СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДА АЛЮМИНИЯ ИЗ СРЕДНЕ- И НИЗКОСОРТНОГО БОКСИТА Российский патент 2013 года по МПК C01F7/06 

Область техники

Изобретение относится к способу получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита, в частности к способу получения оксида алюминия путем переработки средне- и низкосортного боксита с использованием байер-процесса.

Уровень техники

В настоящее время существуют несколько промышленно применимых способов переработки средне- и низкосортного боксита (A/S≤8), таких как обжиг, последовательно-параллельный способ, обогащение руды способом Байера, известкование по способу Байера, последовательный (ступенчатый) способ и др. Помимо прочих, недостатками и обжига, и последовательно-параллельного способа являются высокое потребление энергии и сложность процесса; обогащение руды по способу Байера и известкование по способу Байера обладают тем преимуществом, что каждый из этих способов отличает простота процесса и низкое потребление энергии, но недостатком является низкая степень извлечения оксида алюминия (только около 70%) и недостаточное использование сырья (источников). Последовательный способ заключается в том, что сначала осуществляют переработку боксита способом Байера, а затем перерабатывают красный шлам Байера путем обжига, что приводит к получению отработанного красного шлама с низким отношением A/S и низким N/S и хорошей степенью использования сырья. Таким образом, последовательный способ является хорошим вариантом переработки средне- и низкосортного боксита. Однако присутствие стадии обжига делает последовательный способ относительно сложным и приводит к относительно высокому энергопотреблению.

В Советском Союзе был предложен способ гидратации (переведения в раствор) по Байеру, включая переработку боксита и обработку красного шлама, как показано на схеме технологических операций, приведенной на фиг.1, см. Technology for Preparing Alumina, под ред. Yang Chongyu, Изд. Metallurgical Industry, Пекин, 1982, стр.307. Несмотря на то что это исключительно мокрый процесс, способ Байера обладает следующими недостатками: 1) для получения щелочного раствора с высоким α_k для переработки красного шлама необходимо сильно упарить раствор алюмината натрия до концентрации Na₂O 500 г/л или выше с тем, чтобы осадить кристаллы алюмината натрия, что приводит к слишком большому объему продукта выпаривания и к высокому энергопотреблению, в то время как осажденный алюминат натрия трудно выделить; 2) красный шлам подвергают переработке в жестких условиях, таких как высокая температура 280-300°С и высокая концентрация щелочи 400-500 г/л, рассчитанная по Na₂O, что трудно реализовать в промышленном масштабе; 3) последовательность технологических операций является сложной. Таким образом, способ Байера сложно внедрить в практику в промышленном масштабе.

Для того чтобы преодолеть перечисленные выше недостатки изобретение предусматривает полностью мокрый способ получения оксида алюминия путем переработки низкосортного боксита. Этот способ обладает следующими преимуществами: рабочая температура ниже, концентрация щелочи ниже, а получаемого в результате остатка меньше. Таким образом, этот способ позволяет существенно снизить энергозатраты и может быть легко осуществлен в промышленном масштабе.

Раскрытие изобретения

Целью данного изобретения является разработка способа получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита, который является полностью мокрым, имеет простую последовательность технологических операций, низкое энергопотребление, низкое потребление щелочи, высокую степень извлечения оксида алюминия, высокую степень использования сырья (источников) и небольшое количество отработанного красного шлама, причем способ легко может быть внедрен для широкого использования, так что недостатки способов, известных из уровня техники, будут преодолены.

Заявляемый способ реализуется за счет следующих технических решений.

Согласно одному из вариантов выполнения изобретения заявлен способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита, согласно которому боксит сначала перерабатывают по способу Байера, а затем полученный красный шлам подвергают мокрой переработке с использованием щелочного раствора, имеющего низкую концентрацию.

Согласно одному из аспектов изобретения заявляется способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита, характеризующийся тем, что в используемом способе Байера стадия выщелачивания (варки) представляет собой выщелачивание способом Байера, в ходе которого в средне- и низкосортный боксит вместо извести добавляют деалюминированный остаток; осуществляют обратную промывку полученного на стадии выщелачивания красного шлама, который затем объединяют с оборотным щелочным раствором и известью для проведения последующей обработки (выщелачивания); после этой обработки полученную жидкую суспензию разделяют с получением отработанного красного шлама и раствора, часть которого используют для обратной промывки красного шлама после выщелачивания по способу Байера, а затем подают в систему Байера для добавления щелочи, а другую часть подвергают реакции с заново добавленной известью для получения деалюминированного остатка и оборотного щелочного раствора; оборотный щелочной раствор используют в мокрой переработке красного шлама Байера, в то время как деалюминированный остаток (т.е. гидрат алюмината кальция) добавляют на стадии выщелачивания по Байеру вместо извести.

