Патент на изобретение №2326817
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ГЛИНОЗЕМСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ НА ГЛИНОЗЕМ
(57) Реферат:
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к переработке высокожелезистых шамозитсодержащих бокситов на глинозем. Способ переработки включает приготовление шихты из высокожелезистого шамозитсодержащего боксита, кальцинированной соды, кальцийсодержащей добавки, спекание шихты, измельчение спека и его выщелачивание. Дозировку кальцийсодержащей добавки производят исходя из молярного отношения CaO:(FeO+MgO) в шамозите боксита, равном 2,45-2,85:1,0. В качестве кальцийсодержащего соединения применяют известняк СаСО3 и/или трехкальциевый гидроалюминат 3СаО·Al2О3·6Н2О. Сульфат натрия вводят в составе содо-сульфатного осадка глиноземного производства. Изобретение позволяет повысить извлечение ценных компонентов (глинозема и окиси натрия), в среднем, на 2,0-3,0% и сократить удельный расход известняка на 50,0%, а теплоэнергии на 20%. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к переработке высокожелезистых шамозитсодержащих бокситов на глинозем. Известны способы переработки высокожелезистых бокситов (25-30% Fe2О3) на глинозем способом спекания, включающие приготовление шихты из бокситов и кальцинированной соды (карбоната натрия Na2CO3), при ее дозировке из молярного отношения Na2O:(Al2О3+Fe2О3)б-т=1,0±0,05, спекание данной шихты, измельчение спека и его выщелачивание слабощелочным раствором при определенном температурном (95-100°С), концентрационном (15-20 г/дм3 NaOH в исходном растворе) режимах, продолжительности процесса (15-25 мин) с получением при этом алюминатно-щелочного раствора и остатка от выщелачивания [1]. Способы позволяют получить извлечение ценных компонентов из спека-глинозема Al2O3 и оксида натрия – соответственно на уровне 92-93% и 96-97%. Однако данные способы неэффективны при переработке способом спекания бокситов с повышенным содержанием шамозитов – сложного железо (Fe2+, Fe3+)-алюмомагний-силикатного минерала, который трудно реагирует при спекании с содой, вызывая при этом повышенные потери ценных компонентов – глинозема и оксида натрия – с остатком выщелачивания (красным шламом). Так, при содержании шамозита в бокситах (в частности, Вежаю-Ворыквинского месторождения Среднего Тимана или Ухтинского месторождения) выше 7-10 вес.% степень извлечения глинозема снижается до 88-90% и оксида натрия до 93-94%. Наиболее близким по технической сущности, достигаемому результату и совокупности признаков заявляемого объекта изобретения является способ переработки высокожелезистых шамозитсодержащих бокситов, включающий приготовление шихты из боксита, кальцинированной соды (карбоната натрия) и кальцийсодержащей добавки, спекание данной шихты при температуре 1150-1200°С, измельчение спека и его стандартное выщелачивание слабощелочным раствором при определенном температурном, концентрированном режимах и продолжительности процесса, причем дозировку кальцийсодержащей добавки (в частности, известняка) производят исходя из расчета молярного отношения СаО:SiO2 в боксите, равном 2,0:1,0 [2]. При этом в процессе спекания шихты идет образование гидрограната 3СаО·Al2O3·(0,6-0,8)SiO2, в котором молярное отношение Al2O3:SiO2 меньше, чем в гидроалюмосиликате натрия Na2O·Al2O3·1,75SiO2, что обеспечивает повышение извлечения ценных компонентов при выщелачивании спека соответственно до 91-92% и 95-96%. Вместе с тем, способ имеет следующие недостатки: – извлечение ценных компонентов (Al2О3 и Na2O) еще не достигает оптимальных значений; – повышенный расход известняка, составляющий 20-25% к бокситу, что увеличивает расход теплоэнергии на спекание шихты при t>1100°C с 0,14-0,16 т.у.т.(тонн условного топлива) до 0,18-0,20 т.у.т/т спека. В этой связи цель предлагаемого изобретения – повышение степени извлечения ценных компонентов и упрощение процесса за счет сокращения удельных материальных потоков. Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки высокожелезистых бокситов на глинозем, включающем приготовление шихты из данных бокситов, кальцинированной соды, кальцийсодержащей добавки, спекание шихты, измельчение спека и его выщелачивание, дозировку кальцийсодержащей добавки в шихту производят, исходя из молярного отношения СаО:(FeO+MgO), содержащихся в шамозите боксита, равном 2,45÷2,85:1,0, и дополнительно вводят сульфат натрия в количестве исходя из весового отношения SO3 к содержанию Fe2О3 в боксите, равном 0,20÷0,30:1,0. В качестве кальцийсодержащей добавки применяют известняк СаСО3 и/или трехкальциевый гидроалюминат 3СаСО·Al2О3·6Н2О. При этом идут следующие физико-химические процессы: – разложение шамозита:
