СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ АГИТАЦИОННОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ НЕФЕЛИНОВОГО СПЕКА В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ Российский патент 1994 года по МПК C01F7/06 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности технологии производства глинозема.

Известен способ агитационного выщелачивания нефелиновых спеков (Арлюк Б. И. ). Усовершенствование процессов переработки алюминатно-щелочных нефелиновых спеков., М.: Цветметинформация, 1978, с. 18-23, согласно которому спек подвергают мокрому размолу до крупности 3-5% +1 мм, 25-30% - 0,08 мм при отношении жидкого к твердому около 2,5 на оборотном щелочно-алюминатном растворе, содержащем 30-33 г/л Al₂O₃, 50-60 г/л R₂O_об, 15-18 г/л R₂O_y, α_к ≈ 2. Пульпу сгущают с получением алюминатного раствора, содержащего 80-85 г/л Аl₂O₃ , 12-15 г/л R₂O_y ,2,5-3 г/л SiO₂, α_к = 1,45-1,5. Шлам подвергают репульпационной шестикратной промывке горячей водой. Воду от промывки шлама смешивают с содощелочным раствором, получаемым при декомпозиции алюминатного раствора, и приготавливают оборотный раствор, используемый при выщелачивании спека.

Продолжительность контакта спека (шлама) с концентрированным алюминатным раствором составляет 10-40 мин, продолжительность пребывания шлама в системе промывки изменяется в пределах от 40 мин до 3 ч. При этом минимальные значения характерны для крупной фракции шлама (крупностью менее 0,08 мм). Температура при гидрохимической переработке спека (выщелачивание спека и промывка шлама) составляет 75-85^оС.

В процессе выщелачивания спека и промывки шлама происходят вторичные потери 2-5% оксида алюминия за счет разложения двухкальциевого силиката (основная фаза спека) и образования гидрограната - 3СаО˙ Аl₂O₃˙ 0,4 SiO₂˙ 5,2 H₂O по реакции:
+ + aq __→ 3 CaO·Al₂O₃·0,4 SiO₂·5,2 H₂O+
Основными параметрами, определяющими величину вторичных потерь оксида алюминия, являются пористость (влагоемкость) спека, температура выщелачивания и концентрация алюминатного раствора. Величина вторичных потерь возрастает с ростом пористости спека, температуры выщелачивания и концентрации алюминатного раствора. Величина средней влагоемкости промышленных нефелиновых спеков изменяется в пределах 0,06-0,26 в зависимости от реакционной способности нефелинового сырья и режима спекания нефелиново-известняковых шихт.

Для оценки технологического качества нефелиновых спеков производят их стандартное выщелачивание по следующей методике. Спек измельчаю до крупности менее 0,25 мм, репульпируют в растворе, содержащем 7 г/л Na₂O_k, 27 г/л Na₂O_y при Ж: Т = 4 и температуре 70^оС в течение 15 мин. Пульпу фильтруют, шлам промывают на воронке горячей водой. Алюминатный раствор и промводы объединяют, определяют степень перехода оксида алюминия из спека в раствор - извлечение из спека [1];
Недостатком изложенного способа контроля качества спека является отсутствие вторичных потерь оксида алюминия, что определяется низкой концентрацией оксида алюминия в получаемом алюминатном растворе - около 35 г/л Al₂O₃ и низкой температурой выщелачивания 70^оС.

Ввиду отсутствия способа моделирования процесса выщелачивания нефелинового спека в лабораторных условиях приходится проводить опытно-заводские работы или промышленные испытания, что вызывает повышение трудоемкости технологических работ и сопряжено со значительными дополнительными затратами.

Целью изобретения является повышение надежности результатов и снижение трудоемкости технологических работ, обеспечивающих получение в лабораторных условиях выщелачивания спека результатов, идентичных промышленным условиям.

Цель достигается тем, что в способе моделирования агитационного выщелачивания нефелинового спека в лабораторных условиях, включающем измерение влагоемкости спека, средняя величина которой изменяется в пределах 0,06-0,26 ед. , измельчение спека до крупности 1 мм, репульпацию спека в слабом алюминатно-щелочном растворе, при этом состав оборотного раствора, соотношение массы спека и оборотного раствора, продолжительность репульпации спека идентичны промышленным условиям, репульпационную обработку горячей водой, фильтрацию и промывку шлама, измерение содержания оксида алюминия и щелочи, находящихся в промышленном шламе в виде неотмытого алюминатного раствора, репульпацию спека и шлама в лабораторных условиях ведут при температуре 75-90^оС обратно пропорционально средней влагоемкости спека, изменяющейся в пределах 0,26-0,06, при этом результаты извлечения оксида алюминия и щелочи из спека по шламу, промытому в лабораторных условиях, соответствуют результатам извлечения оксида алюминия и щелочи по промышленному шламу за вычетом из него компонентов, содержащихся в неотмытом алюминатном растворе.

Способ осуществляют следующим образом.

При изменении средней влагоемкости перерабатываемого нефелинового спека в пределах 0,06-0,26 температуру выщелачивания спека и промывки шлама в лабораторных условиях изменяют в пределах 90-75^оС. При этом в лабораторных условиях обеспечивается такая ж величина вторичных потерь оксида алюминия и извлечение оксида алюминия и щелочи из спека как в промышленных условиях.

