Патент на изобретение №2300498

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ НИЗКОКАЧЕСТВЕННЫХ НЕФЕЛИНОВЫХ РУД

(57) Реферат:

Изобретение относится к переработке нефелиновых руд с максимальной эффективностью их использования и создания на их основе резервной сырьевой базы для предприятий глиноземной промышленности, производящих глинозем на базе нефелинового сырья. Способ включает приготовление нефелино-содово-известняковой шихты из низкокачественных нефелиновых руд с содержанием Al₂О₃ менее 25% с добавлением высокосортной нефелиновой руды с содержанием Al₂O₃ не менее 26,5% в количестве, обеспечивающем содержание Al₂О₃ в смеси нефелиновых руд 23,9-25,9%. При этом в шихту дополнительно добавляют боксит с содержанием Al₂О₃ 40-53% в количестве до 10-20% от веса смеси нефелиновых руд. Затем проводят спекание и гидрохимическую переработку опека с получением глинозема и содопродуктов. Техническим результатом является вовлечение в переработку низкокачественных нефелиновых руд с максимальной эффективностью их использования. 5 табл.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема при переработке нефелиновых руд на глинозем по способу спекания.

Известен способ переработки нефелиновых руд, включающий подготовку содо-известняково-нефелиновой шихты, ее спекание с последующей гидрохимической переработкой спека на глинозем и содопродукты [Б.И.Арлюк, Ю.А.Лайнер, А.И.Пивнев “Комплексная переработка щелочного алюминийсодержащего сырья”. “Металлургия” г.Москва, 1994, стр.56-61].

Недостатком данного способа является то, что переработке на глинозем подлежат только концентраты и высококачественные руды I сорта, в которых содержание Al₂O₃ составляет не менее 26% [там же, стр.16], несмотря на то, что к категории промышленных руд в СНГ отнесены руды с содержанием Al₂О₃ не менее 22,5%.

Сопутствующие руды II сорта с содержанием Al₂O₃ 22-25% и руды III сорта с содержанием Al₂О₃ 18-24%, добываемые в процессе разработки месторождений, в производстве глинозема не используются.

Данные руды складируются в специальных отвалах. В настоящее врем в специальных отвалах Кия-Шалтырского нефелинового рудника накоплено более 25 млн тонн низкокачественной руды с содержанием Al₂О₃ 18-24%.

Причиной отказа от использования низкокачественных руд является значительное снижение технико-экономических показателей производства глинозема. Сравнительные данные по качеству нефелиновых руд и расчетным показателям их переработки, при одинаковой мощности спекательного передела приведены в таблицах 1, 2.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки низкокачественных нефелиновых руд путем их обогащения различными методами и использование концентратов в приготовлении содо-нефелино-известняковой шихты, ее спекание с последующей гидрохимической переработкой спека на глинозем и содопродукты [Б.И.Арлюк, Ю.А.Лайнер, А.И.Пивнев “Комплексная переработка щелочного алюминийсодержащего сырья”. г.Москва: Металлургия 1994, стр.39-44].

Недостатком данного способа является необходимость больших капитальных затрат на строительство обогатительных комплексов и высокие эксплуатационные затраты. Кроме того, при обогащении руды неизбежны потери глинозема. Извлечение Al₂О₃ в концентрат не превышает 84-85% от содержания его в руде [там же, стр.43], что существенно снижает эффективность переработки низкокачественных нефелиновых руд на глинозем по способу, принятому за прототип.

Техническим результатом изобретения является вовлечение в переработку низкокачественных нефелиновых руд с максимальной эффективностью их использования и создания на их основе резервной сырьевой базы для предприятий глиноземной промышленности, производящих глинозем на базе нефелинового сырья.

Поставленный технический результат достигается тем, что подготовку шихты из низкокачественных нефелиновых руд с содержанием Al₂О₃ менее 25% осуществляют с добавлением высокосортной нефелиновой руды с содержанием Al₂О₃ не менее 26,5% в количестве, обеспечивающем содержание Al₂О₃ в смеси нефелиновых руд 23,9-25,9%, и добавлением боксита с содержанием Al₂О₃ 40-53% в количестве до 10-20% от веса смеси нефелиновых руд.