и/или (Fe2+, Mg)2,3(Fe3+, Al)0,7·(Si1,4·Al0,6)O5(OH)4+3CaO·Al2O3·6H2O MgO·Fe2O3+2FeO·SiO2+5CaO·3Al2O3+H2O – образование растворимого алюмината натрия:
Образующиеся при разложении шамозита магнезиоферрит и фаялит инертны, при взаимодействии с содой и при выщелачивании спека уходят в шлам (остаток от выщелачивания). Тем самым, повышается извлечение глинозема из шамозита и получение при этом растворимого алюмината натрия, связывание кремнезема в малорастворимое соединение – фаялит – существенно уменьшает образование гидроалюмосиликата натрия Na2O·Al2О3·1,70SiO2, что, наряду с повышением извлечения глинозема, увеличивает и извлечение Na2O. Добавка в шихту сульфата натрия повышает прочность спека с 120 до 160 кг/см2 и оптимизирует площадку спекообразования в интервале температур 1100-1175°С (спек получается слегка оплавленным), тем самым, дополнительное повышение извлечения ценных компонентов – при выщелачивании спека – на 0,5-2%. Отметим, что сульфат натрия в шихту можно вводить в виде содо-сульфатного осадка – технологического промпродукта глиноземного производства, имеющего следующий химический состав (по сухому веществу), мас.%: 75,0 Na2SO4, 23,0 Na2СО3, 2,0 NaAlO2. Как будет показано ниже (в примерах), ввод в шихту кальцийсодержащей добавки в виде соединения 3СаО·Al2О3·6Н2О и сульфата натрия в виде содо-сульфатного осадка обеспечивает, при прочих равных условиях проведения процесса, достижение поставленной цели изобретения. Пример 1 (по прототипу). Производится переработка высокожелезистого шамозитсодержащего боксита. Вежаю-Ворыквинского месторождения – содержание компонентов, мас.%: 47,50 Al2О3, 7,30 SiO2, 30,35 Fe2O3 общ 0,50 MgO 4,50 FeO, кремневый модуль (весовое отношение Al2О3:SiO2) – При этом приготовляется шихта из боксита, кальцинированной соды – дозировка Na2CO3 исходя из молярного отношения Na2O:(Al2О3+Fe2O3)б-т=1,0±0,05, дозировка известняка СаСО3 исходя из молярного отношения СаО:SiO2 б-т=2,0:1 (25,0 весовых процентов к бокситу); шихта спекается при температуре 1175°С в течение 1,0 часа, полученный спек измельчается до содержания фракции -100 мкм После окончания процесса пульпа фильтруется, остаток промывается, сушится и по содержанию в нем Fe2О3, Al2О3 и Na2O рассчитывается извлечение ценных компонентов, которое соответственно составило 91,50% и 96,00%. Пример 2 (по предлагаемому способу). Производится переработка высокожелезистого шамозитсодержащего боксита – содержание компонентов, мас.%: 47,50 Al2О3, 7,30 SiO2, 30,25 Fe2О3 общ, 0,5 MgO, 4,50 FeO, кремневый модуль Извлечение ценных компонентов Al2О3 и Na2O соответственно 93,80% и 98,20%. Таким образом, при осуществлении процесса переработки боксита методом спекания по предлагаемому способу степень извлечения Al2О3 повысилась на 2,0%, а Na2O на 3,0%. Пример 3 (по предлагаемому способу). Производится переработка высокожелезистого шамозита – содержание компонентов, мас.%: 47,50 Al2O3, 7,30 SiO2, 30,25 Fe2О3 общ., 0,5 MgO, 4,50 FeO, кремневый модуль Приготовляется шихта из данного боксита, кальцинированной соды: дозировка Na2CO3, исходя из молярного отношения Na2O:(Al2O3+Fe2О3)=1,0±0,05; дозировка СаО в виде трехкальциевого гидроалюмината 3СаО·Al2О3·6Н2О, рассчитывая из молярного отношения СаО:(FeO+MgO)шамозит=2,65:1,0 (26,0% дозировки соединения к массе боксита), дозировка сульфата натрия Na2SO4, рассчитывая из весового отношения SO3 к Fe2О3 боксита=0,25:1,0. Шихта спекается при температуре t=1175°С в течение 1,0 часа, полученный спек измельчается до содержания фракции – 100 мкм Извлечение ценных компонентов Al2О3 и Na2O соответственно 93,40% и 98,40%. Пример 4 (по предлагаемому способу). Производится переработка высокожелезистого шамозитосодержащего боксита Вежаю-Ворыквинского месторождения – содержание компонентов, мас.%: 49,0 Al2О3, 30,0 Fe2О3, 6,3 SiO2, 3,05 FeO, 0,45 MgO, Производится спекание данной шихты при t=1150-1170°С в течение 1,0 часа во вращающейся печи – производительность процесса 100 т шихты в час. Полученный спек (прочность опека составила 140 кг/см2) в количестве т/час измельчался до содержания фракции – 100 мкм Извлечение Al2О3 составило 93,2%, извлечение Na2О – 98,0%. Расход теплоэнергии – 0,150 т.у.т опека, расход известняка 0,130 т/т боксита (13,0 весовых процентов к бокситу). Далее, в таблицах 1 и 2, приведены значения степеней извлечения (
