Комплексная переработка глиноземсодержащего сырья и отходов глиноземного производства с использованием низкотемпературного спекания тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.16.02, кандидат технических наук Ордон, Сергей Федорович

• Ордон, Сергей Федорович
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Ордон, Сергей Федорович

ВВЕДЕНИЕ.

1. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ.

1.1. Современное состояние и направления развития технологии производства глинозема.

1.2. Получение глинозема из глин, шлаков, минеральной части углей и другого сырья.

1.3. Извлечение РЗМ при переработке алюминиевых руд.

1.4. Способы переработки красного шлама.

1.5. Постановка задачи исследования.

2. ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ АВТОКЛАВНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ ТИМАНСКОГО БОКСИТА.

2.1. Характеристика бокситов Тимана.

2.2. Методика исследований.

2.3 Выщелачивание типичных проб бокситов СТБР, поступающих в производство на БАЗе.

2.4. Исследование влияния технологических параметров при выщелачивании бокситов Тимана.

2.5. Исследование поведения шамозита и его влияние на выщелачивание бокситов Тимана.

2.6 Выводы.

3. РАЗРАБОТКА МЕТОДА КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ГЛИНОЗЕМСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ И КРАСНОГО ШЛАМА

ГЛИНОЗЕМНОГО ПРОИЗВОДСТВА.

3.1 Исследование технологии низкотемпературного спекания бокситовых шихт.

3.1.1 Фактическое качество красных шламов.

3.1.2 Методика проведения исследований.

3.1.3 Термодинамический анализ вероятности образования алюмината натрия, феррита натрия и силиката натрия при низкотемпературном спекании шихты в присутствии каустической щелочи.

3.1.4 Оценка влияния основных компонентов на возможность осуществления предложенных технологических решений.

3.2.Оценка полученных результатов в сравнении с классическими методами переработки сырья.

3.2.1 .Сравнение со способом Байера.

3.2.2. Сравнение со способом спекания трехкомпонентной шихты. 70 3.3. Исследование возможности применения технологии к переработке небокситового сырья.

3.4 Выводы.

4. ВЫБОР И ОПИСАНИЕ ПРЕДЛАГАЕМОЙ

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ.

4.1 Разработка и расчет основных технологических параметров предлагаемой схемы.

4.2 Выводы.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Комплексная переработка глиноземсодержащего сырья и отходов глиноземного производства с использованием низкотемпературного спекания»

Глиноземное производство — крупный потребитель природных сырьевых ресурсов (бокситов, нефелинов, известняков, алунитов и др.). Извлечение из этого сырья всех ценных составляющих, т.е. комплексное его использование, является важнейшей задачей.

Степень комплексного использования бокситов, являющихся в настоящее время во всем мире основным сырьем для производства глинозема, не превышает 10%. В бокситах содержится до 40 различных элементов [1]. На некоторых заводах из бокситов попутно извлекают только галлий и ванадий. Такие компоненты как скандий и другие РЗМ выбрасываются вместе с красным шламом в отвал. Вместе с красным шламом теряется значительное количество железа, оксидов алюминия и натрия. В стоимостном выражении извлекают не более 50 % от содержащихся в сырье ценных компонентов. Одной из основных причин этому является технология производства глинозема, точнее наиболее распространенный способ Байера, по которому при автоклавном выщелачивании бокситов происходит выделение глинозема в раствор, а остальные сопутствующие компоненты переходят в красный шлам.

В течение многих лет ведутся исследования по повышению комплексности использования бокситов, включая переработку красных шламов в двух направлениях. В первом неоднократно предлагались схемы переработки с применением восстановительной плавки в доменных и электрических печах с получением чугуна, глинозема и полупродуктов для производства цемента. Основным препятствием для реализации этих схем является высокое содержание щелочи в красном шламе. Второе направление преимущественно связано с извлечением отдельных РЗМ из красных шламов.

К сожалению, ни одно из многочисленных предложений, включая способы кислотной переработки, пока не реализовано в промышленных объемах. Такое положение связано с различным качеством сырья, недостаточным обоснованием предложений, отсутствием интереса инвесторов, поэтому комплексная переработка бокситов была и остается одной из актуальных проблем.

В данных условиях необходимо вести работу по усовершенствованию существующих методов получения глинозёма и разрабатывать новые методы, позволяющие увеличить комплексность переработки используемого сырья и вовлечь в производство новые виды сырья. В частности особое внимание нужно уделить вопросу переработки красных шламов.

Настоящее исследование выполнено с использованием технологии низкотемпературного спекания, разработанной с участием автора [2]. Проведено лабораторное опробование применительно к различным бокситам, шлакам с использованием как синтетических, так и промышленных растворов и отходов глиноземного производства.

Целью работы является:

- изучение технологии автоклавной переработки бокситов Тимана;

- разработка способа и технологической схемы переработки бокситов на глинозем с использованием технологии низкотемпературного спекания. Изучение возможности использования данного способа при переработке бокситов Тимана и СУБРа, сравнение показателей способа с показателями способа Байера.

- изучение вопросов снижения потерь глинозема и щелочи с красным шламом на основе процессов, происходящих при низкотемпературном спекании, и получения красных шламов с минимальным содержанием вредных для пирометаллургической переработки компонентов.

Научная новизна работы. Определены температурный и концентрационный режим автоклавной переработки бокситов Тимана, влияние минерального состава на полноту извлечения глинозема.

Впервые предложен способ низкотемпературного спекания бокситов, позволяющий вовлекать в переработку красные шламы, получаемые по технологии Байера. Показана возможность и условия прохождения реакций образования соединений алюмината натрия, феррита натрия и силиката натрия в спеках при использовании каустической щелочи. При выщелачивании таких спеков вторичных потерь глинозема и щелочи в виде ГАСН не происходит, что позволяет снизить потери глинозема и щелочи с отвальным шламом.

На основе бокситов Тимана выполнен сравнительный анализ технологии переработки бокситов по способу Байера и низкотемпературному спеканию. Показана возможность переработки бокситов Тимана по способу низкотемпературного спекания с достижением высоких показателей товарного выхода глинозема.

Практически показано преимущество метода перед способами спекания для небокситового сырья.

Практическая ценность выполненной работы. На основании экспериментальных данных определены технологические параметры автоклавного выщелачивания бокситов Тимана. Предложена и экспериментально опробована схема комплексной переработки глиноземсодержащего сырья. С помощью методов математического моделирования выполнен расчет основных технологических показателей, который показывает возможность получить значительный экономический эффект при внедрении предлагаемой технологии.

Апробация работы. Основные результаты диссертационной работы доложены на международных конференциях «Алюминий Урала - 2003», (г.Краснотурьинск, 2003 г.), «Алюминий Сибири-2005» (Красноярск, 2005 г.), международном симпозиуме "1С80ВА-2004" «Алюминиевая промышленность в мировой экономике: проблемы и перспективы развития» (С-Петербург, 2004), научно-практической конференции «Металлургия и образование на Урале» (Екатеринбург: ГОУ ВПО «УГТУ-УПИ», 2005 г) и др.

Публикации. По материалам исследований опубликована статья в журнале «Цветные металлы», входящем в перечень рецензируемых научных изданий, рекомендованных ВАК для публикации основных научных результатов диссертации, 7 тезисов докладов, получен 1 патент РФ.

Состав и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 4 глав, заключения, библиографического списка, включающего 123 наименований работ отечественных и зарубежных авторов. Работа изложена на 124 страницах машинописного текста, содержит 17 рисунков, 39 таблиц и 3 приложения.