Способ комплексной переработки красного и нефелинового шламов

Изобретение относится к технологии 100% переработки красных и нефелиновых (белитовых) шламов с получением товарных продуктов в виде сплавов железа, цементов, а также аморфного диоксида кремния. При обработке красного шлама осуществляют смешивание шлама с известью, сушку полученной шихты, плавку шихты в дуговой печи в присутствии катализатора в виде чугуна или стали с обеспечением восстановления оксидов железа и получения сплава на основе железа, слив литейного шлака и его грануляцию и обескремнивание шлака. При обработке нефелинового шлама осуществляют обескремнивание нефелинового шлама путем промывки содовым раствором, фильтрацию шлама с отделением содово-силикатного раствора и обжиг полученного клинкера. При этом для получения смеси для цемента осуществляют смешивание литейного шлака, полученного из красного шлама, и клинкера, полученного из нефелинового шлама, с функциональными компонентами цемента. Кроме того, в смесь для цемента могут также вводится наномодификаторы в виде аморфного диоксида кремния и высокодисперсного аморфного гидроксида алюминия. Обеспечивается повышение качества получаемых продуктов, упрощение технологии, увеличение производительности и снижение энергетических затрат. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к технологии безотходной переработки красных и нефелиновых (белитовых) шламов с получением товарных продуктов в виде сплавов железа, цементов, а также аморфного диоксида кремния.

Из уровня техники известна технология переработки красного шлама с использованием добавки из нефелинового шлама. Согласно способу красный и нефелиновый шламы и известняк измельчают, смешивают и подвергают смесь обжигу с получением цементного клинкера (см. авторское свидетельство СССР 281231, 1970 г.). Недостатком указанной технологии является низкое качество получаемого клинкера.

Из уровня техники известен способ переработки красного шлама, включающий смешивание шлама с отходами производства извести, сушку полученной шихты и восстановительную плавку шихты в топливокислородной печи в присутствии катализатора в виде чугунной стружки, а также высокоуглеродистого материала в виде графита с обеспечением получения чугуна (Патент RU 2479648, 20.04.2013). Недостатком данной технологии является низкое качество получаемого чугуна, низкая производительность процесса и высокие энергозатраты.

Из уровня техники известны технологии использования литейного шлака, полученного после переработки красного шлама для получения цементной смеси (см., например, патент RU 2179590, 20.02.2002).

Из уровня техники известен способ переработки нефелинового шлама, включающий выщелачивание нефелинового шлама, его фильтрацию с отделением содово-силикатного раствора и обжиг полученного клинкера для получения цементной смеси (см. авторское свидетельство СССР 381628, 1973 г.).

Однако в известных технологиях содержание SiO2 в литейном шлаке (или нефелиновом шламе) значительно превышает 10% и не нейтрализуется повышенным содержанием Al2O3. Смеси, полученные из указанных компонентов, обладают низкими вяжущими свойствами, то есть практически нейтральны, и могут использоваться только как минеральная добавка в объеме 10-30%, при этом класс получаемого из них цемента понижается.

Задачей заявленного изобретения является устранение недостатков аналогов и создание технологии 100%-ной совместной переработки красного и нефелиного шлама.

Технический результат изобретения заключается в повышении качества получаемых при совместной переработке продуктов: сплава на основе железа и цементной смеси (в частности, в повышении вяжущих свойств), упрощении технологии, увеличении производительности процесса и снижении энергетических затрат.

Указанный технический результат достигается за счет того, что способ комплексной переработки красного и нефелинового шламов включает следующие этапы:

(а) обработку красного шлама, при которой осуществляют:

- смешивание шлама с известью,

- плавку шихты в дуговой печи в присутствии катализатора в виде чугуна или стали с обеспечением восстановления оксидов железа и получения сплава на основе железа,

- слив литейного шлака и его грануляцию,

- обескремнивание шлака путем промывки содовым раствором,

- фильтрацию шлака с отделением содово-силикатного раствора;

(б) обработку нефелинового шлама, при которой осуществляют:

- обескремнивание нефелинового шлама путем выщелачивания содовым раствором,

- фильтрацию кека с отделением содово-силикатного раствора,

- обжиг полученной однокомпонентной шихты;

(в) получение смеси для цемента, при котором осуществляют смешивание литейного шлака, полученного из красного шлама, и клинкера, полученного из нефелинового шлама, с функциональными компонентами цемента.

