Файл: Высокотемпературное выщелачивание бокситов.docx

Как видно по данным в таблице 1.5, гидрогранатовая технология, предлагаемая Медведевым и другими очень привлекательна, так как даже при использовании боксита среднего качества себестоимость 1 т глинозема оказывается даже ниже, чем при производстве глинозема из бокситов высокого качества способом Байера.

Тем не менее, гидрогранатовая технология также требует дополнительных операционных затрат, которые, по-видимому, не учитывались при расчетах в таблице 1.5. В частности, по патенту Медведева и других [93] оказывается, что необходим дополнительный сложный цикл регенерации высокомодульного алюминатного раствора (каустический модуль раствора на выщелачивании должен составлять 32 единицы). Кроме того, выщелачивание красного шлама предполагает использование дополнительного реагента – феррита натрия, который позволяет понизить температуру образования железистого гидрограната. По публикациям Медведева и других не понятно, как и где этот реагент синтезируется, но имеются данные в работе казахских ученых [16], которые предлагают получать железистую составляющую спеканием железистых песков после обогащения бокситов с содой и известняком при 950 ^оС. Спекание при такой температуре в трубчатых печах, очевидно, требует большого количества энергии.

---

Гидрохимическая обработка красного шлама известью.

Данный процесс был разработан Comalco в начале 80-х, и заключался в выщелачивании шлама с известью при 280 ^оС в высокомодульном алюминатном растворе в течение 20 минут. Эти условия приводят к образованию двухкальциевого силиката, который устойчив в условиях Байера и позволяет сохранять каустическую щелочь. Таким образом, гидрохимический процесс является эквивалентом комбинированного способа.

Недостатком этого способа является необходимость в предварительной сушке красного шлама, репульпации с высокомодульным алюминатным раствором и нагреве пульпы до новой температуры. Стоимость такого процесса и получения высокомодульного раствора (который по предположению Comalco может быть
получен высаливанием алюмината натрия из раствора) делает гидрохимическую технологию нерентабельной (по таблице 1.5 себестоимость процесса самая высокая в ряду).

Процесс был запатентован Comalco в 1982 году [96] и описан Крессвелом в литературе [97,98]. Данных о внедрении процесса в Comalco/Rio Tinto с тех пор не появлялось. Через несколько лет после Comalco подобный гидрохимический способ был описан Сажином [99], который он предложил использовать взамен спекания в последовательном варианте Байер-спекания.

Преимуществом способа Сажина является то, что по его технологии образуется Na₂Ca₂Si₂O₅(OH)₂ – продукт обескремнивания, который содержит в два раза меньше извести и может быть подвергнут регенерации каустической щелочи. Подобный продукт обескремнивания также был получен Райзманом и Филиповичем при высоко щелочном

---

спекании [100].

По предположению Питера Смита [1] гидросиликатный способ может найти дальнейшее продолжение после разработки сгустителей, работающих под давлением и используемых в технологии двойного выщелачивания, что позволит снизить затраты на вторичный нагрев пульпы.

3. 
   Способы, заключающиеся в извлечении щелочи из красного шлама
   

К данной группе методов можно отнести все способы извлечения щелочи из ГАСНа, включая: спекание с известью [101-104], выщелачивание слабыми кислотами [105-112], комплексную каустификацию [113-115] и механохимическую обработку [116].

Данные способы слабо зависят от природы боксита, и их выгодно отличает независимость от процесса Байера. То есть они могут быть использованы для переработки красного шлама в будущем, когда станут экономически оправданными.

Спекание красного шлама с известью, по сути, является последовательным вариантом Байер-спекания и имеет те же недостатки и преимущества.
Извлечение щелочи из красного шлама слабыми кислотами отличается от спекания низкими энергетическими затратами, но извлечение щелочи при карбонизации теоретически не превышает 25%, а обработка красного шлама SO₂ приводит к большим материальным потокам, так как содержание Na₂O в растворе после обработки очень низкое (порядка 10-20 г/л).

Комплексная каустификация красного шлама, при которой красный шлам выдерживается при 95 ^оС с известью для перевода щелочи, глинозема и кремния в гидрогранаты и другие соединения, требует большого количества извести и карбоната натрия, что делает технологию нерентабельной

---

на данный момент. Возможно, технология будет более привлекательной, если ее объединить с другими способами, позволяющими получить концентрат ГАСНа.

Механохимическая обработка красного шлама подразумевает его измельчение до очень мелких размеров, что требует значительных затрат, к тому же до конца не ясен механизм последующего выщелачивания шлама в воде.

