Файл: Высокотемпературное выщелачивание бокситов.docx

получить равновесные алюминатные растворы с каустическим модулем 1,55 и ниже в диапазоне концентраций Nа₂О_к = 10-20 %. Следовательно, повышение температуры выщелачивания обеспечивает разложение боксита при низком каустическом модуле и относительно невысоких концентрациях Nа₂О_к.

Возможность использования для выщелачивания оборотных растворов низких концентраций Nа₂О_к позволяет свести к минимуму разность между концентрациями щелочи в оборотном и алюминатном растворе, т.е. выпаривать минимальное количество воды в процессе Байера.

Анализ теоретических данных указал на большие технологические и технико-экономические преимущества высокотемпературного выщелачивания. Длительная, отработка в полупромышленном масштабе позволила получить следующие технологические данные:

1. 
   Выщелачивание диаспоровых бокситов, например, при 280° С и расчетном каустическом модуле пульпы 1,4 – 1,5 сопровождается более полным вскрытием сырья, повышением извлечения глинозема на 2 - 4 % и приближением его к теоретической величине при сокращении в 5 - 6 раз времени выщелачивания.
   
2. 
   Высокотемпературное выщелачивание бокситов приводит к интенсификации не только самого автоклавного процесса, но и других переделов способа Байера. Если максимальное извлечение глинозема из сырья при обычных условиях выщелачивания, примерно при 235 °С для диаспоровых бокситов, достигается только при высоких концентрациях щелочи (280 – 300г/л), то для максимального извлечения Al₂О₃ при 260 – 270 °С достаточна концентрация в оборотном растворе Nа₂О=200 г/л. В этом случае расход пара на упаривание маточного алюминатного раствора сокращается
   

---

примерно в 1,5 – 2 раза при условии нагрева пульпы в автоклавах острым паром. Если же вести выщелачивание при 280 – 300 °С, бокситовую пульпу нагревать через поверхность и применять многократное самоиспарение автоклавной пульпы, то для выщелачивания сырья можно использовать оборотные маточные растворы с очень малой степенью упаривания или вообще без него. В этом случае паропотребление в цикле Байера снижается примерно вдвое, что отражается на себестоимости глинозема при высокотемпературном выщелачивании (таблица 1.5).

3. 
   Снижение каустического модуля алюминатного раствора при высокотемпературном выщелачивании позволяет уменьшить удельные материальные потоки в процессе.
   
4. 
   Автоклавные шламы после высокотемпературного выщелачивания характеризуются лучшими седиментационными свойствами, лучше уплотняются и более полно отмываются от адсорбированной щелочи.
   

Высокотемпературное выщелачивание бокситов – это более высокий технический уровень автоклавных процессов, с применением новых схем и аппаратов для подогрева, обработки и регенерации тепла бокситовых пульп.

4. 1   ...   7   8   9   10   11   12   13   14   ...   21

---

Постановка задачи исследования

На основании выполненного литературного обзора по щелочным способам переработки высококремнистых бокситов можно сделать следующие выводы:

1. 
   Запасы высококачественных бокситов постоянно сокращаются. При этом около 60% месторождений бокситов не могут быть использованы в настоящее время, так как они являются высококремнистыми, и требуется разработка технологий их экономически выгодной переработки.
   
2. 
   Сложность переработки высококремнистых бокситов щелочными методами заключается в осаждении нерастворимых в условиях выщелачивания процесса Байера продуктов обескремнивания – гидроалюмосиликатов натрия,
   

образование которых приводит к потерям с красным шламом ценной каустической щелочи и глинозема.

3. 
   Разработано большое количество способов переработки высококремнистых бокситов, их можно разделить на три группы: в первую группу входят методы, задачей которых является уменьшение содержания кремнезема в сырье до переработки их способом Байера; во вторую группу входят методы, основанные на получении во время переработки бокситов продуктов обескремнивания с низким содержанием щелочи и глинозема; в третью группу входят методы, задачей которых является извлечение ценных компонентов из красного шлама после процесса Байера.
   
