Способ гидрохимической обработки нефелинового шлама

 

ОЛИСЛНИЕ

И.ЗОБРЕТЕ Н ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !

Союз Советскик

Социалистичесиик ,Республик

<«> 9812?4

/ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 05.01.81 (21) 3268408/29"33 с присоединением заявки № (23) Приоритет

Опубликовано 15.12.82. бюллетень ¹ 46 (5! )М. Кл.

С 04 3 7/38

Всударствеай квинтет

СССР ао делан «зебрвтеннк и юткрытия (53) УДК ббб.92 (088.8) Дата опубликования описания 1/. 12. 82

/ В.И. Корнеев, А.И. Сафарян, A.И. Алексеев и В.В. Данилов (72) Авторы изобретения

Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена

Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ГИЛРОХИИИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ

НЕФЕЛИНОВОГО шЛА 1А

Изобретение относится к технологии строительных материалов, в част" ности к технологии производства портландцементного клинкера на основе нефелинового шлама - отхода комплексной переработки алюмосиликатных руд.

Известен способ гидрохимической обработки нефелинового шлама, при ко" тором обработку осуществляют в две стадии. На первой стадии его обрабатывают в водной среде углекислым газом при 25-95ОC в течение 2-24 ч, на второй стадии нефелиновый шлам подвергается обработке раствором едкого натрия при концентрации Na 0„ 25««

500 г/л Ã1 3.

Недостатками этого способа являют" ся двухстадийность процесса извлечения кремнезема из нефелинового шлама (карбонизация и гидрохимическая обработка); переход СО -иона из карбони- зированного нефелинового шлама в ще. лочной раствор.

Выделение кремнезема из щелочного раствора возможно только методом карбонизации, но вместе с этим карбо-, низируется определенная часть едкого натрия. Для возвращения едкого натрия обратно в цикл его необходимо каустифицировать. При этом образуется осаждаемый углекислый кальций, который надо как-то использовать (во из бежание новых шламо"отвалов). Кроме этого, способ характеризуется длительностью (по времени ) процессов карбонизации и гидрохимической обработки нефелииового шлама, большим рас. .ходом тепла и электроэнергии, много.численностью оборудования для веде;ния процессов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ гидрохимической обработки нефелинового шлама щелочным раствором. Нефелиновый шлам обрабатывают содовым раствором, извлекающим из основной фазы

3 98127

-(двухкальциевого силиката) двуокись кремния (ьiÎ ) . Выщелачивание (обескремнивание) нефелинового шлама производится 153-ным раствором соды (Ма СОЗ

170 г/л), при Ж:Т = 6:1, в интервале температур 60-80 С, время,необходимое для проведения процесса 4-5 и f2 ).

Недостатками известного способа являются длительность по времени проведения гидрохимической обработки не- 1О фелинового шлама, использование содового раствора, который- по технологии комплексной переработки нефелина не имеется. Содовый раствор получается растворением кристаллической соды, получаемой из содо-поташного раствора.

Целью, изобретения является интенсификация процесса.

Поставленная цель достигается. тем, 20 что согласно способу гидрохимической обработки нефелинового шлама щелочным раствором, нефелиновый шлам обрабатывают поташно-содовым раствором с концентрацией Na

20-90 г/л при Ж:Т = (10-14 ):1, температуре 70-90 С в течеwe 15-60 мин.

Нефелиновый шлам после гидрохимической обработки представляет собой однокомпонентную сырьевую смесь с 30. коэффициентом насыщения (KH t в пределах О,о2-0,9, которая полностью удовлетворяет получению алитового цемента.

Температурный интервал 70-90 С вы- з бран как наиболее технологически приемлемый.

Выбор концентрации содо-поташного раствора (90-120 г/л Ma<0 „p 20-90 г/л

К О„цР связан с тем,что содо-поташный раствор, получающийся в технологическом цикле при комплексной переработке нефелинового концентрата, имеет такую же концентрацию.

Ж:Т (10-14 3:1 выбран потому, что процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама интенсифицируется не только введением в раствор поташа, но и с повышением Ж:Т.

Пример 1. Исходный нефелино- 5О вый шлам имеет следующий химический состав, Ф: S10 30,28; Al О 2,68;

Ге О 2,75; СаО 57,8; К О 1,7.

Для опыта взято 50 r. нефелинового шлама и 416 мл содо-поташного раство- 5 ра, содержащего 120 г/л йа20„„„и

45 г/л К О „,все это помещают в реактор снабженной мешалкой. Время гид4 4 рохимической обработки 20 мин, Ж: Т =

= 10:1, температура 80 С.