Заявляемый способ имеет удобную (приемлемую) последовательность технологических операций и легок в осуществлении. Для любой доступной в настоящее время установки последовательно-параллельного типа по производству оксида алюминия введение одной только системы мокрой переработки (выщелачивания) приведет к исключению необходимости в системе обжига, имеющей высокое энергопотребление и сложную последовательность технологических операций. Таким образом, потребление энергии, необходимой для получения оксида алюминия, может быть значительно снижено.

Заявляемый способ характеризуется тем, что полученный после выщелачивания красный шлам содержит меньшие количества Al₂O₃ и Na₂O, а также тем, что известь добавляют в меньшем количестве. Таким образом, степень использования сырья повышается, а количество отработанного красного шлама снижается.

Заявляемый способ характеризуется тем, что отработанный красный шлам имеет меньшее содержание Na₂O, что способствует комплексному (полному) использованию красного шлама.

Заявляемый способ подходит для использования на установке (заводе) по получению оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита. Заявляемый способ оказывает положительный эффект на увеличение степени использования бокситных источников и снижение потребления энергии и щелочи при производстве оксида алюминия и, таким образом, имеет хорошие перспективы.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 представляет собой схему последовательности технологических операций согласно способу Байера, известному из уровня техники;

фиг.2 представляет собой схему последовательности технологических операций полностью мокрого способа согласно изобретению;

фиг.3 представляет собой схему последовательности технологических операций другого полностью мокрого способа согласно изобретению.

Предпочтительные варианты выполнения изобретения

Далее изобретение будет описано на примере конкретных вариантов его выполнения со ссылками на чертежи.

В данном контексте «деалюминированный остаток» относится к твердому продукту, полученному реакцией извести с раствором, полученным в результате мокрой переработки красного шлама Байера, в состав которого входит в основном гидрат трехкальциевого алюмината и незначительное количество кремнезема.

«α_k» относится к мольному соотношению гидроксида натрия и оксида алюминия в растворе.

«Отработанный красный шлам» относится к красному шламу, отработанному в конечном итоге после мокрой переработки боксита.

«Оборотный щелочной раствор» относится к щелочному раствору, используемому при мокрой переработке красного шлама Байера.

Согласно одному из аспектов данного изобретения заявлен способ получения оксида алюминия путем переработки средне- и низкосортного боксита. Способ включает два основных процесса, т.е. выщелачивание бокситов по способу Байера и мокрую переработку красного шлама, полученного после выщелачивания способом Байера.

Согласно другому аспекту данного изобретения в процессе выщелачивания бокситов способом Байера добавляют средне-/низкосортный боксит, оборотный маточный раствор и деалюминированный остаток в качестве добавки при выщелачивании. Предпочтительно, в ходе выщелачивания добавляют средне- и низкосортный боксит, имеющий соотношение оксид алюминия/кремнезем (A/S) 3-9, оборотный маточный раствор, имеющий N_k 180-280 г/л, и деалюминированный остаток, причем боксит и оборотный маточный раствор добавляют в таком количестве, чтобы полученный раствор после выщелачивания имел значение α_k, равное 1.35-1.60, а деалюминированный остаток добавляют в таком количестве, чтобы содержащийся в нем CaO составлял 3-15% от добавленного боксита. Если деалюминированного остатка недостаточно, можно добавить CaO как составную часть добавок при выщелачивании.

Согласно другому аспекту данного изобретения выщелачивание способом Байера можно осуществить способом выщелачивания (варки) в танке с предварительным нагреванием-удерживанием, варкой трубчатым способом, варкой с предварительным нагревом и автоклавированием, способом выщелачивания (варки) в двойном потоке и аналогичными, хорошо известными из уровня техники и поэтому не объясняемыми далее. Предпочтительно, выщелачивание осуществляют при температуре 240-290°C в течение 10-120 минут.