Кроме того, указанный технический результат достигается в частных вариантах реализации способа за счет того, что:

- на этапе а) после грануляции шлака улавливают корольки железного сплава из гранулятора и направляют их на операцию плавки шихты;

- раствор кальцинированной соды и кремниевой кислоты, полученный после обескремнивания литейного шлака на этапе (а) и обескремнивания нефелинового шлама на этапе (б), подвергают карбонизации с получением аморфного диоксида кремния, при этом полученный обескремненный раствор кальцинированной соды используют как оборотный;

- в качестве функционального компонента цемента используют гипс;

- в смесь дополнительно вводят порошковый наномодификатор в виде аморфного диоксида кремния, полученный после карбонизации;

- в смесь дополнительно вводят порошковый наномодификатор в виде высокодисперсного аморфного гидроксида алюминия.

В отличие от известных аналогов в заявленном изобретении осуществляется совместное использование литейного шлака от переработки красных шламов и клинкера из нефелинового шлама для получения цементов высокого качества.

Используемые приемы по обработке красного шлама с целью получения сплава на основе железа (подготовка шлама, операции восстановительной плавки) позволяют значительно повысить качество получаемого сплава. Применяемые операции обработки литейного шлака (грануляция, обескремнивание), а также нефелинового шлама (обескремнивание, фильтрация) позволяют получить цементную смесь с высокой вяжущей способностью. Кроме того, в смесь могут вводится порошковые модификаторы (нанодобавки) для получения строительных и специальных цементов низкой водопроводности.

Способ осуществляется следующим образом.

1. Обработка красного шлама

Слежалые куски исходного красного шлама подвергают дроблению (при необходимости).

Затем в шлам добавляют известь в количестве 7-10% от массы шлама. Это необходимо с целью нейтрализации Na2O путем связывания NaOH.

Полученную шихту подогревают уходящими дымовыми газами до температуры 600-800°C с целью удаления поверхностной и гидратной влаги (сушки) и частичного насыщения углеродом.

После этого полученную шихту подвергают восстановительной плавке в дуговой печи. Для устойчивой и качественной работы рекомендуется использовать печь с плавильной ванной, имеющей переклазовую футеровку, например, марки ППД-93 с массовой долей оксида магния не менее 93%. Это позволит полностью исключить вредоносное воздействие на футеровку Na2O.

Для осуществления плавки в ванну печи сначала закладывают катализатор, в качестве которого служит, например, высокоуглеродистая чугунная стружка. Масса загружаемого катализатора составляет примерно 30% от содержания Fe2O3 в шихте. В зависимости от содержания С в стружке (катализаторе) и количества Fe2O в шламе возможна добавка в катализатор высокоуглеродистого материала в виде стружки от отходов графитовых электродов с расчетом суммарного содержания C и Si 3,0-4,0%. В качестве катализатора можно также использовать стальную стружку и окалину, при этом необходимо увеличить добавку углерода в виде графитовой стружки для достижения в шихте указанного содержания C и Si. Шихта должна быть низкокремнистая из расчета содержания в сплаве C и Si 3,0-4,0%;

После загрузки катализатора в ванну печи по частям загружается шихта.

Сначала подают 30-35% шихтового материала в виде смеси красного шлама и извести и проводят расплавление загрузки под шлакообразующим материалом-флюсом в количестве 0,1-0,5% от массы шихты при температуре 1500-1580°C в течение 3-8 минут.

Затем подается вторая порция шихты в объеме 30-35%, вводится флюс и происходит плавка в течение 3-8 минут при той же температуре. В завершении подается последняя треть шихты и операция повторяется до получения сплава на основе железа с содержанием C и Si 3,0-4,0 мас. %. Расплав металла сливают в литейный ковш и подают на участок разлива, в частности на центробежно-литьевую машину.

Литейный шлак (1) скачивают и направляют в гранулятор, где он остывает и гранулируется. Затем посредством магнитов от шлака отделяют основную массу металла, который возвращают в литейное производство. После этого шлак подвергают дроблению в конусной вибрационной дробилке, где он дробится до размера 3 мм (начальный размер примерно 50 мм) и поступает на грохоты, где отделяются плоские частицы металла и возвращаются в цех литья, а минеральная часть поступает в электростатический сепаратор, где окончательно происходит разделение металлического порошка и минеральной части.

Минеральную часть подвергают обескремниванию выщелачиванием (2), которое проводится с использованием 15%-ного раствора кальцинированной соды (3), после чего продукт фильтруют (4) и сушат. В итоге минеральная часть (однокомпонентная шихта (5)) приобретает начальные вяжущие свойства.

Оставшийся после фильтрации раствор кальцинированной соды и кремниевой кислоты (содово-силикатный раствор (6)) поступает в карбонизатор, где посредством карбонизации CO2 (7) (уходящие газы кальциевой печи и плавильных печей) происходит выделение аморфного диоксида кремния (тонкодисперсный кремнезем (11)), который выделяется из раствора путем фильтрации (8) и промывки (10), а обескремненный раствор кальцинированной соды нейтрализуют (9) и используют как оборотный (см. чертеж).

