Файл: Высокотемпературное выщелачивание бокситов.docx

Заключение

В настоящее время более 90% глинозема во всем мире производится способом Байера из высококачественных гиббситовых бокситов, но запасы данного сырья ограничены, и их едва хватит на ближайшее столетие при сохранении существующих темпов роста производства.

В то же время более 65% разведанных месторождений во всем мире представляют собой низкокачественные высококремнистые бокситы, переработка которых на сегодняшний день считается экономически нецелесообразно из-за высоких потерь каустической щелочи и низкого извлечения глинозема, что связано с образованием гидроалюмосиликата натрия.

В связи с этим проведено много исследований, которые бы позволили сократить потери щелочи с ГАСНом, но наиболее изученным и реальным способом переработки высококремнистых бокситов остается процесс спекания и его комбинации со способом Байера.

Недостатки процесса спекания известны – это высокие энергетические затраты и низкое извлечение глинозема из-за протекания вторичных реакций при выщелачивании спека. Решением данных проблем в России занимались более 70 лет, и за это время удалось значительно продвинуться в усовершенствовании процесса, но он по-прежнему далек по себестоимости от процесса Байера.

На основании этого в данной работке была предпринята попытка изучения возможности дальнейшей модернизации параллельного варианта процесса Байер- спекание путем выведения пыли электрофильтров спекательного передела из системы пылевозврата и использованием ее при

---

выщелачивании бокситов и спеков в цикле Байера. Для этого были проведены следующие исследования:

• 
  изучены физико-химические характеристики пылей печей спекание для определения принципиальной возможности их использования при выщелачивании бокситов;
  
• 
  исследовано поведение пыли электрофильтров при выщелчивании в различных условиях и средах;
  
• 
  выявлено влияние пыли электрофильтров на совместное выщелачивание бокситов и спеков при стандартных и высокотемпературных условиях;
  
• 
  исследовано влияние пыли электрофильтров на седиментационные характеристики красного шлама.
  

В результате:

1. 
   Показано, что пыль спекательных печей является балластом и дополнительным источником потерь щелочи. При этом если вывести пыль электрофильтров из системы пылевозврата, то можно сэкономить до 180 кВт∙ч.
   
2. 
   Результаты ИК-спектроскопии пылей спекательного передела показали, что валентные и деформационные колебания химических связей пыли электрофильтров соответствуют следующим минеральным соединениям: 3CaO∙Al₂O₃∙nCO₂∙11H₂O (гидрокарбоалюминат кальция), 2Na₂O∙2SiO₂∙2H₂O (натриевый гидросиликат), AlOOH (бёмит или диаспор) в зависимости от спекаемого боксита, CaCO₃ (кальцит или арогонит), а так же Na₂O∙Al₂O₃∙3H₂O.
   
3. 
   Рентгенофазовый анализ подтвердил наличие характерных межплоскостных расстояний в составе пыли электрофильтров для алюминатов и ферритов натрия. Также выявлена в составе пыли фаза гидроксида натрия.
   
4. 
   Методами рентгенофазового и дифференциально-термического анализа выявлено, что содержание каустической щелочи в пылях спекательных печей увеличивается по мере уменьшения размеров частицы. Так, наибольшее количество каустической щелочи обнаружено в пылях электрофильтров.
   

---

5. 
   Впервые показано появление в пыли электрофильтров новой фазы – гидрокарбоалюмината натрия.
   
6. 
   Обнаружено, что химический состав ПЭФ 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. Различие в составе ПЭФ и спека также подтверждается результатами ИК-спектроскопии.
   

Незавершенность процесса спекания ПЭФ подтверждается ее выщелачиванием в воде, так как при этом большая часть глинозема концентрируется в шламе.

7. 
   Доказано, что при выщелачивании пыли электрофильтров при 240 ^оС в оборотном алюминатном растворе в шламе появляются алюможелезистые гидрогранаты. Это подтверждает принципиальную возможность использования пыли электрофильтров для уменьшения потерь каустической щелочи и глинозема при выщелачивании бокситов.
   
8. 
   Выявлено, что 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. Увеличение степени извлечения глинозема достигается вследствие образования в присутствии спека или пыли электрофильтров алюможелезистых гидрогранатов, наличие которых в красных шламах подтверждается физико-химическими методами анализа. Образование алюможелезистых гидрогранатов также снижает на 0,2-0,9% содержание щелочи в красном шламе.
   
9. 
   Доказано, что высокотемпературное выщелачивание можно применять в параллельном варианте Байер-спекание для совместного выщелачивания бокситов, бокситовых спеков и пыли электрофильтров. При этом удается снизить концентрацию оборотного раствора на 50-70 г/л, а
   

---

продолжительность выщелачивания на 30 минут без снижения степени извлечения глинозема.

10. 
    Показано, что использование пыли электрофильтров в качестве добавки для выщелачивания боксита позволяет снизить затраты кальцинированной соды, вводимой в процесс для восполнения потерь каустической извести. Это достигается не только снижением содержания каустической щелочи в красном шламе, но также и возвратом каустической и карбонатной щелочи в процесс вместе с пылью электрофильтров.
    
11. 
    Исследовано влияние добавки пыли электрофильтров на седиментационные свойства красного шлама, полученного при выщелачивании бокситовых спеков. В результате в присутствии пыли электрофильтров чистый слив был получен уже на первой стадии промывки, в то время как без навески ПЭФ раствор оставался мутным.
    
12. 
    Предложен механизм коагулирующего действия ПЭФ, который заключается в содержащемся в ней гидрокарбоалюминате кальция, а также в поверхностных свойствах самой пыли.
    
13. 
    Изучено влияние пыли электрофильтров на сгущение красных шламов после их совместного выщелачивания с бокситами. При этом показано, что добавка пыли электрофильтров при выщелачивании бокситов в цикле Байера практически не ухудшает седиментационных свойств красных шламов, а негативные последствия снимаются уже на 3 стадии промывки. Снижение скорости сгущения красных шламов в присутствии пыли электрофильтров, по-видимому, связано с возросшим количеством сырья, поступившим на выщелачивание.
    
14. 
    Показано, что благодаря предлагаемому варианту усовершенствования технологической схемы существует возможность объединить несколько участков в один: участок обескремнивания исключается, так как обескремниваться пульпа будет в автоклаве; сгущение и промывка будут объединены в одну линию, без разделения на Байеровский шлам и
    

---

спекательный; выпарка будет работать на одном растворе, который благодаря обескремниванию в автоклаве, с образованием таких соединений, как ГАСН типа-канкренит сульфатно-карбонатной формы, станет значительно чище. Следовательно, испарители будут меньше зарастать.

15. 
    Рассчитана себестоимость глинозема по предлагаемой технологии, которая существенно ниже, чем по существующему параллельному варианту Байер- спекание, но по прежнему необходимо проводить дальнейшую модернизацию и исследования с целью достижения себестоимости классического процесса Байера при переработке высококачественных бокситов.
    

---