Согласно другому аспекту данного изобретения суспензию, полученную после выщелачивания по способу Байера, далее разбавляют, отстаивают (седиментируют) и разделяют для получения раствора алюмината натрия. Раствор алюмината натрия далее осаждают с затравками, в результате получают маточный раствор после осаждения и гидроксид алюминия. Проводят кальцинацию (прокаливание) гидроксида алюминия для получения в конечном итоге оксида алюминия. Маточный раствор после осаждения упаривают для получения оборотного маточного раствора, который подают на стадии выщелачивания способом Байера. Красный шлам, полученный в результате седиментации и разделения суспензии, промывают горячей водой с получением красного шлама Байера, имеющего отношение оксид алюминия/кремнезем (A/S)≤1.7, и отношение оксид натрия/кремнезем (N/S) составляет 0.20-0.65.

Как показано на фиг.2, часть раствора, полученного на стадии мокрой переработки красного шлама Байера (как показано далее), используют (по желанию) для обратной промывки красного шлама, полученного после выщелачивания способом Байера. Обратную промывку можно осуществить хорошо известным способом промывки-фильтрации красного шлама или промывкой в отстойнике. Избыточный раствор после обратной промывки частично подвергают деалюминированию и частично подают в маточный раствор после осаждения.

Альтернативно, как показано на фиг.3, раствор после промывки отработанного красного шлама (как показано далее) по желанию используют для обратной промывки красного шлама, полученного после выщелачивания по Байеру. Избыточный раствор от обратной промывки подвергают деалюминированию.

Полученный после выщелачивания по способу Байера (альтернативно, после обратной промывки) красный шлам подают на стадию мокрой переработки красного шлама Байера. Другими словами, красный шлам Байера после переработки (альтернативно, после обратной промывки) смешивают с оборотным щелочным раствором, имеющим среднюю/низкую концентрацию, и известью. Красный шлам, полученный после выщелачивания способом Байера, добавляют в количестве 10-350 г на литр оборотного щелочного раствора. Концентрация едкого натра (N_k) в оборотном щелочном растворе составляет 30-260 г/л, предпочтительно 90-220 г/л, более предпочтительно 100-190 г/л, и концентрация оксида алюминия в оборотном щелочном растворе составляет 20 г/л или меньше. Известь добавляют в таком количестве, чтобы отношение C/S (т.е. массовое отношение CaO к SiO₂ в отработанном красном шламе) составляло 0.5-2.5, предпочтительно 1.0-2.1. Стадию мокрой переработки проводят при температуре 200-300°C, предпочтительно 200-280°C, более предпочтительно 240-270°C в течение 5-150 минут. Мокрую переработку можно осуществить способом варки в танке с предварительным нагреванием-удерживанием, варкой трубчатым способом, варкой с предварительным нагревом и автоклавированием, варкой в двойном потоке и аналогичными.

После стадии мокрой переработки красного шлама Байера полученную в результате суспензию разделяют для получения раствора, полученного после переработки красного шлама, и отработанного красного шлама. Известь добавляют в весь или в часть раствора, полученного после переработки красного шлама, для удаления оксида алюминия. Часть раствора после переработки используют для обратной промывки красного шлама Байера, как показано на фиг.2. Альтернативно, известь добавляют в весь или в часть раствора после переработки для удаления оксида алюминия. Часть раствора после переработки напрямую направляют в маточный раствор, полученный после осаждения, как показано на фиг.3. Отработанный красный шлам промывают горячей водой для получения исчерпывающе отработанного красного шлама и раствора после промывки отработанного красного шлама. Раствор после промывки отработанного красного шлама можно использовать для обратной промывки красного шлама Байера, как показано на фиг.3, или можно использовать для разделения суспензии, полученной в результате мокрой переработки красного шлама Байера, как показано на фиг.2, или можно использовать для разделения суспензии, полученной в результате выщелачивания способом Байера. Исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, как правило, 0.2-0.8, предпочтительно 0.4-0.8, и отношение N/S, как правило, составляет 0.01-0.30.

В процессе деалюминирования части раствора, полученного после переработки красного шлама, и/или части раствора, полученного после обратной промывки, известь добавляют в таком количестве, чтобы отношение C/A (т.е. массовое отношение CaO в извести к Al₂O₃ в растворе) составляло 1.5-2.5. Деалюминирование проводят при температуре 40-110°C в течение 10-180 минут. По желанию в оборотный щелочной раствор после деалюминирования добавляют едкий натр для обработки следующей порции красного шлама, полученного после выщелачивании способом Байера. Полученный в результате деалюминирования деалюминированный остаток используют в качестве добавки при выщелачивании способом Байера. Суспензию, полученную в результате деалюминирования, разделяют такими способами, как фильтрация под давлением, седиментация (отстаивание, осаждение) или аналогичные. Предпочтительной является фильтрация под давлением. Проводят добавление новой порции едкого натра в систему мокрой переработки красного шлама Байера.

