Способ гидрохимической обработки нефелинового шлама Советский патент 1982 года по МПК C04B7/38 

(54) СПОСОБ ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ НЕФЕЛИНОВОГО ШЛАМА

Изобретение отнЬсится к технологии строительных материалов, в частности к технологии.производства портланд цемент но го клинкера на основе нефелинового шлама - отхода комплексной переработки алюмосиликатных руд.

Известен способ гидрохимической обработки нефелинового шлама, при котором обработку осуществляют в две стадии. На первой стадии его обрабатывают в войной среде углекислым гаёом при 25-95 0 в течение 2-2 ч, на второй стадии нефелиновый шлам подвергается обработке раствором едкого натрия при концентрации На«0,-.,25500 г/л СП.2)«ч

Недостатками этого способа являются двухстадийность процесса извлечения кремнезема из нефелинового шлама (карбонизация и гидрохимическая обработка) ; переход СО -иона из карбонизированного нефелинового шлама в щелочной раствор.

Виделение кремнезема из { елочного раствора возможно только методом карбонизации, но вместе с этим карбонизируется определенная часть едкого натрия. Для возвращения едкого натрия обратно в цикл его необходимо каустифицировать. При этом образуется осаждаек«9 й углекислый кальций, который надо как-то использовать (во изf бежание новых ишамо-отвалов). Кроме этого, способ характеризуется длительн6стьюЛ К) врекюни ) процессов

карбонизации и гидрохимической обработки нефелинового шлама, большим рас

15 ходом тепла и электроэнергии, много-численностью оборудования для веде|Ния процессов.

Наиболее близю1м техническим решением к предлагаемому является способ

20 гидрохимической обработки нефелинового шлама щелочным раствором. Нефелиновый шлам обрабатывают содовым раствором, извлекающим из основнс й фазы 398127 (двухкальциевого силиката) двуокись кремния (). Выщелачивание (обескремнивание) нефелинового шлама производится раствором соды (НапСОд 170 г/л), при Ж:Т 6:1, в интерва- s ле температур бО., время необходимое для проведения процесса -5 чС2, Недостатками известного способа являются длительность по времени проведения гидрохимической обработки не- О фелинового шлама, использование содового раствора, который по технологии комплексной переработки нефелина не имеется. Содовый раствор получается растворением кристаллической соды, 15 получаемой из,содо-поташного раствора. Целыа изобретения является интенсификация процесса. поставленная цель достигается тем, 20 что согласно способу гидрохимической обработки нефелинового шлама щелочным раствором, нефелиновый шлам обрабатывают поташно-содовым раствором с концентрацией , 90-120 г/л; (rf,Q 25 20-90 г/л при Ж:Т (10-14 ):1, температуре 70-90°С в течение 15-60 мин. Нефелиновый шлам после гидрохими- , Ческой обработки представляет собой однокомпонентную сырьевую смесь с ЗОкоэффициентом насыщения (КНJ в пределах 0,82-0,9, которая полностью удовлетворяет получению алитового цемента, Температурный интервал 70-90 С вы- 35 бран как наиболее технологически приемлемый. Выбор концентрации содо-поташного раствора (90-120 г/л . 20-90 г/л .КгОкедСВЯ зан с тем,что содо-поташныи 40 раствор, получающийся в технологическом цикле при комплексной переработке нефелинового концентрата, имеет такую же концентрацию, Ж:Т (10-14):1 выбран потому, что 45 процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама интенсифицируется не только введением в раствор поташа, но и с повышением Ж:Т. Пример 1. Исходный нефелино- 5° вый шлам имеет следующий химический состав, %1 30,28; А120з 2,68; FejOj 2,75; СаО 57,8; R,jiO 1 ,7. Для опыта взято 50 г нефелинового шлама и.416 мл содо-поташного раство- 55 ра, содержащего 120 г/л Na,2 0 gpji 45 г/л К20цдр,все это помещают в реактор снабженной мешалкой. Время рохимической обработки 20 мин, Ж:Т 10:1, температура . Полученную суспензию фильтруют, количество фил.ьтрата 381 мл, содержаниё щелочи в пересчете на NagO Ма20оБ г/л в нем, Na.,7 г/л; SiOQ 7,8 г/л. Влажность полученного осадка 42,3 весД; сухого осадка 47,2 г. Химический состав осадка, : siO 21,6; 55; 2,63; СаО 54,8; п.п.п. 17,7; КН 0,84„ Пример 2, Взято нефелинового шлама 50 г и 600 мл содо-поташного раствора, содержащего 124 и 45 г/л ,Помещают в реактор с мешалкой, время, проведения опыта 15 мин, Ж:Т 4:1 при 80°С. После опыта полученную суспензию фильтруют, Количество фильтрата 5б5 мл, где содержится 152 г/л в нем .;20,3 г/л Ма20,.яр,1-Челочь в пересчете на , SiO 6,9 г/л. Влажность полученного осадка 41,1 вес,%; сухого осадка 45,3 г,. Осадок имеет следующцй химический состав, %: SlOg 20,47; 2,б1; 2,58; СаО 53,8; п.п.п. 19,6; КН 0,85 Результаты сравнительного выщелачивания нефелинового шлама содо-поташной смесью (предлагаемое изобретение )и содовым раствором (прототип) приведены в таблице, В соответствии с предлагаемым способом концентрация содо-поташного раствора 90-120 г/л 20-90 г/л .;о(р,процесс ведется в интервале „ри Ж:Т (10-14):1, зремяЛеобкодимое для проведения процесса, 15-60 мин „ри концентрации ниже 90 г/л Ма.Окде 0 г/л К„(1„ процесс обескрем прохоДит и получаем 0,75-0,8, что соответствует белй,овым цем;н;ам. концентрации выше 120 г/л , / К,0,,рпроцесс обескрем г проходит более глубже и КН г, ш- ,95-1, при обжиге такой шихты в клинкере остается 10-15 ° Са(, что не допустимо Кроме того, содо-поташный раствор 90-120 г/л NagO и 20-90 г/л К С -получается в технологическом цикле при комплёнсной переработке нефелинового концентрата. Для определения влияния концентрации суспензии, значение Ж:Т меняется при прочих равных условиях (t 80°С,