Предложенный способ в отличие от известных способов и от способа, принятого за прототип, обладает наличием новых отличительных признаков:

– полное использование запасов промышленных нефелиновых руд месторождений, перерабатываемых на глинозем,

– исключение потерь глинозема при обогащении;

– исключение из схемы переработки низкокачественной нефелиновой руды капиталоемкой операции обогащения, с значительными эксплуатационными затратами;

– более высокие технологические показатели производства

Добавку высокосортной нефелиновой руды и боксита осуществляют с целью повышения содержания Al₂О₃ в рудной составляющей нефелиновой шихты до величины не менее содержания Al₂O₃ в высокосортной нефелиновой руде (26,5%), что обеспечивает более высокие технологические показатели производства глинозема в сравнении с переработкой нефелинового концентрата после обогащения низкокачественной нефелиновой руды.

Добавка боксита в количестве 10-20% к весу нефелиновых руд при их переработке на глинозем и содопродукты по способу спекания выбрана с учетом особенностей технологии производства содопродуктов.

В таблице 3 приведены химические составы высокосортной нефелиновой руды и магнитного концентрата, полученного в процессе обогащения пробы низкокачественной нефелиновой руды

Из представленных данных следует, что нефелиновый концентрат отличается от Кия-Шалтырской нефелиновой руды меньшим содержанием щелочей, оксидов кальция и большим содержанием кремнезема (45,5% против 40%). Вследствие повышенного содержания оксидов кремния требуется введение большего количества известняка, что приводит к увеличению расхода шихты и спека на производство 1 тонны глинозема и снижению выпуска глинозема в расчете на одинаковую мощность цеха спекания.

В качестве примера, в таблице 4 приведены сравнительные расчетные данные по удельным расходам компонентов шихты и спека на производство 1 тонны глинозема в условиях ОАО “АГК” при переработке высокосортной нефелиновой руды и нефелинового концентрата (прототип)

Расчеты химического состава шихт и спеков при переработке высокосортной нефелиновой руды и концентрата приведены в приложениях 1, 2.

В сравнении с переработкой концентрата, полученного в результате обогащения (прототип), переработка низкокачественной нефелиновой руды по предлагаемому способу с добавкой высокосортной нефелиновой руды и боксита обеспечивает более высокие технологические показатели производства.

Примеры конкретного выполнения способа.

Производится одновременная отработка нефелиновых забоев или рудников с высококачественной и низкокачественной нефелиновой рудой и отдельное складирование добываемых руд. Отдельно формируется склад боксита. В процессе складирования осуществляется непрерывный контроль за качеством руд и их усреднение.

Величина добавки боксита составляет не более 10% к весу смеси нефелиновых руд.

Величина добавки высокосортной руды рассчитывается исходя из химического состава боксита, низкокачественной и высокосортной нефелиновой руды, поступающих в производство, с учетом требуемого содержания Al₂О₃ в смеси нефелиновых руд.

Пример 1

Рассчитать состав рудной составляющей нефелино-бокситовой пульпы с минимальным содержанием Al₂О₃ в боксите и низкокачественной руде и максимальной добавкой боксита к смеси нефелиновых руд, обеспечивающее содержание Al₂О₃ в рудной составляющей шихты 26,5%:

Добавка боксита 10% к весу смеси нефелиновых руд.

Требуемое содержание Al₂O₃ (X) в смеси нефелиновых руд, обеспечивающее содержание Al₂О₃ в рудной составляющей шихты 26,5%, рассчитывается из уравнения

0,1·40+1·Х=1,1·26,5

Х=25,2%

Величина добавки высокосортной нефелиновой руды (У) на 1 тонну низкокачественной руды для обеспечения содержания в смеси руд 25,2% рассчитывается из уравнения:

22,5+У·26,5=(1+У)·25,2

У=2,08 тонны

Всего рудной смеси на 1 тонну низкокачественной руды:

(1+2,08)·1,1=3,39 тонны, в том числе боксита – 0,31 тонна

Доля низкокачественной руды:

1/3,39·100=29,5%

Доля высокосортной руды:

2,08/3,39·100=61,4%

Доля боксита:

0,31/3,39·100=9,1%

Химические составы нефелиновых руд, боксита и рудных смесей приведены в приложении 3, расчет химического состава шихты и спека – в приложении 4.

