Способ переработки нефелиновых руд Российский патент 2025 года по МПК C01F7/38 C22B21/00 

Изобретение относится к переработке нефелиновых руд методом спекания. Способ переработки нефелиновых руд включает подготовку нефелиново-известняково-содовой шихты, ее спекание и последующие выщелачивание, обескремнивание и карбонизацию алюминатного раствора для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия. При подготовке нефелиново-известняково-содовой шихты в нее добавляют сульфатсодержащие сточные дренажные воды из карьера добычи известняка в количестве 40,0 - 60,0% от объема жидкой фазы нефелиново-известняково-содовой шихты.

Изобретение позволяет сократить затраты при приготовлении шихты за счет снижения расхода известняка и получить дополнительный выход товарного продукта сульфата калия.

Изобретение относится к гидрохимическим процессам переработки нефелиновых руд методом спекания.

Известен способ переработки нефелиновых руд, включающий подготовку нефелиново-известково-содовой шихты, ее спекание и последующие операции выщелачивания, обескремнивания и карбонизации для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия (Абрамов В.Я., Алексеев А.И., Бадальянц Х.А. Комплексная переработка нефелино-апатитового сырья. - М.: Металлургия, 1990. С. 37-42).

Недостатком этого способа является неустойчивость показателей концентрации сульфатов в нефелиново-известняково-содовой шихте и сульфата калия в исходном содовом растворе и в следствие этого отсутствие регулярности в получении товарного продукта сульфата калия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки нефелиновых руд, включающий подготовку нефелиново-известково-содовой шихты, ее спекание и последующие операции выщелачивания, обескремнивания и карбонизации для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия при котором при подготовке нефелиново - известняково - содовой шихты в нее добавляют промпродукт производства фтористого алюминия, содержащий смесь ангидрита с гипсом, в количестве 0,15-0,41 мас. % от массы шихты [Патент RU 2221747 С2, C01F7/38, опубл. 20.01.2004].

Недостатком этого способа является снижение качества товарного продукта -сульфата калия ввиду присутствия в добавке промпродукта производства фтористого алюминия содержания фтора.

Задачей изобретения является стабилизация содержания сульфата калия в исходной сырьевой нефелиново-известняково-содовой шихте и содово - поташном растворе и исключение загрязнения фтором товарного продукта - сульфата калия.

Поставленная задача достигается способом переработки нефелиновых руд, включающим подготовку нефелиново - известняково - содовой шихты, ее спекание, последующее выщелачивание, обескремнивание карбонизацию алюминатного раствора для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия. При подготовке нефелиново- известняково-содовой шихты в нее добавляют сульфатсодержащие сточные дренажные воды из карьера добычи известняка в количестве 40,0 -60,0% от объема жидкой фазы нефелиново-известняково-содовой шихты.

Техническим результатом заявляемого способа является введение сульфатсодержащих сточных дренажных вод из карьера добычи известняка в процесс приготовления сырьевой шихты за счет чего достигается увеличение выпуска товарного продукта - сульфата калия и и исключение загрязнения его фторсодержащими токсичными соединениями. При этом также исключается сброс дренажных вод в открытый водоем.

Заявляемый способ в отличие от известных способов и от способа, принятого за прототип, обладает наличием новых отличительных признаков.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является введение сульфатсодержащих сточных дренажных вод из карьера добычи известняка в процесс приготовления сырьевой шихты за счет чего достигается исключение загрязнения фторсодержащими соединениями товарного продукта - сульфата калия и увеличение его выпуска.

Необходимость дополнительного ввода сульфатсодержащих сточных дренажных вод для приготовления сырьевой шихты обусловлена недостатком оксида серы SO₃ в растворах содового производства. Колебание содержания оксида серы в глиноземной шихте обусловлено изменениями содержания соединений серы в сырьевых компонентах (нефелиновая руда, известняк) и в топливе (уголь, мазут). При пониженном содержании серы в этих компонентах в шихте и топливе в пересчете на SO₃ снижается выпуск сульфата калия. Для увеличения выпуска сульфата калия и одновременно улучшения его качества предлагается вводить добавку - сульфатсодержащие сточные дренажные воды из карьера добычи известняка. Данная сульфатсодержащая добавка является водным техногенным отходом, который собирается в нижней точке карьера и откачивается в предварительный отстойник и в последующем в открытый водоем. Учитывая, что в отстойнике происходит только очистка от твердых взвешенных частиц, при сбросе данных сульфатсодержащих сточных дренажных вод в открытый водоем происходит загрязнение окружающей природной среды сульфатами.

Химический состав сульфатсодержащих сточных дренажных вод Мазульского известнякового рудника АО АО «РУСАЛ Ачинск» приведен в табл. 1.

Для обеспечения оптимального количества оксида серы SO₃ в шихте в нее вводятся сульфатсодержащие сточные дренажные воды из карьера добычи известняка в количестве 40,0-60,0% от объема жидкой фазы нефелиново-известняково-содовой шихты.