Как следует из таблиц, оптимальными условиями переработки высокожелезистых шамозитсодержащих бокситов способом спекания являются следующие (опыты №1-4, табл.1 и опыты 9-11, табл.2): дозировка CaO в шихту производится исходя из молярного отношения CaO:(FeO+MgO)=2,45-2,85:1,0 и дополнительная добавка в шихту сульфата натрия исходя из весового отношения SO3:Fe2O3=0,20-0,30:1,0. При этом степень извлечения глинозема составляет 93,00-93,80% или больше по сравнению с прототипом, в среднем, на 2,0%, оксида натрия – 98,10-98,50% или больше, чем из прототипа, в среднем, на 2,30%. При выходе из оптимальных условий в меньшую сторону – при дозировке Са:(Fe+MgO)=2,25:1 (опыт 6, табл.1) снижается извлечение Al2О3 до 91,80%, что связано с неполнотою разложения шамозита, а при снижении дозировки Na2SO4 до SO3:Fe2O3=0,15:1,00 (опыт 12, табл.2) извлечение Na2O снижается до 96,00%, что связано с существенным уменьшением прочности спека, т.е. ухудшением физико-химических условий контакта спека с щелочным раствором при выщелачивании. При выходе из оптимального интервала условий в большую сторону, т.е. при передозировке CaO:(FeO+MgO)=3,05:1,0 (опыт 7, табл.1) снижается извлечение Al2O3 до 92,0%, что связано с частичным образованием при спекании сложных соединений в системе СаО-Fe2O3-Al2O3-SiO2, извлечение глинозема из которых при выщелачивании затруднено; при передозировке сульфата натрия в шихту SO3:Fe2O3=0,35:1,00 (опыт 13, табл.2) чрезмерно увеличивается оплавленность спека, т.е. затрудняется проникновение щелочного раствора к его “внутренним порам” и, тем самым, снижается извлечение Al2О3 и Na2O при выщелачивании. Таким образом, при прочих равных условиях проведения процесса переработки высокожелезистых шамозитосодержащих бокситов методом спекания, только предлагаемый способ, характеризующийся новыми технологическими приемами, обеспечивает достижение технического результата (цели изобретения), а именно: – повышение извлечения ценных компонентов (глинозема и оксида натрия), в среднем, на 2,0-3,0%; – упрощение технологического процесса за счет сокращения удельных материальных потоков – известняка на 50% и теплоэнергии на 20,0%. Источники информации 1. Лайнер А.И. Производство глинозема. М.: Госнаучтехиздат, 1961 г. 2. Майер А.И., Лапин А.А. и др. – “Влияние шамозита на извлечение Al2O3 из спеков” – Труды ВАМИ “Научные и теоретические исследования в металлургии легких металлов”, г.Санкт-Петербург, 2000 г, с.32-33.
Формула изобретения
1. Способ переработки глиноземсодержащего сырья на глинозем, включающий приготовление шихты из высокожелезистого шамозитсодержащего боксита, кальцинированной соды, кальцийсодержащего соединения, спекание шихты, измельчение спека и его выщелачивание, отличающийся тем, что дозировку кальцийсодержащего соединения производят, исходя из молярного отношения СаО к сумме содержания (FeO+MgO) в шамозите боксита, равном 2,45-2,85:1,0, в шихту дополнительно вводят сульфат натрия в количестве, исходя из весового отношения SO3 к содержанию Fe2O3 в боксите, равном 0,20-0,30:1,0. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего соединения применяют известняк СаСО3 и/или трехкальциевый гидроалюминат 3СаО·Al2О3·6Н2О. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сульфат натрия вводят в составе содо-сульфатного осадка глиноземного производства.
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: 26.11.2008
Извещение опубликовано: 20.01.2010 БИ: 02/2010
|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Si равен 6,50, содержание шамозита 15,0% – способом спекания.
95,0% и проводится стандартное выщелачивание спека при следующих условиях: t=100°С, концентрация NaOH в выщелачивающем растворе 15,0 г/дм3, исходное отношение Т:Ж в пульпе равно 1:10, продолжительность процесса 20 мин.
, %) ценных компонентов Al2O3 и Na2O при оптимальных условиях ведения процесса, а также – при выходе за данные условия.