Полученную суспензию фильтруют, количество фильтрата 381 мл, содержание щелочи в пересчете íà Ma<0 Na О, 149 г/л в нем, a Ϋð25,7 г/л; МО

7,8 г/л. Влажность полученного осадка 42,3 вес.Ф; сухого осадка 47,2 r.

Химический состав осадка, 3: si0< 21,6;

1яОЭ 2,55; Рефат 2,63; СаО 54,8; п.п.й. 17,7; КЙ = 0,84.

Пример 2. Взято нефелинового шлама 50 г и 600 мл содо-поташного раствора, содержащего 124 г/л Ма О„ и 45 г/л К О„„РПомещают в реактор с мешалкой, время. проведения опыта

15 мин, Ж:Т = 4:1 при 80 С. После опыта полученную суспензию фильтруют. Количество фильтрата 565 мл, где содержится 152 г/л Na>0 и в нем

20,3 г/л Иа О„С,Р,щелочь в пересчете на Na>0, SiO< 6,9 г/л. Влажность полученйого осадка 41,1 вес.3; сухого осадка 45,3 г.. Осадок имеет следующий химический состав, 3: SiO 20,47;

Ai О 2,61; Ге Оз 2 58; СаО 53,8; п.п.п. 19,6; KH = 0,85.

Результаты сравнительного выщелачивания нефелинавого шлама содо-поташной смесью (предлагаемое изобретение ) и содовым раствором (прототип приведены в таблице.

В соответствии с предлагаемым способом концентрация содо-поташного раствора 90-120 r/ë Ма О„„и 20-90 г/л

К Ок Р,процесс ведется в интервале температуР 70-90 С при Ж:Т = (10-14):1 ! время, необходимое для проведения процесса, 15-60 мин.

При концентрации ниже 90 г/л йа О п и ниже 20 г/л К, процесс обескремнивания прохоДит йлохо и получаем

КН 0,75-0,8, что соответствует белйтовым цементам.

При концентрации выше 120 г/л

1йа20Ä 90 г/л К ОщРпроцесс обескремнивания проходит более глубже и KH

0,95-1, при обжиге такой шихты в клин. кере остается 10-153 Са(в, что не допустимо. Кроме того, содо-поташный раствор 90-.120 г/л Na Î и 20-90 г/л

К2 %арполучается б технологическом цикле при комплексной переработке нефелинового концентрата.

Для определения влияния концентрации суспензии, значение Ж:Т меняется при прочих равных условиях (t= 80 С, Из содо-поташно-кремнеземистого раствора методом карбонизации можно выделить содо-поташно-кремнеземистую смесь для стекольной промышленности, аморфный кремнезем чистотой 10 3

"белая сажа", циолиты и т.д.

Предлагаемый способ интенсифицирует процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама с повышением экономической эффективности основного производства, получения глинозема пу" тем исключения сброса нефелинового шлама в отвал, это достигается повы5 98127

= 30 мин, 105 г/л Na20„„р 55 г/л

К О„)10:1, 5:1 и 2 .1. При изменении

Ж:Т концентрация SiO< в растворе меняется незначительно (7,3-9 г/л10,3 г/л. Si0<). При изменении Ж:Т увеличение концентрации SiO< в растворе не свидетельствует о повщаении выхода реакции, т.е. большей степени разложения исходного продукта (нефелинового шлама) так как количество крем незема, перешедшего в раствор, раст воряется в меньшем количестве жидкой фазы, чем при высоких значениях Ж-:Т, Увеличение Ж:Т больше, чем 14:l,âåäåò к тому,что увеличивается объем жидкои

"15 фа зы, что неминуемо при водит к увеличению объема бак-мешалок, что эконо\ мически нецелесообра: но.

Также исследована температурная и временная зависимость процесса обес2о кремнивания нефелинового шлама при прочих равных условиях (концентрация садо-поташного раствора 105 г/л Ма О„„„ и 55 г/л

Время проведения опыта меняют от

0,25, 0,5, 1, 2, 4 ч.

При 20 С и времени обработки нефелинового шлама содо-поташным раствозо ром, равным 4 ч, выход SiOg в раствор составляет 4,1 г/л, т.е. достиг:нута нужная глубина обескремнивания (7-8 г/л ЯО ).

