способ переработки нефелиновых руд

Формула изобретения

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 отходы шамотного огнеупорного кирпича в количестве от 0,11 до 11 мас.% от веса нефелиновой руды.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрохимическим процессам переработки глиноземсодержащего сырья.

Известен способ переработки нефелиновых руд, основанный на спекании нефелиново-известняковой шихты с последующим выщелачиванием оборотными растворами с получением глинозема, содопродуктов и портландцемента [Производство глинозема. Лайнер А.И., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. - М.: Металлургия, 1978. - С.184-190].

Недостатком этого способа является значительные объемы переработки нефелиновой руды для получения товарной продукции ввиду низкого содержания глинозема в руде.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки нефелиновых руд, включающий подготовку нефелиново-известняково-содовой шихты, ее спекание и последующие операции выщелачивания, обескремнивания и карбонизации для получения глинозема и получение содопродуктов и сульфата калия [Комплексная переработка нефелино-апатитового сырья. Абрамов В.Я., Алексеев А.И., Бадальянц Х.А.-М.: Металлургия, 1990, с. 37-42].

Недостатком этого способа является неустойчивость показателей содержания глинозема в нефелиновой руде и значительные объемы ее переработки для получения товарной продукции глинозема и содопродуктов.

Задачей изобретения является снижение расхода нефелиновой руды за счет вовлечения в глиноземную шихту отходов шамотного огнеупорного кирпича.

Поставленная задача достигается способом переработки нефелиновой руды, включающим подготовку нефелиново-известняково-содовой шихты, ее спекание, последующие выщелачивание, обескремнивание и карбонизацию алюминатного раствора для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия. При подготовке нефелиново-известняково-содовой шихты добавляют отходы шамотного огнеупорного кирпича в количестве от 0,11 до 11 мас.% от веса нефелиновой руды.

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

Отличительной особенностью предлагаемого способа является введение глиноземсодержащей добавки - отходов шамотного огнеупорного кирпича, за счет чего достигается сокращение расхода нефелиновой руды и утилизируются отходы производства.

Необходимость дополнительного ввода данной добавки в шихту обусловлена высоким содержанием в материале оксида алюминия и расширением температурной площадки спекания. Кроме того, отслужившие свой срок шамотные огнеупоры могут содержать примеси сырьевых компонентов и продуктов производства (спека, глинозема).

Шамотный огнеупорный кирпич представляет собой обожженную глину. Он используется для футеровки корпусов вращающихся печей и других тепловых агрегатов (термические печи ремонтно-механической базы, сушильный барабан нефелинового шлама и др.). Содержание глинозема в шамотном кирпиче колеблется от 28 до 45% в зависимости от его огнеупорности. Химический состав шамотного кирпича приведен в табл. 1. По данным фазового анализа основными фазами, присутствующими в шамотных огнеупорах, являются: муллит - 3Al₂O₃ 2SiO₂, тридимит - SiO₂, кварц - а-SiO₂. Отслужившие свой эксплуатационный срок шамотные огнеупоры могут включать примеси сырьевых компонентов глиноземной шихты и продуктов производства глинозема (спека и др.). Использование алюмосиликатных (шамотных) отходов в качестве добавки в глиноземную сырьевую шихту становится возможным из-за сходства их химических и физико-химических характеристик с нефелиновой рудой и повышенным содержанием в них глинозема. Данная добавка позволяет снизить расход основного сырьевого компонента нефелиновой руды, улучшить качество за счет повышенного в ней содержания глинозема и обеспечить вовлечение в производство отходов при приготовлении глиноземной шихты.

Предлагаемый способ опробован в лабораторном и промышленном масштабах при переработке нефелиновых руд Кия-Шалтырского месторождения на ОАО "Ачинский глиноземный комбинат". При проведении промышленных испытаний в нефелиново-известняково-содовую шихту добавляли отходы шамотного огнеупорного кирпича, после чего проводили спекание шихты, полученный спек выщелачивали для получения алюминатного раствора. Алюминатный раствор после обескремнивания и карбонизации направляли на кальцинацию, где получали глинозем. Содопоташный раствор направляли в содовое производство, где из него получали сульфат калия, кальцинированную соду и поташ. Установлено, что оптимальной дозировкой отходов шамотного кирпича является 0,11-11 маc.% от веса нефелиновой руды. При промышленных испытаниях способа отходы шамотного огнеупорного кирпича, отслужившего свой эксплуатационный срок, доставляли на площадку узла приема и загрузки материала, затем через питательный бункер подавали на совместное дробление с рудой для подготовки нефелиново-известняково-содовой шихты. Данные химического анализа нефелиновой руды и спека с добавкой шамотного огнеупорного кирпича приведены в табл. 2 и 3.

В лабораторных условиях все компоненты глиноземной шихты измельчались до крупности -0,08 мм. Шихта спекалась в лабораторной электропечи при температуре 1250-1270^oС. Скорость нагрева печи до 1000^oС - 17 град/мин, от 1000^oС до заданной температуры 4,2-4,5 град/мин, выдержка при заданной температуре 15 мин. Охлаждение спека производилось вместе с печью. Выщелачивание спеков выполнялось по методике стандартного выщелачивания, расчет извлечения глинозема и щелочей - по химическому составу спеков и шламов. Результаты лабораторных исследований и промышленных испытаний показали, что при спекании спека с добавками шамотного кирпича в пределах заявляемых параметров извлечение глинозема находилось на уровне извлечения глинозема из спека без добавок шамотного кирпича в пределах 91,0-91,5%.

Дозировка менее 0,11% шамотного кирпича не приводит к существенному сокращению нефелиновой руды и мало влияет на изменение химического состава шихты. Увеличение добавки шамотного кирпича более 11% приводит к повышению содержания оксида алюминия и оксида кремния и снижению содержания щелочей, что требует увеличенного расхода известняка для связывания в шихте оксида кремния, а для восполнения недостатка щелочей - соответственно дополнительного ввода содового раствора. В связи с этим оптимальной является дозировка в шихту данной глиноземсодержащей добавки в пределах от 0,11 до 11 мас. % от веса нефелиновой руды. Вовлечение шамотной добавки позволяет снизить расход нефелиновой руды, что подтверждают данные, приведенные в табл.4.

Предлагаемый способ по сравнению со способом, принятым за прототип, позволяет снизить расход нефелиновой руды при минимальной дозировке шамотного кирпича 0,11% на 6500-7000 т в год. Ожидаемый экономический эффект составляет 2,3 млн. рублей. Одновременно при этом осуществляется утилизация складируемых производственных отходов путем вовлечения их в производственный технологический процесс шихтоподготовки и снижение вредного воздействия производства на окружающую природную среду.