Согласно вариантам выполнения изобретения переработку красного шлама Байера проводят при низкой температуре и при низком содержании щелочи, что делает процесс простым, энергопотребление низким, а также уменьшает изнашивание (эрозию) оборудования. Для любой доступной в настоящее время установки последовательно-параллельного типа по производству оксида алюминия введение одной только системы мокрого выщелачивания приведет к исключению необходимости в системе обжига, имеющей высокое энергопотребление и сложную последовательность технологических операций. Таким образом, потребление энергии, необходимой для получения оксида алюминия, может быть значительно снижено.

Согласно вариантам выполнения изобретения в значительную часть раствора, полученного после мокрой переработки красного шлама Байера, добавляют известь, которая затем реагирует с оксидом алюминия в растворе. Таким образом, оксид алюминия в значительной степени удаляется из раствора, что позволяет реализовать регенерацию оборотного щелочного раствора, используемого при мокрой переработке красного шлама Байера. Полученный в результате деалюминированный остаток может служить в качестве добавки при выщелачивании по способу Байера.

Согласно вариантам выполнения изобретения отработанный красный шлам содержит меньшие количества Al₂O₃ и Na₂O, и известь добавляют в меньшем количестве. Таким образом, степень использования сырья повышается, а количество отработанного красного шлама снижается, что способствует полному использованию красного шлама.

Заявляемый способ подходит для получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита. Заявляемый способ оказывает положительное действие на увеличение степени использования бокситных источников и снижение потребления энергии и щелочи при производстве оксида алюминия и, таким образом, имеет хорошие перспективы.

Далее изобретение проиллюстрировано конкретными примерами. Специалистам понятно, что изобретение не ограничено этими примерами.

Примеры

Пример 1

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 3, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 11% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 260°C в течение 60 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.0. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по Байеру, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 260°C способом варки в танке с предварительным нагреванием-удерживанием в течение 90 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 130 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 200 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.3. Часть раствора после выщелачивания, полученного после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.6. Деалюминированную суспензию разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Твердый остаток после мокрой переработки красного шлама Байера, т.е. отработанный красный шлам, дополнительно промывают, а раствор, полученный после этой дополнительной промывки, используют для обратной промывки красного шлама Байера. Исчерпывающе отработанный красный шлам, полученный после дополнительной промывки, имеет отношение A/S, равное 0.6, и отношение N/S составляет 0.10.

Пример 2

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 5, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 5% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 260°C в течение 60 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.4, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.1. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по Байеру, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 260°C способом варки в танке с предварительным нагреванием-удерживанием в течение 60 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 130 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 250 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.0. Весь раствор после переработки, полученный после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.8. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.7, и отношение N/S, равное 0.10.

Пример 3

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 7, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 5% от добавленного боксита. Дополнительно добавляют 2% извести. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 260°C в течение 60 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.5, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.2. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания способом Байера, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 260°C способом варки в танке с предварительным нагреванием-удерживанием в течение 90 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 170 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 200 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.7. Весь раствор после переработки, полученный после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.6. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.7, и отношение N/S, равное 0.16.

Пример 4

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 9, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 9% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом варки в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 260°C в течение 60 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.4. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по способу Байера, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 260°C трубчатым способом в течение 90 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 150 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 100 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.9. Часть раствора после переработки, полученного после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.6. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.5, и отношение N/S составляет 0.10.

Пример 5

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 5, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 13% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 260°C в течение 90 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.5. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по Байеру, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 260°C способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием в течение 90 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 130 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 50 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.9. Весь раствор после переработки, полученный после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.6. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.7, и отношение N/S составляет 0.16.

Пример 6

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 5, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 15% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 260°C в течение 90 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.1. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного в результате выщелачивания по способу Байера, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 280°C способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием в течение 30 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 130 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 250 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.3. Весь раствор, полученный после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.7. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера, Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.65, и отношение N/S составляет 0.10.