Полученный литейный шлак поступает в бункер цементного производства.

2. Обработка нефелинового шлама

Обработка нефелинового шлама (1) осуществляется аналогично обработке минеральной части литейного шлака от красного шлама и основана на содовом выщелачивании (2) шламовых отвалов и последующей фильтрации (4) с отделением от получаемой однокомпонентной шихты (5) содово-силикатного раствора (6) (см. чертеж).

Усредненный химический состав отвального нефелинового шлама представлен оксидами CaO=56-58%; SiO2=29-31%; Al2O3=2,8-3,0%; Fe2O3=3,0-3,2%; R2O=1,0-1,2%; п.п.п.=2,5-4,0%. В качестве основной фазы в шламе присутствует двухкальциевый силикат (Ca2SiO2) в количестве 85-90%.

Перед выщелачиванием нефелиновый шлам, при необходимости, подвергают дроблению. Выщелачивание (2) осуществляют 15%-ным содовым раствором (3), в результате которого происходит химическое извлечение двуокиси кремния из двухкальциевого силиката (обескремнивание нефелинового шлама). Под термином «обескремнивание» в данном случае следует понимать извлечение двуокиси кремния из твердой фазы - двухкальциевого силиката, входящего в состав нефелинового шлама, при его гидрохимической переработке методом выщелачивания по реакции:

Ca2SiO4+2Na2CO3+H2O↔2CaCO3+Na2SiO3+2NaOH

При этом необходимо разложение лишь такого количества 2CaO⋅SiO2 и накопление такого количества CaCO3, которое обеспечило бы повышение основности смеси, требуемой для синтеза трехкальциевого силиката. Образующийся по реакции карбонат кальция нерастворим и вместе с исходным безводным двухкальциевым силикатом, а также частично образующимся гидросиликатом кальция составляет твердую фазу, которая отделяется от жидкой фазы после завершения реакции. Таким образом, твердая фаза после обескремнивания представляет собой смесь:

а) исходного непрореагировавшего нефелинового (белитового) шлама;

б) карбоната кальция, образовавшегося при «обескремнивании» и выщелачивании;

в) гидросиликатов кальция - частично исходных, частично вновь образовавшихся.

При заданной степени завершенности реакции (получение необходимого значения КН) твердая фаза представляет собой готовую однокомпонентную шихту для производства портландцементного клинкера.

Такая сырьевая смесь является однокомпонентной и не требует дошихтовки известняком для получения заданных значений коэффициента насыщения (КН). Специфические особенности такой смеси: пониженное по сравнению с традиционной шихтой значение силикатного модуля и наличие тонкодисперсного карбоната кальция, определяющие высокую реакционную способность такой шихты при получении из нее портландцементного клинкера.

Состав синтезируемых из однокомпонентной шихты клинкеров характеризуется от клинкеров чисто белитовых до клинкеров с высоким содержанием алита (68,5% при КН=0,93).

Жидкая фаза (фильтрат) в этом случае представляет собой содово-щелочной силикатный раствор, содержащий Na2CO3, NaOH и Na2SiO3.

Далее осуществляют регенерацию содового раствора с попутным получением технических продуктов на основе активной двуокиси кремния SiO2 методом карбонизации по схеме:

с последующим отделением кремневой кислоты фильтрацией и возвратом содового раствора на выщелачивание нефелинового шлама. В качестве источника CO2 используют уходящие печные газы. При этом SiO2 выпадает в виде нанодисперсных аморфных хлопьев. Полученная отфильтрованная «белая сажа» (диоксид кремния или тонкодисперсный кремнезем (11)) сушится и используется как товарный продукт или как нанодобавка при производстве спеццементов.

Химический состав выщелоченного содовым раствором нефелинового шлама находится в пределах SiO2 - 17,5-20,0%; CaO - 50-51%; Al2O3 - 2,60-2,65%; Fe2O3 - 2,45-2,70%. Фазовая характеристика нефелинового шлама после выщелачивания представлена: Ca2SiO4 - 45-50%; CaCO3 - 30-35%; фаза C-S-H - гидросиликатами кальция (10-15%).

Продуктом карбонизации содово-силикатных растворов является высокодисперсный кремнезем, характеризующийся удельной поверхностью до 300 м2/г, а также содовый раствор, возвращаемый в технологический процесс для гидрохимической переработки нефелинового шлама.

Полученный обескремненный нефелиновый шлам (однокомпонентная шихта) подвергают обжигу.

То есть в результате обработки нефелинового шлама образуется однокомпонентная шихта, пригодная для получения стандартного портландцементного клинкера и не требующая дошихтовки известняком, как это происходит по традиционной технологии.