4. 
   Наиболее изученным и зарекомендованным способом переработки высококремнистых бокситов является комбинированный процесс Байер-спекание, используемый для получения глинозема в промышленности уже более 70 лет.
   
5. 
   Недостатком процесса Байер-спекание являются высокие энергетические затраты спекательного передела, ограничивающие его применение только для тех видов сырья, которые не могут быть переработаны способом Байера.
   
6. 
   Основными направлениями усовершенствования процесса Байер- спекание является повышение полезного действия печи спекания и уменьшение потерь полезных компонентов с красным шламом.
   
7. 
   Наиболее перспективными способами модернизации комбинированного процесса являются совместное выщелачивание бокситов и спеков в оборотных алюминатных растворах под давлением, утилизация пылей электрофильтров и высокотемпературное выщелачивание в цикле Байера.
   

---

Предварительные физико-химические исследования пыли электрофильтров, а также изучение их применения совместно или вместо бокситовых спеков при совместном выщелачивании показали возможность их использования для модернизации процесса Байер-спекание [128, 129].
На основании выше изложенного перед настоящим исследованием ставятся следующие цели:

1. 
   Изучить физико-химические характеристики пыли электрофильтров спекательного передела и их поведение при выщелачивании в воде и щелочно- алюминатных растворах.
   
2. 
   Исследовать влияние добавки пыли электрофильтров печи спекания на выщелачивание бокситов и совместное выщелачивание бокситов и бокситовых спеков в оборотных алюминатных растворах.
   
3. 
   Изучить влияние высокотемпературного выщелачивания на совместную переработку бокситов, спеков и пылей электрофильтров в ветке Байера.
   
4. 
   Изучить физико-химические свойства красного шлама, полученного при выщелачивании бокситов и бокситовых спеков в присутствии пыли электрофильтров печи спекания.
   

Глава 2. Исследование возможности использования пылей электрофильтров спекательных печей для усовершенствования процесса Байер-спекание

Из литературного обзора следует, что использование комбинированных способов переработки – наиболее рациональный способ извлечения оксида алюминия из сырья невысокого качества.

Одним из таких способов является параллельный вариант процесса Байер- спекание. По этой технологии перерабатываются бокситы на заводах ОАО

«РУСАЛ-УАЗ» и ОАО «РУСАЛ-БАЗ». Основное преимущество этого

---

способа состоит в том, что на одном предприятии существует возможность перерабатывать бокситы разного качества. Бокситы с большим содержанием А1₂О₃ и низким SiО₂ (кремневый модуль µSi ≥ 7) перерабатываются в ветви Байера, бокситы с кремневым модулем ниже 7 (µSi ≤ 7) – в ветви спекания.

Важным направлением усовершенствования технологии производства глинозема по параллельному варианту Байер-спекание является технология выщелачивания алюминатных спеков.

Изучение процесса выщелачивания бокситовых спеков направлено на изыскание возможности сокращения потерь глинозема и щелочи, которые зависят от степени разложения двухкальциевого силиката и силиката натрия при обработке спека водой или слабощелочным раствором. Установлено, что при существующей на уральских заводах технологии выщелачивания спеков из-за вторичных реакций извлечение глинозема не превышает 86%.

Результаты химических анализов красных шламов после совместного выщелачивания боксита СТБР и спёка, выполненные Логиновой И.В. другими [123-126] показывают, что ухудшения извлечения глинозёма нет, а в некоторых опытах извлечение глинозёма составляет более 88%, в то время как сквозное извлечение по заводу составляет 87%. Это говорит о протекании при совместном выщелачивании бокситов и спеков дополнительных химических реакций.
Положительные результаты совместного выщелачивания боксита и спёка объясняются тем, что гидролиз феррита натрия в спёке замедляется в концентрированных щёлочно-алюминатных растворах [123]. Активный оксид кальция взаимодействует с ферритом натрия и кремнезёмом с образованием соединения 3CaO∙Fe₂O₃∙2SiO₂∙4H₂O. Следовательно,

---