Файл: Высокотемпературное выщелачивание бокситов.docx

Изучены физико-химические свойства пылей электрофильтров отделения спекания Уральских глиноземных заводов, в их составе обнаружено минеральное соединение типа гидрокарбоалюмината кальция, которое обладает коагулирующими свойствами.
Впервые показано, что при выщелачивании пылей электрофильтров в щелочно-алюминатных растворах при высоких температурах образуются алюможелезистые гидрогранаты.
Подтверждена возможность совместного выщелачивания спеков бокситовых шихт с бокситами Среднего Тимана, как нового и малоизученного сырья.

Впервые исследовано влияние пыли электрофильтров на совместное выщелачивание бокситов и бокситовых спеков при высоких температурах, а также влияние пыли электрофильтров на последующее сгущение красного шлама.

Теоретическая и практическая значимость работы

Разработана усовершенствованная технология комплексной переработки бокситов Среднего Тимана способом Байер-спекание параллельный вариант с введением пыли электрофильтров в ветвь Байера, что позволяет повысить сквозное извлечение глинозема на 1-2% и снизить потери каустической щелочи.

Уставлено, что повышение температуры совместного выщелачивания на 20- 40 ^оС позволяет снизить концентрацию оборотных растворов по Na₂O на 50 г/л, а время выдержки – в 1,5 раза.

Показано, что добавка пыли электрофильтров в систему промывки красного шлама спекательного передела позволяет получить светлый слив уже после первой стадии отмывки

без применения коагулянт-флокуллянтов.

Методология и методы диссертационного исследования

Методологиеской основой исследования послужили труды ведущих отечественных и зарубежных ученых в области глиноземного производства при переработке высококремнистого глиноземсодержащего сырья, отраслевые методики, государственные стандарты РФ, физико-химические методы исследования.

Для достижения поставленной цели и задач в работе были использованы следующие методы: ИК-спектроскопия, рентгенофазовый анализ, рентгеноспектральный флуоресцентный анализ, термические методы анализа (ДТА и ТГА) и классический химический анализ. Кроме того применялись стандартные отраслевые методики определения химического состава алюминатного раствора и твердой фазы.

Положения, выносимые на защиту:

Пыль электрофильтров является балластом, снижающим КПД печи;

Наибольшее количество каустической щелочи содержится в пылях электрофильтров, и она безвозвратно теряется с отходящими газами;
Химический состав пыли электрофильтров и спека значительно отличаются друг от друга. В первую очередь, это связано с незавершенностью процесса спекания пыли, которая достаточно легкая и очень быстро проходит горячие зоны печи;
При выщелачивании пыли электрофильтров при 240 ^оС в оборотном алюминатном растворе образуются алюможелезистые гидрогранаты;
Использование пыли электрофильтров в качестве дополнительного компонента при выщелачивании бокситов по способу Байера позволяет повысить степень извлечения глинозема в раствор на 1-2%, снизить количество добавляемой извести, снизить на 0,2-0,9% содержание щелочи в красном шламе;
Высокотемпературное выщелачивание при совместном выщелачивании бокситов, бокситовых спеков и пыли электрофильтров позволяет снизить концентрацию оборотного раствора на 50-70 г/л, а продолжительность выщелачивания на 30 минут без снижения степени извлечения глинозема;
Добавка пыли электрофильтров при выщелачивании бокситов в цикле Байера практически не ухудшает седиментационных свойств красного шлама, а негативные последствия снимаются уже на 3 стадии промывки.

Степень достоверности и апробация результатов

Материалы диссертации докладывались и обсуждались на конференциях: Международная научно-техническая конференция «Металлургия легких и тугоплавких металлов» (Екатеринбург, 2008), Международная научно- практическая конференция «Металлургия цветных металлов. Проблемы и перспективы» (Москва, 2009), Международная конференция с элементами научной школы для молодежи «Проблемы экологии и рационального природопользования стран АТЭС и пути их решения» (Москва, 2010), II Международная интерактивная научно-практическая конференция «Инновации в материаловедении и металлургии» (Екатеринбург, 2012).

Глава 1. Литературный обзор

Сырьевая база глиноземной промышленности в России и за рубежом

В работе Питера Смита [1] говорится о том, что бокситы принято подразделять на два типа: латеритные и карстовые. Оба этих типа получились в ходе выветривания материнской породы. Латеритные бокситы образовались из алюмосиликатной породы, а карстовые – из перемешанных слоев карбонатной и алюмосиликатной породы.

Около 90% перерабатываемых в настоящее время бокситов [2] представляют собой экваториальные латеритные бокситы. При выветривании этих бокситов обычно образуется определенный профиль: глинозем содержащая порода залегает над алюмосиликатной основой. Получается такой профиль в результате выщелачивания кремнезема из алюмосиликатов.

В зависимости от возраста месторождения и природных условий, при которых формировалось минералы, выделяют 6 типов латеритных бокситов [3].

Основным кремнезем содержащим минералом является каолинит, который зачастую связан с гетитом. Глинозем в основном представлен в виде гиббсита, а иногда в виде бемита.

Образование карстовых бокситов отличается присутствием в материнской породе карбонатов и другими условиями выветривания. При этом основным кремнезем содержащим минералом является каолинит, но встречаются и более тяжелые для вскрытия минералы, как, например, шамозит. Глинозем в этих бокситах содержится в основном в виде диаспора или бемита (таблица 1.1). Чаще всего карстовые бокситы встречаются в Восточной Европе и Северной Азии. Именно такие бокситы добываются в России [4].

По причине того, что глинозем содержащие минералы в латеритных и

Таблица 1.1 – Примерный минералогический состав латеритных и карстовых бокситов

Соединение	Латеритные	Карстовые
Al2O3	Гиббсит, бемит	Бемит, диаспор
SiO2	Каолинит, кварц	Каолинит, кварц, шамозит, иллит
Fe2O3	Гетит, гематит	Гематит, гётит, маггемит, магнетит
TiO2	Анатаз, рутил	Анатаз, рутил, ильменит
CaO	Кальцит, апатит	Кальцит, апатит