В качестве побочного продукта в этом процессе образуется высокодисперсный кремнезем (белая сажа), востребованный во многих отраслях промышленности. Используемый для выщелачивания содовый раствор является оборотным и возвращается в голову процесса. Процесс является комплексным и отвальный шлам утилизируется на 100% (безотходно).

3. Получение цементной смеси.

Обескремненный литейный шлак, полученный из красного шлама, и клинкер, полученный из нефелинового шлама, смешивают с функциональными компонентами цемента для получения цементной смеси, например с гипсом (гипсовым камнем), в количестве 2-5%, которым регулируется скорость схватывания. При этом содержание литейного шлака и клинкера в смеси может варьироваться в широких пределах в зависимости от марки цемента, которую необходимо получить. Полученную смесь подвергают размолу, при этом в процессе помола или после размола могут дополнительно вводится наномодификаторы в количестве 1-5 мас. % для придания цементной смеси определенных свойств. В качестве наномодификаторов могут применяться:

- аморфный диоксид кремния, полученный после обескремнивания и карбонизации при переработке литейного шлака от красного шлама и нефелинового шлама для увеличения прочности,

- высокодисперсный аморфный гидроксид алюминия (АмГА), повышающий жаростойкость и т.д.

В результате получают смесь для цемента (спеццемента) с низкой водопотребностью (ЦНВ).

Пример реализации способа

Усредненный химический состав отвального нефелинового шлама представлен оксидами CaO=56-58%; SiO2=29-31%; Al2O3=2,8-3,0%; Fe2O3=3,0-3,2%; R2O=1,0-1,2%; п.п.п.=2,5-4,0%. В качестве основной фазы в шламе присутствует двухкальциевый силикат (Ca2SiO2) в количестве 85-90%.

Красный и нефелиновый шлам подготавливали по технологии, описанной выше.

Химический состав выщелоченного содовым раствором нефелинового шлама находится в пределах SiO2=17,5-20,0%; CaO=50-51%; Al2O3=2,60-2,65%; Fe2O3=2,45-2,70%. Фазовая характеристика нефелинового шлама после выщелачивания представлена: Ca2SiO4 - 45-50%; CaCO3 - 30-35%; фаза C-S-H - гидросиликатами кальция (10-15%).

Нефелиновый шлам после гидрохимической переработки (выщелачивания) по химическому составу представляет собой сырьевую смесь для получения портландцементного клинкера. Такая сырьевая смесь является однокомпонентной и не требует дошихтовки известняком для получения заданных значений коэффициента насыщения (КН).

Химический состав литейного шлака до выщелачивания: Al2O3=23-30%; Fe2O3=7-15%; SiO2=23-25%; CaO=35%; Na2O=1,5-2,5%; SO3=0,1-0,2%; TiO2=3-3,5%.

Химический состав шлака после выщелачивания: Al2O3=21,4-27,0%; Fe2O3=5,7-12,3%; SiO2=13,8%; CaO=31,8%. Фазовая характеристика шлака после выщелачивания представлена: Ca2SiO4=35,0-45,0%; CaCo=25,0-30,0%.

Некоторое превышение оксида кремния 13,8% (норма <10%) нейтрализуется превышением Al2O3=20-25%, на 1% SiO2 нейтрализует 1,7% Al2O3.

Состав литейного шлака (мас. %):

До обескремнивания:

Al2O3 23-30

Fe2O3 7-15

SiO2 23-25

CaO ~ 35

TiO2 3-3,5

Na2O 1,5-2,5

SO3 0,1-0,2

После обескремнивания раствором кальцинированной соды:

Al2O3 22,4-27,0

Fe2O3 5,7-12,3

SiO2~13,8

CaO~31,8

TiO2 3-3,5

Na2O 0,5-1,01

SO3 0,05

Далее готовили несколько вариантов цементных смесей.

1. Клинкер и шлак смешивали в соотношении по массе 90:10, в смесь добавляли 2-3% гипса и подвергали размолу. В результате получали цемент марки 800.

2. Клинкер и шлак смешивали в соотношении по массе 50:50, в смесь добавляли 2-3% гипса и подвергали размолу. В результате получали цемент марки 700.

3. Клинкер и шлак смешивали в соотношении по массе 40:60, в смесь добавляли 2-3% гипса и подвергали размолу. В результате получали цемент марки 650.

4. Клинкер и шлак смешивали в соотношении по массе 20:80 и в смесь добавляли 2-3% гипса с получением цемента марки 400. После этого смесь подвергали размолу и вводили 3 мас. % наномодификатора в виде аморфного диоксида кремния. В результате получали цемент марки 900.