Пример 7

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 5, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 11% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 250°C в течение 90 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.1. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по способу Байера, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 250°C трубчатым способом в течение 90 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 210 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 300 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.9. Весь раствор, полученный после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 2.0. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.55, и отношение N/S составляет 0.16.

Пример 8

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 5, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 210 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 11% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 280°C в течение 30 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.1. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по способу Байера, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 240°C способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием в течение 120 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 130 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 200 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 2.3. Весь раствор, полученный после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.8. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.75, и отношение N/S составляет 0.10.

Пример 9

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 3, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 11% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием при 260°C в течение 90 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.0. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по способу Байера, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 260°C способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием в течение 90 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 130 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 250 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.3. Часть раствора, полученного после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 90°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.6. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.62, и отношение N/S составляет 0.14.

Пример 10

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 5, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 230 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 11% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют способом выщелачивания в двойном потоке при 260°C в течение 90 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.0. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по способу Байера, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 260°C способом выщелачивания в танке с предварительным нагреванием-удерживанием в течение 90 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 130 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 250 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 0.9. Часть раствора, полученного после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 70°C в течение 30 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.6. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.75, и отношение N/S составляет 0.10.

Пример 11

Используют боксит с отношением оксид алюминия/кремнезем (A/S), равным 5, и оборотный маточный раствор с концентрацией едкого натра, N_k, равной 260 г/л. Деалюминированный остаток в качестве добавки вводят в таком количестве, чтобы содержание CaO в нем составляло 11% от добавленного боксита. Выщелачивание осуществляют трубочным способом при 280°C в течение 30 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.35, а отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.5. После разделения и промывки осуществляют обратную промывку красного шлама, полученного после выщелачивания по способу Байера, на фильтре раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама. После обратной промывки красный шлам Байера подвергают мокрой переработке при 280°C способом варки в двойном потоке в течение 30 минут, причем добавляют оборотный щелочной раствор с концентрацией 210 г/л, красный шлам Байера добавляют в количестве 350 г на литр оборотного щелочного раствора и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 2.5. Часть раствора, полученного после мокрой переработки красного шлама Байера, подают на стадию деалюминирования. Стадию деалюминирования проводят при 40°C в течение 60 минут с добавлением извести в таком количестве, чтобы массовое соотношение CaO/Al₂O₃ составляло 1.6. Суспензию, полученную на стадии деалюминирования, разделяют фильтрацией под давлением с помощью пресс-фильтра. Полученный в результате деалюминированный остаток подают в систему Байера. Полученный исчерпывающе отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.75, и отношение N/S составляет 0.04.

Пример 12

Боксит имеет соотношение оксид алюминия/кремнезем (A/S), равное 3. В оборотном маточном растворе концентрация едкого натра, N_k, составляет 230 г/л, величина α_k равна 3.0. Выщелачивание по способу Байера проводят при 250°C. В качестве добавки используют деалюминированный остаток, полученный в процессе регенерации оборотного щелочного раствора, используемого в процессе мокрой переработки красного шлама Байера. Выщелачивание протекает 90 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.48. Отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.5. Мокрую переработку красного шлама Байера проводят при 290°C в течение 20 минут, причем используемый оборотный щелочной раствор имеет концентрацию 30 г/л, и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.0. Отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.5, и отношение N/S составляет 0.10.

Пример 13

Боксит имеет соотношение оксид алюминия/кремнезем (A/S), равное 4. В оборотном маточном растворе концентрация едкого натра, N_k, составляет 230 г/л, а величина α_k равна 3.0. Выщелачивание по способу Байера проводят при 260°C в течение 60 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.50. Отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.4. Мокрую переработку красного шлама Байера проводят при 260°C в течение 90 минут, причем используемый оборотный щелочной раствор имеет концентрацию 90 г/л, и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.2. Отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.60, и отношение N/S составляет 0.15.

Пример 14

Боксит имеет соотношение оксид алюминия/кремнезем (A/S), равное 5. В оборотном маточном растворе концентрация едкого натра, N_k, составляет 230 г/л, а величина α_k равна 3.0. Выщелачивание по Байеру проводят при 270°C в течение 60 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.50. Отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.30. Мокрую переработку красного шлама Байера проводят при 250°C в течение 80 минут, причем используемый оборотный щелочной раствор имеет концентрацию 130 г/л, и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.4. Отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.65, и отношение N/S, составляющее 0.18.