t 30 мин, 105 г/л 55 г/л ) 0:1, 5:1 и 2:1. При изменении Ж:Т концентрация SiO в растворе меняется незначительно (7, г/л 10,3 г/л SiO). При изменении Ж:Т 5 увеличение концентрации SiOr в растворе не свидетельствует о повьциении выхода реакции, т.е. большей степени разложения исходного продукта (нефелинового шлама) так как количество крем незема, перешедшего в раствор, растворяется в меньшем количестве жидкой фазы, чем при высоких значениях Ж:Т„ Увеличение Ж: больше, чем И:1,ведет к тому,что увеличивается объем жидкой5 фазы, что неминуемо приводит к увеличению объема бак-мешалок, что экономически нецелесообрагнОо

Также исследована температурная и временная зависимость процесса кремнивания нефелинового шлама при прочих равных условиях (концентрация содо-поташного раствора 105 г/л и 55 г/л Ж:Т 10:1). Температуру меняют 20, 50, 70, 80, 90°С, Время проведения опыта меняют от 0,25, 0,5, 1, 2, k ч.

При 20°С и времени обработки нефелинового шлама содо-поташным раствором, равным k ч, выход SiO в раствор составляет 4,1 г/л, т.е. достиг:нута нужная глубина обескремнивания (7-8 г/л Si02).

При 50°С и времени обработки А ч выход Si02 в раствор составляет 6,9 г/л. При 70, 8Q и 90°С и времени обработки 30 мин выход ЗтО, в раствор составляет 6,8 г/л, г/л и 7,8 г/я соответственно. Как видно из приведенных данных, выход SIOQ в раствор в интервале температур 7090°С близки между собой и достигается нужная глубина обескремнивания нефелинового шлама. В связи с этим и выбран температурныйхинтервал 70-90°С.

Со снижением концентрации содо-поташного раствора время, необходимое ля достижения нужной глубины обескремнивания, увеличивается о Это хоро--д о видно из следующих примеров: концентрация содо-поташного раствора 120 г/л 90 г/л К2(с|рЭ:Т 10:1, -L 80° С и времени обработки 15 мин выход Si02 составляет 7,5 г/л При концентрации 105 г/л Y 55 г/л KgOKop. 10:1., t и времени обработки 30 мин выход Si02 составляет 7,3 г/л„ При концентрации

90 г/л МадОкарИ 20 г/л .Ж:Т 10:1, t и времени обработки 60 мин выход „SiOg со.ставляет 7,9 г/ /л. Исходя ИЗ этого, с изменением концентрации содо-поташного раствора 90-120 г/л NagOl dpH 20-90 г/л время обработки меняется от 15 до 60 мин.

Таким ёбразом, приведенные пара/4етры процесса являются обоснованным и соответствуют: концентрация содопотаиного раствора 90-120 г/л Na,jO и 20-90 г/л ,др.

Температурный интервал для ведения процесса 70-90°С, Ж:Т O0-U):1, время, необходимое для проведения процесса, мин.

Обработка нефелинового шлама по предлагаемому способу позволяет повысить экономическую эффективность производства глинозема, ликвидироват шламоотвалы и получить новые силикатные продукты.

Нефелиновый шлам, обработанный по предлагаемому способу, обжигается в лабораторной силитовой печи при 1450°C с выдержкой (по времени ) при максимальной уемпературе 2 ч. Полученный цемент подвергается испытания по ГОСТ 3tO-76, Цемент соответствует марке 500.

В предлагаемом изобретении интенсифицируется процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама содопоташным раствором; снижается время проведения процесса от 4-5 ч до мин; уменьшаются энергетические и тепловые расходы; уменьшается объем бак-мешалок и другого оборудования ; использование раствора, который получается в технологическом цикле при комплексной переработке нефелина, упрощает технологию по сравнению с прототипом.

Из содо-поташно-кремнеземистого раствора методом карбонизации можно выделить содо-поташно-кремнеземистую смесь для стекольной промышленнс сти, аморфный кремнезем чистотой 10 % белая сажа, циолиты и т.д,

Предлагаекый способ интенсифицирует процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама с повышением экономической эффективности основного производства, получения глинозема путем исключения сброса нефелино вого шлама в отвал, это достигается повы798127 8

шением его доли в портландцементной ным получением новых силикатных, сосырьевой смеси до 100%, с одновремен- до-поташно-силикатных материалов.

Формула изобретения Способ гидрохимической обработки

нефелинового шлама щелочным раствором, отличающийся тем, что, с целью интенсификации,процессд, нефелиновый шлам обрабатывают потснино-содовым раствором с концентрацией Na,iC03 г/л, KaCOj 20-90 г/л «

при Ж:Т (lO-lt):, температуре 7090°С в течение 15-60 мин.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизу

2.Авторское свидетельство N- 381628, кл, С ОМ 7/38, 26.10.70 (прототип).