Таким образом, предлагаемый способ имеет ряд преимуществ по сравнению с известными технологиями.

Способ позволяет получать наноцемент на основе литейных обескремненных шлаков с латентными гидравлическими свойствами классов по прочности 42,5-82,5 (марок 500-900).

Получаемый цемент не содержит вредных компонентов - фосфатов, тиосульфатов, сульфитов, замедляющих его взаимодействие с водой и твердение, препятствуя изготовлению наноцемента малоклинкерных составов.

Цемент является сульфатостойким независимо от минералогического состава нефелинового портландцементного клинкера, с использованием которого он изготовлен, в том числе от содержания в нем алюминатов. Поэтому более пассивные по сравнению с клинкерными алюминаты в составе литейных шлаков не могут влиять понижающим образом на сульфатостойкость изготовленного с их использованием наноцемента и препятствовать его эффективному применению в гидротехническом строительстве, в том числе морских портов, платформ и т.п., оборонных и подземных сооружений.

Получаемые цементы характеризуются общестроительным и специальным назначением, по своим техническим свойствам по крайней мере не уступая портландцементу тех же классов (марок) при использовании в общестроительных областях, но существенно превосходя портландцемент в специальных областях, требующих повышенной стойкости по отношению к коррозионн-оактивным агентам внешней среды.

Предлагаемая технология является одной из немногих возможных в настоящее время способов применения литейных шлаков в промышленном комплексе в качестве составляющей высокоэффективного цемента общестроительного и специального назначения и надежной технологической основой рассматриваемого инвестиционного проекта.

При этом возможно добавление в полученный тонкомолотый клинкер нефелиновых шламов до 80% тонкомолотых литейных шлаков красных шламов и получать цементы марочностью не ниже М400.

Еще больший эффект можно получить, если при совместном помоле клинкера и шлаков добавлять активирующие добавки, в качестве которых наиболее рентабельно применять высокодисперсный кремнезем («белая сажа») и высокодисперсный аморфный гидроксид алюминия (АмГА). При этом получаются так называемые «наноцементы», или цементы низкой водопотребности (ЦНВ). Такие цементы могут содержать от 20 до 60% литейных шлаков при марочности от М600 до М800 при добавлении активирующих добавок около 1% от массы цемента (некоторых до 3-5%). Некоторые основные добавки используются в производстве спеццементов ЦНВ из нефелинового клинкера и литейных шлаков красных шламов.

1. Способ комплексной переработки красного и нефелинового шламов, включающий следующие этапы:

(а) обработку красного шлама, при которой осуществляют:

- смешивание шлама с известью,

- плавку полученной шихты в дуговой печи в присутствии катализатора в виде чугуна или стали с обеспечением восстановления оксидов железа и получения сплава на основе железа и литейного шлака,

- слив литейного шлака и его грануляцию,

- обескремнивание шлака путем промывки содовым раствором,

- фильтрацию шлака с отделением содово-силикатного раствора, и

- обжиг шлака;

(б) обработку нефелинового шлама, при которой осуществляют:

- обескремнивание нефелинового шлама путем промывки содовым раствором,

- фильтрацию шлама с отделением содово-силикатного раствора, и

- обжиг шлама с получением клинкера;

(в) получение смеси для цемента, при котором осуществляют смешивание обожженного литейного шлака, полученного из красного шлама, клинкера, полученного из нефелинового шлама, и по меньшей мере одного функционального компонента цемента.

2. Способ по п. 1, в котором на этапе обработки красного шлама после грануляции шлака улавливают корольки железного сплава из гранулятора и направляют их на операцию плавки шихты.

3. Способ по п. 1, в котором содово-силикатный раствор, полученный после обескремнивания литейного шлака на этапе обработки красного шлама и обескремнивания нефелинового шлама на этапе обработки нефелинового шлама, подвергают карбонизации с получением аморфного диоксида кремния, при этом полученный обескремненный раствор кальцинированной соды используют как оборотный.

4. Способ по п. 1, в котором в качестве функционального компонента цемента используют гипс.

5. Способ по п. 3, в котором на этапе получения смеси для цемента в нее дополнительно вводят порошковый наномодификатор в виде аморфного диоксида кремния, полученный после карбонизации.

6. Способ по п. 1, в котором на этапе получения смеси для цемента в нее дополнительно вводят порошковый наномодификатор в виде высокодисперсного аморфного гидроксида алюминия.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области металлургии драгоценных и благородных металлов и может быть использовано для переработки лома радиоэлектронных изделий для получения драгоценных металлов высокой чистоты.
Изобретение относится к переработке рудных материалов и отходов обогатительного и гидрометаллургического производств, содержащих от 2 г/т платиновых металлов и железо.