Сульфатсодержащие сточные дренажные воды из карьера добычи известняка вводят в коррекционные бассейны для приготовления нефелиново-известняково-содовой шихты. В дальнейшем при спекании глиноземной шихты вводимая сульфатсодержащая добавка участвует в процессе минералообразования, изменяет фазовые состоянияя отдельных компонентов шихты и способствует переводу оксида серы в щелочные сульфаты калия и натрия Сульфаты калия и натрия являются очень устойчивыми соединениями при температуре до 1500°С .Приготовление сырьевой нефелиново-известняково-содовой шихты с добавкой сульфатсодержащих сточных дренажных вод из карьера добычи известняка обеспечивает более высокое извлечение сульфата калия из содопоташных растворов, в котором практически отсутствуют такие вредные примеси, как фтор. Кроме того, направление сульфатсодержащих сточных дренажных вод из карьера добычи известняка для приготовления сырьевой шихты сокращает расход оборотных содовых растворов и предотвращает сброс неочищенных дренажных вод в открытый водоем.

Предлагаемый способ опробован в лабораторном и опытно-промышленном масштабах при переработке нефелиновых руд Кия - Шалтырского месторождения на АО "РУСАЛ Ачинск". При проведении промышленных испытаний в нефелиново - известняково - содовую шихту добавляли сульфатсодержащие сточные дренажные воды из Мазульского карьера добычи известняка, после чего проводили спекание шихты во вращающихся печах, а полученный спек выщелачивали в цехе гидрохимии для получения алюминатного раствора. Алюминатный раствор после обескремнивания и карбонизации подавали в цех кальцинации для получения глинозема, а содопоташный раствор направляли в содовое производство, где из него получали сульфат калия, моногидратную и кальцинированную соду. По результатам промышленных испытаний получены данные о повышении выпуска сульфата калия за счет роста концентрации K₂SO₄ в содовом растворе, обусловленного вводом сульфатсодержащей сточной дренажной воды из Мазульского карьера добычи известняка в процесс приготовления сырьевой шихты. Средний прирост выхода сульфата калия от увеличения содержания сульфатов в составе жидкой фазы шихты составляет 4,0 тонны в сутки или 1 460 тонн в год.

Данные технологических показателей, полученные при переработке нефелиновой руды, подтверждающие увеличение выпуска сульфата калия приведены в табл. 2.

Исследованиями установлено, что ввод сульфатсодержащих сточных дренажных вод из карьера добычи известняка в технологический процесс приготовления шихты менее 40% от жидкой фазы шихты не приводит к значительному повышению выпуска сульфата калия. Повышение же объема вводимых сульфатсодержащих сточных дренажных вод более 60% хотя и позволяет обеспечить повышение выпуска сульфата калия, но приводит к загрязнению сульфатами другого товарного продукта - кальцинированной соды и к тому же технически затруднено по причине наличия такого объема сульфатсодержащих сточных дренажных вод в карьере только в летний период.

Учитывая, что в способе по прототипу применяется в качестве добавки в шихту техногенный промпродукт производства фтористого алюминия, содержащий, кроме ангидрита с гипсом также токсичные соединения фтора, поэтому в процессе промышленных испытаний было исследовано качество товарного сульфата калия. Результаты испытаний товарного сульфата калия приведены в табл. 3.

Анализ таблицы 3 показывает, что в товарном сульфате калия, полученном по способу, принятому за прототип отмечено наличие фторсодержащих соединений, которые загрязняют его и ухудшают его качество. Осуществление переработки нефелиновых руд согласно предлагаемого способа с вводом в жидкую фазу сульфатсодержащих сточных дренажных вод из карьера добычи известняка не приводит к загрязнению товарного сульфата калия токсичными фторсодержащими соединениями. При этом обеспечивается достижение экологического эффекта и снижение вредного воздействия на окружающую среду глиноземного и содового производства за счет исключения сброса неочищенных сульфатсодержащих сточных дренажных вод из карьера добычи известняка в открытый водоем реку Мазулька путем вовлечения их в технологический процесс приготовления сырьевой нефелиново - известняково - содовой шихты.

Изобретение относится к переработке нефелиновых руд и получения глинозема и содопродуктов методом спекания. В процессе подготовки нефелиново-известняково-содовой шихты в нее добавляют сульфатсодержащие сточные дренажные воды из карьера добычи известняка в количестве 40,0-60,0% от объема жидкой фазы нефелиново-известняково-содовой шихты. Способ позволяет увеличить выпуск товарного продукта - сульфата калия и исключить загрязнение его фторсодержащими токсичными соединениями, также исключить сброс дренажных вод в открытый водоем. 3 табл.

Способ переработки нефелиновых руд, включающий подготовку нефелиново-известняково-содовой шихты, ее спекание и последующие выщелачивание, обескремнивание и карбонизацию алюминатного раствора для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия, отличающийся тем, что при подготовке нефелиново-известняково-содовой шихты в нее добавляют сульфатсодержащие сточные дренажные воды из карьера добычи известняка в количестве 40,0-60,0% от объема жидкой фазы нефелиново-известняково-содовой шихты.