Удельные расходы компонентов шихты, спека и выпуск глинозема к примеру 2 реализации предлагаемого способа приведены в таблице 5.

Пример 2

Рассчитать состав рудной составляющей нефелино-бокситовой пульпы с минимальным содержанием Al₂О₃ в боксите и максимальным содержанием Al₂O₃ в низкокачественной руде и максимальной добавкой боксита к смеси нефелиновых руд, обеспечивающее содержание Al₂О₃ в рудной составляющей шихты 26,5%:

Добавка боксита 10% к весу смеси нефелиновых руд.

Требуемое содержание Al₂О₃ (X) в смеси нефелиновых руд, обеспечивающее содержание Al₂О₃ в рудной составляющей шихты 26,5%, рассчитывается из уравнения

0.1·40+1·Х=1,1·26,5

X=25,2%

Величина добавки высокосортной нефелиновой руды (У) на 1 тонну низкокачественной руды для обеспечения содержания в смеси руд 25,2% рассчитывается из уравнения:

24,9+У 26,5=(1+У)25,2

У=0,23 тонны

Всего рудной смеси на 1 тонну низкокачественной руды:

(1+0,23)1,1=1,353 тонны, в том числе боксита – 0,123 тонны

Доля низкокачественной руды:

1/1,353·100=73,9%

Доля высокосортной руды:

0,23/1,353·100=17,0%

Доля боксита:

0,123/1,353·100=9,1%

Химические составы нефелиновых руд, боксита и рудных смесей приведены в приложении 3, расчет химического состава шихты и спека – в приложении 5.

Удельные расходы компонентов шихты, спека и выпуск глинозема к примеру 2 реализации предлагаемого способа приведены в таблице 5.

Пример 3

Рассчитать состав рудной составляющей нефелино-бокситовой пульпы с максимальным содержанием Al₂О₃ в боксите (53%) и минимальным содержанием Al₂О₃ в низкокачественной руде и максимальной добавкой боксита к смеси нефелиновых руд, обеспечивающее содержание Al₂О₃ в рудной составляющей шихты 26,5%:

Добавка боксита 10% к весу смеси нефелиновых руд.

Требуемое содержание Al₂О₃ (X) в смеси нефелиновых руд, обеспечивающее содержание Al₂О₃ в рудной составляющей шихты 26,5%, рассчитывается из уравнения

0,1·53+1·Х=1,1·26,5

Х=23,9%

Величина добавки высокосортной нефелиновой руды (У) на 1 тонну низкокачественной руды для обеспечения содержания в смеси руд 23,9% рассчитывается из уравнения:

22,5+У·26,5=(1+У)·23,9

У=0,54 тонны

Всего рудной смеси на 1 тонну низкокачественной руды:

(1+0,54)·1,1=1,694 тонны, в том числе боксита – 0,154 тонны

Доля низкокачественной руды:

1/1,694·100=59,0%

Доля высокосортной руды:

0,54/1,694·100=31,9%

Доля боксита:

0,154/1,694·100=9,1%

Химические составы нефелиновых руд, боксита и рудных смесей приведены в приложении 3, расчет химического состава шихты и спека – в приложении 6. Удельные расходы компонентов шихты, спека и выпуск глинозема к примеру 3 реализации предлагаемого способа приведены в таблице 5.

Пример 4

В пределах заявляемого содержания Al₂О₃ в смеси нефелиновых руд 23,9-25,9% и добавки боксита до 10% возможно варьирование величины добавок высокосортной нефелиновой руды и боксита с учетом конъюнктуры цен на руду, боксит и глинозем.

В процессе текущей добычи отрабатываемого месторождения содержание Al₂O₃ в низкокачественной руде составляет 23,5%. Количество низкокачественной руды составляет 20% в текущей добыче всей нефелиновой руды. Содержание Al₂О₃ в остальной части руды текущей добычи (80%) составляет 26,5%. При использовании всей добываемой руды содержание Al₂О₃ в смеси руд составит:

0,2·23,5+0,8·26,5=25,9%

Необходимая добавка боксита (X) с содержанием Al₂О₃ – 53% для обеспечения нормативного содержания Al₂О₃ в рудной составляющей шихты 26,5%:

Х·53+25,9=26,5(1+Х)

Х=0,023 тонны/тонну смеси нефелиновых руд.

