ШИХТА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИНОЗЕМА Российский патент 2008 года по МПК C01F7/38 

Изобретение относится к металлургии алюминия и может быть использовано для получения глинозема из бокситов по технологии спекания.

Известна так называемая стехиометрически насыщенная шихта для получения глинозема (Справочник металлурга по цветным металлам. Производство глинозема. М.: Металлургия, 1970, с.166), состоящая из боксита, известняка и соды, взятых в пропорциях, обеспечивающих соблюдение молекулярных соотношений:

Недостатком этой шихты является нарушение процесса спекания во вращающихся трубчатых печах в тех случаях, когда боксит содержит значительную долю оксида железа (до 35%), поскольку образование значительного количества легкоплавкого феррита натрия в спекаемом материале способствует образованию настылей в печах, снижает их производительность и качество спека.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению (прототипом) является способ переработки глиноземсодержащего сырья по авторскому свидетельству СССР №481542, кл. C01F 7/04, опубл. 25.08.75, БИ №31, 1975, по которому для спекания высокожелезистых бокситов рекомендуется готовить шихту, обеспечивающую молекулярное отношение

Этот прием позволяет увеличить извлечение глинозема из спека в раствор при последующем выщелачивании. Однако сам процесс спекания осуществлялся авторами прототипа в лабораторной шахтной печи, где спекаемый материал неподвижен. При использовании промышленных вращающихся печей прототип не может исключить раннего оплавления спека, образования настылей, что неизбежно влечет за собой снижение производительности печных агрегатов.

Задачей изобретения является исключение раннего оплавления спека и образования настылей, что позволит на 2-3% увеличить производительность промышленных вращающихся печей спекания, повысить качество спека и утилизировать корундсодержащие отходы.

Технический результат достигается тем, что в шихту для получения глинозема по технологии спекания, содержащую высокожелезистый боксит, известняк, соду и оборотные продукты глиноземного производства, дополнительно вводят корундсодержащие отходы при соблюдении молекулярного отношения Fe₂O₃:Al₂О₃=0,17÷0,32.

В качестве корундсодержащих отходов могут быть использованы отходы абразивных производств, отвальные металлургические шлаки процессов алюминотермического восстановления и т.п.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Промышленная переработка высокожелезистых высококремнистых бокситов в настоящее время осуществляется только по технологии спекания с известняком и содой. Кроме этого сырья и реагентов в шихту обычно добавляют оборотные продукты глиноземного производства, например, белый шлам, содовый раствор и т.п. Процесс спекания проводится в трубчатых вращающихся печах, в которых шихта разогревается до температуры 1250°С. При наличии в шихте значительного количества легкоплавких компонентов, например феррита натрия или его эвтектики с силикатами, спек может начать оплавляться раньше, чем завершатся главные целевые реакции образования алюмината натрия и двухкальциевого силиката. Оплавленный спек в дальнейшем плохо перерабатывается и считается низкокачественным. Кроме того, при оплавлении спека на стенках печей образуются настыли, для борьбы с которыми приходится снижать подачу исходной шихты, то есть снижать производительность печных агрегатов.

С другой стороны, индивидуальная переработка корундсодержащих отходов на глинозем представляет собой весьма сложную проблему, поскольку корунд (плавленый α-Al₂О₃) является наиболее упорной полиморфной модификацией оксида алюминия.

Экспериментально установлено, что совместная переработка на глинозем высокожелезистого боксита и корундсодержащих отходов позволяет обеспечить высокое извлечение целевого компонента из обоих видов сырья и одновременно повысить производительность промышленных вращающихся печей спекания в том случае, когда состав комплексной шихты отвечает молекулярному (ферритному) отношению Fe₂O₃:Al₂О₃=0,15÷0,32. Ферритное отношение выбрано авторами предлагаемого изобретения в качестве главного информативного параметра для определения свойств спекаемых шихт.

Примеры осуществления способа

На первом этапе проводили лабораторные эксперименты по спеканию глиноземистых шихт различного состава, на основе одних и тех же исходных компонентов (продукты 1 и 2, табл.1), взятых в различных соотношениях.