Пример 15

Боксит имеет соотношение оксид алюминия/кремнезем (A/S), равное 6. В оборотном маточном растворе концентрация едкого натра, N_k, составляет 230 г/л, а величина α_k равна 3.0. Выщелачивание способом Байера проводят при 280°C в течение 50 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.50. Отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.2. Мокрую переработку красного шлама Байера проводят при 240°C в течение 120 минут, причем используемый оборотный щелочной раствор имеет концентрацию 170 г/л, и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 1.9. Отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.55, и отношение N/S, равное 0.12.

Пример 16

Боксит имеет соотношение оксид алюминия/кремнезем (A/S), равное 7. В оборотном маточном растворе концентрация едкого натра, N_k, составляет 230 г/л, а величина α_k равна 3.0. Выщелачивание способом Байера проводят при 260°C в течение 70 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.50. Отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.1. Мокрую переработку красного шлама Байера проводят при 250°C в течение 150 минут, причем используемый оборотный щелочной раствор имеет концентрацию 190 г/л, и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 2.1. Отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.65, и отношение N/S составляет 0.12.

Пример 17

Боксит имеет соотношение оксид алюминия/кремнезем (A/S), равное 8. В оборотном маточном растворе концентрация едкого натра, N_k, составляет 230 г/л, а величина α_k равна 3.0. Выщелачивание способом Байера проводят при 260°C в течение 90 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.55. Отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.1. Мокрую переработку красного шлама Байера проводят при 280°C в течение 30 минут, причем используемый оборотный щелочной раствор имеет концентрацию 30 г/л, и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы отношение CaO/SiO₂ составляло 1.9. Отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.66, и отношение N/S составляет 0.13.

Пример 18

Боксит имеет соотношение оксид алюминия/кремнезем (A/S), равное 9. В оборотном маточном растворе концентрация едкого натра, N_k, составляет 230 г/л, а величина α_k равна 3.0. Выщелачивание способом Байера проводят при 270°C в течение 60 минут. Значение α_k в растворе после выщелачивания составляет 1.5. Отношение A/S у красного шлама после выщелачивания составляет 1.25. Мокрую переработку красного шлама Байера проводят при 260°C в течение 90 минут, причем используемый оборотный щелочной раствор имеет концентрацию 130 г/л, и известь добавляют в таком общем количестве, чтобы соотношение CaO/SiO₂ составляло 0.9. Отработанный красный шлам имеет отношение A/S, равное 0.60, и отношение N/S, равное 0.15.

Изобретение изложено со ссылкой на предпочтительные варианты его выполнения. Однако специалисту понятно, что изобретение может быть модифицировано и изменено без отклонения от его сути, изложенной в формуле изобретения.

Изобретение относится к области металлургии. Оборотный маточный раствор и деалюминированный остаток, содержащий трехкальциевый гидроалюминат и кремнезем, добавляют в боксит для проведения выщелачивания способом Байера. В результате после выщелачивания по способу Байера получают суспензию, которую разделяют с получением раствора алюмината натрия и красного шлама Байера. Раствор алюмината натрия далее перерабатывают с получением маточного раствора и оксида алюминия. В красный шлам Байера добавляют известь и оборотный щелочной раствор для проведения мокрой переработки красного шлама Байера. Полученную суспензию разделяют с получением раствора и отработанного красного шлама. Отработанный красный шлам промывают. В часть раствора, полученного после переработки красного шлама, добавляют известь для получения деалюминированной суспензии, которую разделяют, чтобы получить деалюминированный остаток, содержащий трехкальциевый гидроалюминат и кремнезем, и оборотный щелочной раствор. Деалюминированный остаток подают на стадию выщелачивания, в то время как оборотный щелочной раствор подают на стадию мокрой переработки красного шлама. Изобретение позволяет повысить эффективность способа. 12 з.п. ф-лы, 3 ил., 18 пр.

1. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита, характеризующийся тем, что он включает следующие стадии:
a) оборотный маточный раствор и в качестве добавки - деалюминированный остаток, содержащий трехкальциевый гидроалюминат и кремнезем, добавляют в боксит для проведения выщелачивания (варки) способом Байера, в результате после выщелачивания по способу Байера получают суспензию, которую разделяют для получения раствора алюмината натрия и красного шлама Байера;
раствор алюмината натрия далее перерабатывают для получения маточного раствора после осаждения и оксида алюминия в качестве продукта; и
b) в красный шлам Байера, полученный на стадии а), добавляют известь и оборотный щелочной раствор для проведения мокрой переработки красного шлама Байера; в результате мокрой переработки получают суспензию, которую разделяют для получения раствора после переработки красного шлама и отработанного красного шлама; отработанный красный шлам далее промывают для получения раствора после промывки отработанного красного шлама и исчерпывающе отработанного красного шлама, при этом
в часть раствора, полученного после переработки красного шлама на стадии b), добавляют известь для проведения деалюминирования и получения деалюминированной суспензии, которую разделяют, чтобы получить деалюминированный остаток, содержащий трехкальциевый гидроалюминат и кремнезем, и оборотный щелочной раствор; деалюминированный остаток подают на стадию а), в то время как оборотный щелочной раствор подают на стадию b).

2. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по п.1, отличающийся тем, что до подачи красного шлама Байера, полученного на стадии а), на стадию b) осуществляют его обратную промывку частью раствора, полученного после переработки красного шлама на стадии b), для получения раствора после обратной промывки.

3. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по п.2, отличающийся тем, что часть раствора после обратной промывки подают в маточный раствор после осаждения, а в другую часть раствора после обратной промывки добавляют известь для осуществления деалюминирования и получения деалюминированной суспензии, которую разделяют для получения содержащего трехкальциевый гидроалюминат и кремнезем деалюминированного остатка, который подают на стадию а), и оборотного щелочного раствора, который подают на стадию b).

4. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по п.1, отличающийся тем, что до подачи красного шлама Байера, полученного на стадии а), на стадию b) осуществляют его обратную промывку раствором, полученным после промывки отработанного красного шлама на стадии b), для получения раствора после обратной промывки.

5. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по п.4, отличающийся тем, что известь добавляют в раствор после обратной промывки для проведения деалюминирования и получения деалюминированной суспензии, которую разделяют для получения содержащего трехкальциевый гидроалюминат и кремнезем деалюминированного остатка, который подают на стадию а), и оборотного щелочного раствора, который подают на стадию b).

6. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по п.1, отличающийся тем, что перед введением в оборотный маточный раствор маточный раствор после осаждения упаривают.

7. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что на стадии а) выщелачивание способом Байера проводят при 240-300°С в течение 10-120 мин, причем отношение оксид алюминия/кремнезем в боксите составляет 3-9, концентрация едкого натра в оборотном маточном растворе составляет 180-280 г/л, боксит и оборотный маточный раствор добавляют в таком количестве, чтобы в суспензии после выщелачивания по способу Байера значение α_k составляло 1,35-1,60, и деалюминированный остаток, содержащий трехкальциевый гидроалюминат и кремнезем, добавляют в таком количестве, чтобы количество СаО в нем составляло 3-15% от количества боксита.

8. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что на стадии b) мокрую переработку красного шлама Байера осуществляют при 200-300°С в течение 5-120 мин, концентрация едкого натра в оборотном щелочном растворе составляет 30-260 г/л, и содержание Аl₂О₃ в нем составляет 20 г/л или меньше, известь добавляют в таком количестве, чтобы массовое отношение СаО к SiO₂ в отработанном красном шламе составляло 0,5-2,5, а красный шлам Байера добавляют в количестве 10-350 г на литр оборотного щелочного раствора.

9. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по п.8, отличающийся тем, что на стадии b) в оборотном щелочном растворе концентрация едкого натра составляет 90-220 г/л, а содержание Аl₂О₃ составляет 20 г/л или меньше, известь добавляют в таком количестве, чтобы массовое отношение СаО к SiO₂ в отработанном красном шламе составляло 1,0-2,1, и красный шлам Байера добавляют в количестве 200-350 г на литр оборотного щелочного раствора.

10. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что до подачи оборотного щелочного раствора на стадию b) в оборотный щелочной раствор добавляют едкий натр.

11. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что деалюминирование проводят при температуре 40-110°С в течение 10-180 мин, причем известь добавляют в таком количестве, чтобы массовое отношение СаО в извести к Аl₂O₃ в растворе составляло 1,5-2,5.

12. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что деалюминированную суспензию разделяют с помощью фильтрации под давлением или седиментации.

13. Способ получения оксида алюминия из средне- и низкосортного боксита по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что обе стадии а) и b) могут быть осуществлены способами варки в танке с предварительным нагреванием-удерживанием, трубчатым способом, автоклавным способом с предварительным нагреванием или варкой в двойном потоке.