Изобретение относится к области металлургии цветных и благородных металлов, в частности к способам переработки шламов электролитического рафинирования меди. Способ включает выщелачивание сурьмы и свинца из медеэлектролитного шлама в растворе, содержащем 50-200 г/дм3 глицерина, 50-100 г/дм3 щелочи и восстановитель, в количестве, обеспечивающем окислительно-восстановительный потенциал системы положительнее +0,8 В при температуре 70-90°С в течение 2-3 часов.

Изобретение относится к области обогащения шлаков и выломок металлургических печей. Выломки и шлаки обрабатывают СВЧ-энергией в течение 1-10 минут, измельчают, гравитационными методами извлекают крупные частицы металла, а хвосты гравитации подвергают флотации с использованием в качестве собирателя ксантогената и аэрофлота при рН=8÷9, затем при рН=3,5÷5.

Изобретение относится к двухванной отражательной печи для переплава алюминиевого лома. Печь содержит корпус, образованный огнеупорными наружными боковыми, передней и задней торцевыми стенками, две наклонные площадки, две ванны, ограниченные подами, сводом и стенками, две летки, газоход и сварной каркас, на котором все размещено.
Изобретение относится к способу селективного извлечения оксида железа и оксида цинка из шламов и пылей газоочисток металлургических агрегатов. Шлам или пыль, техническую воду, щелочь и активные тела в соотношении 4:7:2:3 подают в виде пульпы в реактор агрегата вихревого слоя (ABC) и обрабатывают магнитным полем с заданной частотой и напряженностью.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к технологии электролитического производства алюминия и защите окружающей среды от воздействия вредных примесей, содержащихся в отходах, а именно к способу переработки фторуглеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия.

Изобретение относится к способу переработки германийсодержащего сырья, в качестве которого используют уголь или лигнит. Термическую обработку сырья проводят в две стадии для извлечения дополнительно к германию иттрия и скандия.

Изобретение относится к способу переработки германийсодержащего сырья, в котором в качестве германийсодержащего сырья используют уголь или лигнит. Первоначально проводят высокоскоростную вихревую термоактивацию исходного сырья при 120-220°C продуктами сжигания генераторного газа при 600-800°C и коэффициенте избытка воздуха α=1.1-1.05 с получением твердого остатка.

Изобретение относится к получению заготовок вольфрамо-титанового твердого сплава. Способ включает горячее прессование порошка в вакууме с пропусканием высокоамперного тока через пресс-форму и прессуемый порошок при температуре 1320°С в течение 3 минут.
Группа изобретений относится к металлургии титана. Титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана содержит титановый шлак, углеродсодержащий материал, хлорид натрия, измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, и связующего. Способ приготовления шихты включает раздельное дробление титанового шлака, хлорида натрия и углеродсодержащего материала и их перемешивание. Готовят измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очисти газов производства титанового шлака, и связующего, при этом загружают в емкость упомянутые пылевые отходы, затем на их поверхность одновременно подают упомянутые угольные отходы и жидкое связующее, перемешивают с получением пастообразной смеси, которую формуют, сушат и измельчают, полученную измельченную формованную смесь смешивают с титановым шлаком и с хлоридом натрия, загружают углеродсодержащий материал и перемешивают с получением титансодержащей шихты. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 пр.

Изобретение может быть использовано в цветной и черной металлургии, а также для очистки промышленных и бытовых стоков. Способ переработки цинкового кека включает сульфатизацию олеумом с последующим выщелачиванием сульфатного спека раствором серной кислоты с образованием пульпы. Далее пульпу подвергают гидрохлорированию с последующей экстракцией из образовавшегося раствора ионов металлов порционной подачей трибутилфосфата и их реэкстракцтей. Задачей изобретения является разработка эффективного способа переработки цинковых кеков. Техническим результатом является селективное извлечение цинка, железа, меди, свинца, золота и серабра из цинкового кека. 3 ил., 2 табл., 1 пр.
Изобретение может быть использовано при изготовлении огнеупорных материалов, абразивов. Для получения плавленого корунда смешивают исходные компоненты, зажигают шихту и инициируют процесс самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). В качестве исходных компонентов используют составляющие железо-алюминиевого термита, которые вступают в экзотермическую реакцию, в результате которой получают плавленый корунд. Продукт охлаждают и измельчают. В качестве оснастки используют металлический кожух, футерованный измельченной шлаковой фазой предыдущих плавок. Изобретение позволяет получить плавленый корунд с содержанием Al2O3 не менее 94% без применения дорогостоящей огнеупорной оснастки.