В результате, несмотря на то, что процесс спекания или комбинированный способ вряд ли смогут конкурировать с процессом Байера из-за больших энергетических затрат, данные технологии использовались в промышленности более 70 лет. За это время было проделано огромное количество исследований по оптимизации всех стадий технологии, что позволяет ей оставаться наиболее надежной из существующих альтернатив процессу Байера при переработке высококремнистых бокситов.

3. 1   ...   6   7   8   9   10   11   12   13   ...   21

---

Пути усовершенствования комбинированного способа Байер-

спекание

В работе Медведева В.В и других [9] приводятся данные (таблица 1.5), которые показывают относительную себестоимость различных технологий переработки бокситов. За 100% взята себестоимость производства глинозема из высококачественных бокситов классическим способом Байера. Производство
глинозема из высококремнистых бокситов при помощи процесса Байер-спекание дороже на 11,2% для последовательного варианта и на 19,2% для параллельного варианта.

В другой работе [95] показана калькуляция себестоимости производства глинозема по различным вариантам процесса Байера (таблица 1.8), но в сравнении с переработкой по классическому Байеру не гиббситового сырья, а высококремнистого боксита Тимана (вариант №1). В данном случае расчеты проводились на основе заводских данных Богословского алюминиевого завода (вариант №2). Вариант №3 – это моделирование процесса Байер-спекание на Уральском алюминиевом заводе. Вариант №4 – последовательный вариант Байер- спекание. Вариант №5 – гидрогранатовая технология.
Таблица 1.8 – Себестоимость переработки низкокачественных бокситов по различным вариантам

Параметры	№1	№2	№3	№4	№5
Состав боксита в ветвь Байера. %:
А12O3	50,0	52,77	52,0	50,0	50,0
CO2	0,55	3,79	1,18	0,55	0,55
ΜSiO2	5,88	13,6	11,98	5,88	5,88
Месторождение	Тимам	СУБР	Тиман	Тиман	Тиман
Состав боксита в ветвь спекания, %
А12O3	-	50,0	50,0	-	-
СO2	-	0,55	0,55	-	-
ΜSiO2	-	5,88	4,0	-	-
Месторождение	-	Тиман	Тиман	-	-
Товарное извлечение А12O3, %	76,35	82,92	82,32	94,1	93,42
Расходные коэффициенты на 1 т глинозема, кг:
боксит в ветвь Байера	2913,7	2104	2357,1	2330,9	2381,5
боксит в ветвь спекания	-	422,0	246,3	-	-
каустическая сода NaОН	195,44	36,44	60,82	5,0	-
кальцинированная сода Na2СO3	-	59,93	70,65	90,16	45,95
известняк в печи спекания	-	133	110	662	-
известь в ветвь Байера	152,0	42,3	104,9	28,0	28,6
известь в гидрогранатовую ветвь	-	-	-	-	315,6
железная окалина	-	-	-	-	165-300
Тепловая энергия, ГДж	16,47	17,36	16,42	10,72	11,03
Электроэнергия, кВтч	280	330	320	630	260
Условное топливо на кальцинацию, т.усл.т	0,135	0,135	0,135	0,135	0,135
Условное топливо на спекание, т.усл.т	-	0,112	0,084	0,302	0,037
Доменный кокс, кг	19,32	5,37	13,32	3,55	3,63
Сжатый воздух, тыс. м3	1,06	1,178	1,175	1,175	0,5
Техническая вода, м3	8,52	8,34	6,56	5,79	6,36
Стоимость, долл./т:
бокситы, общая масса	46,62	50,94	52,45	37,29	38,1
каустическая сода	35,18	6,56	10,95	0,9	-
кальцинированная сода	-	5,99	7,07	9,02	4,6
известняк	-	1,06	0,88	5,3	-
железная окалина	-	-	-	-	1,65
известь, общая	4,56	1,27	3,15	0,84	8,43
тепловая энергия	19,67	20,73	19,61	12,8	13,18
электрическая энергия	5,6	6,6	6,4	12,6	5,2
топливо условное, общая масса	4,32	7,9	7,01	13,98	5,5
в том числе топливо на печи спекания	-	3,58	2,69	9,66	1,18
доменный кокс	2,4	0,67	1,65	0,44	0,45
сжатый воздух	3,18	3,53	3,53	3,53	1,5
техническая вода	1,28	1,25	0,87	0,87	0,95
Вспомогательные материалы, долг.	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5
Условно-постоянные расходы, долл.	54	54	54	54	52
Полная себестоимость 1 т глинозема, долл.	181,3	165,0	172,17	156,07	136,07

---