Таким образом, в лабораторных условиях обеспечивается моделирование процесса вышелачивания нефелиновых спеков по основному параметру-извлечению оксида алюминия и щелочи в технологическом процессе.

Разработанный способ включает следующие операции.

Нефелиновый спек, имеющий влагоемкость 0,06-0,26, измельчают до крупности менее 1 мм.

Выщелачивание спека производят путем его репульпации в слабом щелочно-алюминатном растворе, содержащем около 30 г/л Al₂0₃, 18 г/л R₂O_y, α_к≈ 2, при отношении массы раствора к массе спека, равной 2,5 в течение 15 мин. Пульпу подвергают фильтрации, осадок репульпируют в воде при отношении Ж:Т, равном 10, в течение 30 мин, фильтруют, промывают на фильтре водой при отношении веса воды к весу осадка, равном 10.

Температуру репульпационной обработки спека и шлама выбирают в пределах 75-90^оС обратно пропорционально средней влагоемкости спека, составляющей 0,26-0,06. Такое сочетание температуры гидрохимической обработки и пористости спека обеспечивает получение в лабораторных условиях величины извлечения ценных компонентов из спека, соответствующих получаемым в промышленных условиях, и компенсирует влияние различной продолжительности обработки крупных и мелких фракций спека на величину вторичных потерь в промышленных условиях.

Используемая технология определения технологических параметров вышелачивания спека в лабораторных условиях - извлечение оксида алюминия и щелочи является новым способом моделирования технологии выщелачивания нефелиновых спеков, имитирующим процесс в промышленных аппаратах.

П р и м е р. Нефелиновый спек, содержащий, мас.%: Al₂O₃ 15,9; Na₂O₃ 8,6; K₂O 2,2; CaO 42,9; SiO₂ 23,5; Fe₂O₃ 3,1 выщелачивают в лабораторных условиях, при этом измельчают до крупности 1 мм и репульпируют при Ж:T = 2,5 в течение 15 мин в растворе, содержащем 30 г/л Al₂O₃ 16 г/л R₂O_y, α_к ≈ 2. Пульпу фильтруют, осадок репульпируют в воде 30 мин при Ж:Т = 10, фильтруют и промывают на воронке при Ж:Т = 10. Промытый шлам подвергают химическому анализу и вычисляют извлечение из спека. Температуру репульпационной обработки спека и шлама выбирают в интервале 75-90^оС в зависимости от влагоемкости спека, изменяющейся в пределах 0,26-0,06.

Результаты, полученные при выщелачивании спека в лабораторных условиях и по промышленным данным, приведены в таблице.

Как следует из таблицы, при влагоемкости спека, изменяющейся в ряду 0,26-0,15-0,06, использование температуры вышелачивания 75-85-90^оС обеспечивает получение идентичных результатов по извлечению оксида алюминия и щелочи в лабораторных и промышленных условиях.

Таким образом разработанный способ обеспечивает повышение надежности результатов и уменьшение трудоемкости работ при моделировании процесса выщелачивания нефелиновых спеков в лабораторных условиях. Изобретение может быть использовано при выполнении технологических исследований по переработке нефелинового сырья способом спекания.

Использование: в производстве глинозема. Сущность: нефелиновый спек, имеющий влагоемкость 0,06 - 0,26, измельчают до крупности менее 1 мм. Выщелачивание спека в лабораторных условиях производят путем репульпации в слабом щелочно-алюминатном растворе. Пульпу подвергают фильтрации, осадок репульпируют, фильтруют, промывают на фильтре водой. Температуру репульпационной обработки спека и шлама выбирают в пределах 75 - 90°С обратно пропорционально средней влагоемкости спека, составляющей 0,26 - 0,06. Промытый шлам подвергают химическому анализу и вычисляют содержание оксида алюминия и щелочи в промывном шламе. Репульпацию спека и шлама в лабораторных условиях ведут при температуре обратно пропорционально средней влагоемкости спека. При этом результаты извлечения оксида алюминия и щелочи из спека по шламу, промытому в лабораторных условиях, соответствуют результатам извлечения оксида алюминия и щелочи по промышленному шламу за вычетом из него компонентов, содержащихся в неотмытом алюминатном растворе. 1 табл.

СПОСОБ МОДЕЛИРОВАНИЯ АГИТАЦИОННОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ НЕФЕЛИНОВОГО СПЕКА В ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ, включающий измерение влагоемкости спека, средняя величина которой изменяется в пределах 0,06 - 0,26 ед, измельчение спека до крупности 1 мм, репульпацию спека при 75 - 90^oС в слабом алюминатно-щелочном растворе, при этом состав оборотного раствора, соотношение массы спека и оборотного раствора, продолжительность репульпации спека в лабораторных условиях идентичны промышленным условиям, репульпационную обработку шлама горячей водой, его фильтрацию и промывку, измерение содержания оксида алюминия и щелочи, находящихся в промышленном шламе в виде неотмытого алюминатного раствора, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат за счет повышения надежности результатов и снижения трудоемкости технологических работ, репульпацию спека и шлама в лабораторных условиях ведут при температуре, обратно пропорционально средней влагоемкости, при этом результаты извлечения оксида алюминия и щелочи из спека по шламу, промытому в лабораторных условиях, соответствуют результатам извлечения оксида алюминия и щелочи по промышленному шламу за вычетом из него этих компонентов, содержащихся в неотмытом алюминатном растворе.