Таблица 1Состав исходного сырьяПродуктНаименование глиноземного сырьяСодержание основных компонентов, %Молекулярное отношение Fe₂O₃:Al₂О₃Al₂O₃Fe₂O₃SiO₂CaOTiO₂1Боксит 146,929,09,71,32,90,392Корундовый отход 165,20,50,49,017,10,053Боксит 250,020,712,91,21,30,274Корундовый отход 264,28,53,47,013,40,08

Предварительный расчет шихт осуществляли на выполнение стехиометрических отношений по прототипу (2). Шихты получали путем длительного сухого смешения исходного глиноземного сырья с известняком и содой в специальном миксере с высокооборотной пропеллерной мешалкой. Готовые шихты увлажняли и прессовали в брикеты цилиндрической формы. Брикеты высушивали на воздухе в течение суток и спекали в лабораторной муфельной печи при температуре 1250°С. В качестве критерия качества спека принимали степень перехода в раствор глинозема при перколяционном выщелачивании в стандартных условиях содово-щелочным раствором, содержащим, г/л; Na₂O_общ 48,9; %: Na₂O_ку 21,0; Al₂О₃ 11,4. Результаты представлены в табл.2.

Из полученных данных видно, что при ферритном отношении более 0,32 оплавленный спек выщелачивается недостаточно. В случае ферритного отношения менее 0,17 при спекании образуется малое количество расплавленной жидкой фазы, вследствие чего охлажденный спек становится непрочным, легко рассыпается и пылит. Из промышленной практики известно, что такой материал осложняет как работу печей, так и последующий процесс выщелачивания, поскольку промышленные перколяторы с решетчатым дном, требуют не только пористости спека, но и достаточной прочности его частиц. Если же спек рыхлый, то при его дроблении образуется много мелочи, выщелачивание которой в перколяторах затруднительно и требует дополнительного оборудования.

Таблица 2Условия и результаты лабораторных опытов по спеканию и выщелачиванию№ опытаМассовая доля в рудной смеси, %Молекулярное отношение Fe₂O₃:Al₂O₃Характеристика спекаИзвлечение глинозема из спека в раствор, %отходабоксита101000,39оплавленный84,725950,37-//-85,7315850,32пористый, прочный92,3425750,27-//-93,2540600,21-//-94,6650500,17-//-93,9760400,13рыхлый, рассыпающийся94,1810000,08-//-91,8

На втором этапе проводили промышленные испытания по совместной переработке боксита и корундсодержащего отхода, добавленного в руду в количестве 9,5% (продукты 3 и 4, табл.1). На основе этой сырьевой смеси и оборотных продуктов глиноземного производства была составлена опытная шихта (пульпа спекания), состав которой иллюстрируется таблицей 3. Для сравнения показателей в предшествующий испытаниям 6-дневный контрольный период перерабатывали руду без добавления корундового отхода.

Таблица 3Состав шихт спекания Содержание основных компонентов, %Молекулярное отношение Fe₂O₃:Al₂О₃Al₂O₃CaOFe₂O₃Na₂OSiO₂Опытная шихта21,611,37,319,46,30,22Контрольная шихта21,212,47,718,66,40,23

По результатам испытаний установлено, что применение опытной шихты позволяет увеличить производительность печей на 2,7% без ухудшения качества спека. Извлечение глинозема из спека в раствор в перколяционном выщелачивателе осталось на прежнем уровне.

Таким образом, сопоставляя данные лабораторных и промышленного экспериментов, легко убедиться в положительном эффекте предлагаемой шихты для совместной переработки высокожелезистых бокситов и корундсодержащих отходов при соблюдении заявляемого ферритного отношения.

Изобретение может быть использовано при получении глинозема из высокожелезистых бокситов по технологии спекания. Кроме боксита, известняка, соды и оборотных продуктов глиноземного производства, таких как белый шлам и содовый раствор, в шихту дополнительно вводят корундсодержащие отходы, при соблюдении молекулярного отношения Fe₂O₃:Al₂O₃=0,17÷0,32. Данная шихта предупреждает оплавление спека и образование настылей, что позволяет на 2-3% увеличить производительность промышленных вращающихся печей спекания, повысить качество спека и утилизировать корундсодержащие отходы. 3 табл.

Шихта для получения глинозема по технологии спекания, содержащая высокожелезистый боксит, известняк, соду и оборотные продукты глиноземного производства, отличающаяся тем, что в нее дополнительно вводят корундсодержащие отходы при соблюдении молекулярного отношения

Fe₂О₃:Al₂O₃=0,17÷0,32.