнитной фракции. Техническим результатом является снижение экологической нагрузки на окружающую среду. 1 пр.

Способ извлечения редкоземельных элементов и редких металлов // 2595178

Изобретения относятся к способам извлечения по меньшей мере одного редкоземельного элемента. Способы включают получение кислой композиции, содержащей по меньшей мере один редкоземельный элемент и по меньшей мере один редкий металл. Далее осуществляют взаимодействие указанной композиции с агентом с селективным извлечением первого редкоземельного элемента и необязательно первого редкого металла. Техническим результатом является возможность экстрагировать различные редкоземельные элементы, такие как скандий, иттрий, лантан, церий, празеодим, неодим, прометий, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, и различные редкие металлы, такие как индий, цирконий, литий, галлий. 15 н. и 291 з.п. ф-лы, 26 ил., 19 табл., 8 пр.

Способ переработки отходов люминофоров на основе сульфида цинка, содержащих иттрий и европий // 2595314

Изобретение относится к металлургии редких и редкоземельных металлов, а именно к способу переработки люминофоров на основе сульфида цинка, и может быть использовано для получения обогащенного по иттрию и европию концентрата. Способ включает сушку сырья при температуре 150÷320°C в течение 2-3 часов. Затем ведут хлорирование при температуре 800-900°C в расплаве хлористых солей иттрия и европия. Причем хлорирование проводят при массовом соотношении хлорида иттрия к хлориду европия 1:(0,1÷0,3). Техническим результатом изобретения является упрощение процесса за счет сокращения количества операций, упрощение аппаратурного оформления процесса, а также снижение энергоемкости процесса получения концентрата редкоземельных элементов. 1 пр.

Восстановительный способ непрерывной экстракции кальция и получения осаждённого карбоната кальция // 2596930

Изобретение относится к обработке богатых кальцием промышленных отходов. Способ обработки включает экстракцию ионов кальция из суспензии богатых кальцием гранулярных частиц указанных отходов и водного нитрата аммония с образованием богатой кальцием первой фракции и тяжелой второй фракции. Тяжелую вторую фракцию отделяют от первой фракции, а богатую кальцием первую фракцию сатурируют газом, содержащим диоксид углерода, с образованием суспензии осажденного карбоната кальция и водного нитрата аммония. Осадок отделяют от водного нитрата аммония с использованием центрифуги; причем отделенная тяжелая вторая фракция содержит повышенную процентную массовую долю железа. Техническим результатом является секвестрация экологически вредного диоксида углерода, обеспечение конверсии указанных промышленных отходов в ценные конечные продукты. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл., 1 пр.

Способ получения нанопорошка меди из отходов // 2597445

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения нанопорошка меди из отходов электротехнической медной проволоки, содержащих не менее 99,5% меди, включает их электроэрозионное диспергирование в дистиллированной воде при частоте следования импульсов 100-120 Гц, напряжении на электродах 200-220 В и емкости разрядных конденсаторов 25,5-35,5 мкФ, с последующим центрифугированием раствора для отделения наноразмерных частиц от крупноразмерных. Обеспечивается получение сферического нанопорошка меди с незначительным количеством примесей. 3 ил., 1 табл., 1 пр.