Изобретение относится к способу утилизации шламов алюминиевого производства. Способ включает отмывку шламов от сульфата натрия, сгущение, фильтрацию и сушку, удаление углерода в процессе окислительного обжига в реакторе при температуре 780-800°С, электролиз полученных материалов в электролизной ванне и разливку алюминия в изложницы при температуре не ниже 820°С, при этом при отмывке шлама от сульфата натрия, сушке шлама и окислительном обжиге используют воду и воздух, подогретые теплом отходящих из реактора дымовых газов. Обеспечивается сокращение объемов существующих шламовых полей и переработка текущих отходов газоочистки алюминиевых производств с получением вторичного криолита и алюминия с содержанием железа до 8% и кремния не выше 1,5%. Из каждых 20 кг суммарных выбросов пыли электрофильтров и шлама газоочистки, приходящихся на тонну алюминия - сырца, получают ~ 6,4 кг фторсолей (криолита) и около 3,3 кг алюминия с высоким содержанием железа. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.
Изобретение относится к способу селективного извлечения иттрия и европия из продуктов переработки отходов люминофоров. Способ включает растворение исходного продукта, взятого в виде плава хлоридов, в дистиллированной воде. Раствор обрабатывают 40%-ной фтористоводородной кислотой. Полученный осадок сушат, прокаливают в муфельной печи при температуре 650-800°C и смешивают со стружкой металлического кальция, взятого с 15-20%-ным избытком от стехиометрически необходимого количества. Далее смесь прессуют и плавят до получения металлического иттрия и шлака, содержащего фториды европия и кальция. Заявленный способ позволяет практически полностью селективно извлечь из продукта переработки отходов люминофоров европий и иттрий. При этом существенно сокращается продолжительность процесса разделения до 3-4 часов. 1 пр.
Изобретение относится к переработке тяжелых остатков гидрокрекинга нефти, содержащих молибденовые катализаторы. Способ включает приготовление газопроницаемой шихты путем смешения тяжелых нефтяных остатков с кусковым твердым негорючим материалом и, при необходимости, твердым топливом, загрузку шихты в верхнюю часть вертикального шахтного реактора, инициирование в реакторе горения при подаче газообразного окислителя в нижнюю часть реактора, проведение процесса горения тяжелых нефтяных остатков в режиме фильтрационного горения путем продувки газообразного окислителя через слой шихты, прошедшей высокотемпературную обработку, и выведения из верхней части реактора газообразных продуктов горения через слой загруженной в реактор свежей шихты. При этом газообразные продукты горения, выведенные из реактора, направляют на сжигание при подаче дополнительного газа-окислителя в избытке, а образующиеся при сжигании дымовые газы, содержащие пары триоксида молибдена, охлаждают. Триоксид молибдена улавливают в виде пылевых частиц. Способ обеспечивает высокую степень извлечения целевого продукта в процессе переработки с высокой энергетической эффективностью молибденсодержащих нефтяных остатков и получением молибдена в форме триоксида, обеспечивающей эффективную последующую очистку и использование. 3 з.п. ф-лы, 1 пр.
Изобретение относится к способу утилизации отходов сернокислотных железосодержащих растворов гидрометаллургических производств. Способ включает осаждение из упомянутых растворов твердого сульфата железа двухвалентного Fe2SO4⋅7H2O. Затем его направляют на биоокисление раствором, состоящим из культивированных на питательной среде 9К микроорганизмов Ас. ferrooxidans и Ac. Thiooxidans, в непрерывном чановом режиме с протоком при атмосферном давлении в течение 12-50 часов при средней скорости окисления 1-1,5 г/л в час с переводом железа двухвалентного в трехвалентное. Далее добавляют щелочь для повышения рН раствора и получения осадка твердого сульфата железа трехвалентного и осуществляют его ультразвуковую отработку с получением продукта для производства железооксидных пигментов. Техническим результатом является повышение глубины переработки железосодержащих отходов, снижение затрат на утилизацию отходов и получение высоколиквидных транспарентных пигментов наноразмерности. 4 з.п. ф-лы, 1 пр.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для получения чистых соединений железа, концентратов цветных и благородных металлов из пиритных огарков, являющихся отходами сернокислотного производства. Выщелачивание железа и цветных металлов осуществляют в противоточном режиме в две стадии раствором соляной кислоты с концентрацией 150-240 г/л, при температуре ≥60°С. Нерастворенный остаток отделяют от раствора, отмывают от избыточной кислотности и направляют на извлечение благородных металлов. Солянокислые растворы после выщелачивания обрабатывают газообразным хлором, корректируют в них значение водородного показателя до значения рН=0,5, затем в них дозируют сульфиды металлов или сероводород, выделяют из растворов образующиеся осадки мышьяка. После отделения раствора от осадка осуществляют термическое разложение хлорида железа с получением чистого оксида железа. Выделяющийся хлористый водород улавливают растворами отмывки осадка после выщелачивания огарка. Полученную соляную кислоту возвращают на стадию солянокислого выщелачивания новых порций огарка. Техническим результатом является повышение извлечения железа, цветных и благородных металлов. 4 з.п. ф-лы, 5 табл., 3 пр.