При добавке 10% бокситов к смеси нефелиновых руд содержание Al₂О₃ в рудной составляющей шихты составит:

(25,9+0,1·53)/1,1=28,4%

Химические составы нефелиновых руд, боксита и рудных смесей приведены в приложении 3, расчет химического состава шихт и спеков – в приложениях 7, 8. Удельные расходы компонентов шихты, спека и выпуск глинозема к примеру 4 реализации предлагаемого способа приведены в таблице 5.

Анализ данных в соответствии с таблицей 5 показывает, что переработка низкокачественной руды в смеси с высокосортной рудой и бокситами во всех случаях характеризуется более низкими расходами сырьевых компонентов, шихты и спека в сравнении с переработкой концентрата после обогащения низкокачественной руды по способу, принятому за прототип. При этом полностью исключается процесс обогащения руды и связанные с ним капитальные и эксплуатационные затраты.

Переработка низкокачественных руд Кия-Шалтырского месторождения, запасы которых к концу срока эксплуатации месторождения составят более 50 млн тонн, совместно с высокосортной (товарной) нефелиновой рудой и бокситами позволит значительно увеличить срок службы Кия-Шалтырского месторождения.

Модули шихты: Мизв=1,93 Мщел=1,080

Расчет дозировки известняка

Расчет дозировки щелочи

Расчет дозировки соды

q=B/(0,585·0,998) q=8,27301 ППП_с=B/0,585-B ППП_с=3,42643

Модули шихты: Мизв=1,93, Мщел=1,080

Расчет дозировки известняка

Расчет дозировки щелочи

Расчет дозировки соды

q=B/(0,585·0,998), q=11,5655, ППП_с=B/0,585-B, ППП_с=4,79007

Модули шихты: Мизв=1,93, Мщел=1,080

Расчет дозировки известняка

Расчет дозировки щелочи

Расчет дозировки соды

q=B/(0,585·0,998), q=12,037, ППП_с=B/0,585-B, ППП_с=4,9854

Модули шихты: Мизв=1,93, Мщел=1,080

Расчет дозировки известняка

Расчет дозировки щелочи

Расчет дозировки соды

q=B/(0,585·0,998), q=12,935, ППП_с=B/0,585-B, ППП_с=5,3573

Модули шихты: М_изв=1,93, М_щел=1,080

Расчет дозировки известняка

Расчет дозировки щелочи

Расчет дозировки соды

q=B/(0,585·0,998), q=13,617, ППП_с=B/0,585-B, ППП_с=5,6397

Модули шихты: Мизв=1,93, Мщел=1,080

Расчет дозировки известняка

Расчет дозировки щелочи

Расчет дозировки соды

q=B/(0,585·0,998), q=10,129, ППП_с=B/0,585-B, ППП_с=4,1953

Модули шихты: Мизв=1,93, Мщел=1,080

Расчет дозировки известняка

Расчет дозировки щелочи

Расчет дозировки соды

q=B/(0,585·0,998), q=13,597, ППП_с=B/0,585-B, ППП_с=5,6317

Формула изобретения

Способ переработки низкокачественной нефелиновой руды с содержанием Al₂О₃ менее 25%, включающий приготовление нефелиносодово-известняковой шихты, ее спекание и последующую гидрохимическую переработку спека с получением глинозема и содопродуктов, отличающийся тем, что приготовление шихты осуществляют из низкокачественной нефелиновой руды с добавлением высокосортной нефелиновой руды с содержанием Al₂О₃ не менее 26,5% в количестве, обеспечивающем содержание Al₂О₃ в смеси нефелиновых руд 23,9-25,9%, и боксита с содержанием Al₂О₃ 40-53% в количестве до 10-20% от веса смеси нефелиновых руд.

MM4A – Досрочное прекращение действия патента СССР или патента Российской Федерации на изобретение из-за неуплаты в установленный срок пошлины за поддержание патента в силе

Дата прекращения действия патента: 15.04.2007

Извещение опубликовано: 20.07.2008 БИ: 20/2008