При 50 С и времени обработки.4 ч выход %Од в раствор составляет

6,9 г/л. При 70, 86.и 90ОC и времени обработки 30 мин выход Si 0 в раствор составляет 6,8 г/л, 7,-3 г/л и

7,8 г/л соответственно. Как видно из приведенных данных, выход ЯО

° в раствор в интервале температур 7090 С близки между собой и достигается нужная глубина обескремнивания нефелинового шлама. В связи с этим и вы-бран температурный. интервал 70-90ОС.

Со снижением концентрации содо"поташного раствора время, необходимое для достижения нужной глубины обескремнивания, увеличивается. Это хорошо видно из следующих примеров: концентрация содо-поташного раствора

120 г/л Ма О„„и 90 г/л К Оц4„ Э:Т

10:1, < 80 С и времени обработки

15 мин выход Si0g cocTasJIRBT 7,5 Г/л

При концентрации 105 г/л Na 0qqp

55 г/л К О „,Ж:Т = 10:1., < 80 С и времени обработки 30 мин выход ЫО составляет 7, 3 г/л, При концентрации

4 6

90 c/ë йа Ока и 20 г/л К О„„р,Ж:Т =

= 10:1, 4 80 C и времени обработки

60 мин выход . SiOg составляет 7,9 г/

/л. Исходя йз этого, с изменением концентрации содо-поташного раствора

90-120 г/л йа Ос,ри 20"90 г/л КдО„ время обработки меняется от 15 до

60 мин.

Таким дбразом, приведенные пара 4етры процесса являются обоснованными и соответствуют: концентрация содопоташного раствора 90-120 г/л Ма О„ и 20-90 г/л К О„„,.

Температурный интервал для ведения процесса 70-90 С, Ж:Т (10-14):1, время, необходимое для проведения процесса, l5-60 мин.

Обработка нефелинового шлама по предлагаемому способу позволяет повысить экономическую эффективность производства глинозема, ликвидировать шламоотвалы и получить новые силикатные продукты.

Нефелиновый шлам, обработанный по предлагаемому способу, обжигается в лабораторной силитовой печи при

1450ОС с выдержкой (no времени ) при максимальной Температуре 2 ч. Полученный цемент подвергается испытаниям по ГОСТ 310-76, Цемент соответствует марке "500" .

В предлагаемом изобретении интенсифицируется процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама содопоташным раствором; снижается время проведения процесса от 4-5 ч до

15-60 мин; уменьшаются энергетические и тепловые расходы; уменьшается объем бак-мешалок и другого оборудования; использование раствора, который получается в технологическом цикле при комплексной переработке нефелина, упрощает технологию по сравнению с прототипом.

7 981274 8 шением его доли в портландцементной ным получением новых силикатных, сосырьевой смеси до 1004, с одновремен- до-поташно-силикатных материалов.

»»»»»»»» »

Обработка садо-поташным раствором

Ж:Т

Si02у г/л в растворе

Время, мин

3 СОСО п,п.п., Способ

Предла- 90 г/л гаемый 20 г/л йа со к,со, 10:1 60

7.,9

50,6

120 r/ë

90 г/л йети С03

Прото тип

14:1 15

42,3

5,1

К,СО, 120 r/ë Ив СО

11:1 45

46,5

20 г/л к,со, 90 г/л

Иа CG

5,6

44,2

12:1 20

90 г/л

К СО

105 г/л Ма СО

47,8

7,3

10:1 30

55 г/л

Содовым раствором

153-ный раствор.

Na C03

6,81

10: 1 240

38,5

17,9

40 3

153-ный раствор

Йа СО

7ф77 10:1 300

18,5

Формула изобретения

Составитель А.- Кулабухова

Редактор А. Гулько Техреду М.Надь . Корректор И. Коста

Заказ 9613/322» Тирам 1 Подписное

ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035 Иосква I-35 Раушская наб. д. 4/5

3 35 „ „„„ „ -„„„, ì„ „ . 8. е филйап ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, М

Способ гидрохимической обработки нефелинового шлама щелочным раство- 4 ром, отличающийся тем, что, с целью интенсификации, процесса, нефелиновый шлам обрабатывают поташно"содовым раствором с концентрацией

8а соз 90-120 г/л, К соз 20-90 г/л 45 при Ж:Т (10-14):1, темперавурв 7090 С в течение 15-60 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

И 530001, кл. С 04 В 7/24, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР и 381628, кл. С 04 В 7/38, 26.1О.70 (прототип).