Изобретение относится к технологии утилизации отходов латуни, отработанных травильных растворов, отходов цинка и может быть использовано в машиностроении и гальванотехнике. Способ утилизации отходов латуни и отработанных травильных растворов заключается в том, что в емкость с отработанными травильными растворами вносят отходы латуни и выдерживают при периодическом перемешивании. После выдержки в емкость добавляют отходы цинка и выдерживают до достижения рН порядка 7. Далее отделяют осажденную на дне емкости медь, а в оставшийся в емкости раствор добавляют кальцинированную или каустическую соду, перемешивают и отстаивают до получения осадка в виде карбоната или гидроксида цинка, который отделяют от раствора. Техническим результатом изобретения является упрощение процесса утилизации отходов латуни, отработанных травильных растворов, а также отходов цинка и повышение его эффективности. 3 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к способу переработки натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия с получением фторида кальция и каустической соды. Способ включает обработку натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия известьсодержащим реагентом при повышенной температуре при перемешивании и весовом соотношении количества фтора в отходах к количеству активного оксида кальция в известьсодержащем реагенте, составляющем 1: (1,40 ÷1,65, при этом обработку ведут в солевом растворе со шламового поля или в растворе из системы мокрой газоочистки алюминиевого производства, причем количество известьсодержащего реагента, подаваемого на обработку 1 тонны отходов, дополнительно увеличивают пропорционально объему солевого раствора, подаваемого на обработку отходов, и концентрации в солевом растворе NaF, Na2CO3, NaHCO3: CaOакт.=(1,00÷1,05)×[0,88×Qp-pa×CNaF+0,70×Qp-pa×CNa2CO3+0,44×Qp-pa×CNaHCO3], где: CaOакт. - дополнительное количество активного оксида кальция в известьсодержащем реагенте на обработку 1 тонны отходов в солевом растворе, кг, Qp-pa - объем солевого раствора, подаваемого на обработку на 1 т отходов, м3, CNaF, CNa2CO3, CNaHCO3 – соответственно концентрации в солевом растворе NaF, Na2CO3, NaHCO3, кг/м3, (1,00÷1,05) - коэффициент избытка активного оксида кальция - интервал, в котором достигают максимальной эффективности обработки натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия известьсодержащим реагентом. При этом обработку натрий-фтор-углеродсодержащих отходов электролитического производства алюминия известьсодержащим реагентом проводят с добавлением к солевому раствору технической воды, температуру обработки снижают до 40÷65°С, используют твердый известьсодержащий реагент, который загружают в суспензию натрий-фтор-углеродсодержащих отходов в солевом растворе, а получаемый в результате обработки отходов известьсодержащим реагентом раствор каустической соды, перед подачей в систему мокрой газоочистки, обрабатывают газами, содержащими углекислый газ. Обеспечивается повышение технико-экономических показателей процесса за счет получения дополнительного количества фторида кальция и раствора каустической соды, сокращения энергозатрат и трудозатрат на обработку натрий-фтор-углеродсодержащих отходов, снижения расхода технической воды. 4 з.п. ф-лы, 4 табл., 3 прим.

Изобретение относится к технологии 100 переработки красных и нефелиновых шламов с получением товарных продуктов в виде сплавов железа, цементов, а также аморфного диоксида кремния. При обработке красного шлама осуществляют смешивание шлама с известью, сушку полученной шихты, плавку шихты в дуговой печи в присутствии катализатора в виде чугуна или стали с обеспечением восстановления оксидов железа и получения сплава на основе железа, слив литейного шлака и его грануляцию и обескремнивание шлака. При обработке нефелинового шлама осуществляют обескремнивание нефелинового шлама путем промывки содовым раствором, фильтрацию шлама с отделением содово-силикатного раствора и обжиг полученного клинкера. При этом для получения смеси для цемента осуществляют смешивание литейного шлака, полученного из красного шлама, и клинкера, полученного из нефелинового шлама, с функциональными компонентами цемента. Кроме того, в смесь для цемента могут также вводится наномодификаторы в виде аморфного диоксида кремния и высокодисперсного аморфного гидроксида алюминия. Обеспечивается повышение качества получаемых продуктов, упрощение технологии, увеличение производительности и снижение энергетических затрат. 5 з.п. ф-лы, 1 ил.

Наверх