×
25.08.2017
217.015.b2e9

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИНОЗЕМА ИЗ ХРОМСОДЕРЖАЩИХ БОКСИТОВ

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов включает мокрое спекание шихты, выщелачивание спека промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия. Боксит отдельно от известняка подвергают мокрому измельчению на упаренном оборотном содовом растворе при объемном отношении Ж:Т=3:1. Получают пульпу с частицами крупностью менее 0,05 мм. Пульпу подвергают магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов. Магнитный продукт с содержанием оксида хрома(III) от 25 до 30% отправляют на переработку на хромат натрия. Немагнитный продукт вместе с измельченным известняком и свежей содой направляют на корректировку шихты. После этого шихту спекают. Полученный спек выщелачивают промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия. Гидроксид алюминия фильтруют, промывают и направляют на кальцинацию. Изобретение позволяет повысить комплексность переработки низкокачественных бокситов с получением глинозема и хромата натрия, снизить экологическую нагрузку на окружающую среду за счет извлечения части соединений хрома. 6 ил., 3 пр.

Изобретение относится к производству глинозема из бокситов.

Известен способ получения глинозема по способу Байера (Лайнер А.И. Производство глинозема / А.И.Лайнер, Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. - М.: "Металлургия". - 1978. - С. 61-183), основанный на взаимодействии бокситовых руд со щелочными растворами и последующим разложением алюминатных растворов с выделением из них гидроксида алюминия согласно реакциям:

Маточный раствор от разложения алюминатных растворов при упаривании его до 40-44° (уд. Вес 1,20-1,22), подобно растворам едкого натра, растворяет глинозем из боксита за 1,5 часа при перемешивании и под давлением в 3-4 ат. При этом хромсодержащие минералы, представленные трехвалентным хромом, переходят в красный шлам и, являясь водонерастворимыми формами, не оказывают вредного влияния на окружающую среду.

Недостатком этого способа является пригодность его только для переработки высококачественных бокситов с высоким кремниевым модулем (весовое отношение Al2O3 к SiO2) более 7÷8.

Известен способ получения глинозема по последовательному варианту комбинированного способа Байер-спекание (Лайнер А.И. Производство глинозема / А.И. Лайнер, Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. - М: "Металлургия". - 1978. - С. 268-271), основанный на том, что шлам от автоклавной варки, богатый по содержанию Al2O3 и Na2O, спекают в смеси с известняком и содой. Обескремненный алюминатный раствор от выщелачивания спека смешивают с разбавленным раствором от автоклавной варки для совместного выкручивания, рыжую соду от упарки маточного раствора смешивают со шламом перед спеканием.

Недостатками данного способа являются большие капитальные затраты на 1 т глинозема, состав красного шлама иногда затрудняет спекание приготовленной из него шихты, при переработке бокситов с большим содержанием хрома спеканием происходит окисление хрома в процессе спекания и загрязнение его водорастворимыми соединениями технологических растворов, воздуха и красного шлама.

Известен способ переработки высококремнистых бокситов (Изучение вещественного состава и обогатимости бокситов Северо-Онежского и Средне-Тиманского месторождений. / Алгебраистова Н.К., Филенкова Н.В., Маркова С.А., Гроо Е.А., Кондратьева А.А., Свиридов Л.И., Шепелев И.И. // Сборник докладов II Международного Конгресса «Цветные металлы - 2010». - г. Красноярск. - 2-4 сентября, 2010. - с. 43-45), основанный на извлечении из них диоксида кремния и алюминия с использованием микробиологического выщелачивания и последующим селективным выделением глинозема из жидкой фазы.

Недостатки данного способа заключаются в длительности процесса и необходимости использования крупногабаритного оборудования.

Известен способ получения глинозема путем совместной переработки бокситов с нефелиновым сырьем методом спекания (Виноградов С.А. Технология совместной переработки нефелинов и бокситов // Записки Горного института. - СПб.: СПГТИ, 2007, Т. 170, с. 153-155), основанный на том, что добавка к нефелиновому сырью 14% боксита позволяет повысить содержание оксида алюминия в спеке до существующего в настоящее время уровня (~15%), тем самым позволяя достичь извлечения оксида алюминия и щелочей около 90%.

Недостатком данного способа является то, что наличие стадии спекания двухкомпонентной шихты неизбежно приведет к образованию водорастворимых хроматов натрия. Кроме того, доля вовлекаемых в переработку бокситов по данному способу невелика.

Известен способ получения глинозема по способу спекания, (Лайнер А.И. Производство глинозема / А.И. Лайнер., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. – М.: "Металлургия". - 1978. - С. 184-263), принятый за прототип, согласно которому бокситы подвергают дроблению и последующему мокрому измельчению совместно с известняком на упаренном оборотном содовом растворе. В пульпу дополнительно дозируется сода и после корректировки готовая пульпа подвергается спеканию. Спек выщелачивается водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия.

Недостатком этого способа является то, что при переработке хромсодержащих бокситов спеканием происходит окисление хрома в процессе спекания и загрязнение его водорастворимыми соединениями технологических растворов, воздуха и красного шлама. Это вполне закономерно, так как и при переработке хромита реализуется окислительный обжиг при 1100-1200°С с содой и доломитом. Соединения Cr(VI) обладают местным и общетоксичным действием, вызывая поражения органов дыхания, кожного покрова, слизистых оболочек, желудочно-кишечного тракта.

Техническим результатом изобретения является частичное удаление хромсодержащих минералов из боксита с последующей возможной их переработкой на хромат натрия.

Технический результат достигается тем, что боксит отдельно от известняка подвергают мокрому измельчению на упаренном оборотном содовом растворе при объемном отношении Ж:Т=3:1 с получением пульпы с частицами крупностью менее 0,05 мм, затем пульпу подвергают магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, далее магнитный продукт с содержанием в нем оксида хрома(III) от 25 до 30% отправляют на переработку на хромат натрия, а немагнитный продукт вместе с измельченным известняком и свежей содой направляют на корректировку шихты, после чего шихту спекают, полученный спек выщелачивают промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия, гидроксид алюминия фильтруют, промывают и направляют на кальцинацию.

Способ поясняется следующими фигурами:

фиг. 1 - схема получения глинозема из хромсодержащих бокситов;

фиг. 2 - вещественный состав хромсодержащих бокситов Иксинского месторождения;

фиг. 3 - распределение оксида хрома(III) по минералам бокситов;

фиг. 4 - результаты магнитной сепарации хромсодержащих бокситов,

фиг. 5 - зависимость извлечения оксида хрома(III) в магнитный продукт от его выхода и крупности фракции;

фиг. 6 - показатели критерия эффективности магнитной сепарации в зависимости от крупности фракции;

Способ осуществляется следующим образом.

Исходный хромсодержащий боксит подвергают дроблению в щековой дробилке. Далее дробленый боксит подают совместно с оборотным содовым раствором от карбонизации в шаровую мельницу мокрого помола при объемном отношении жидкого вещества к твердому (Ж:Т), равному 3:1, с целью получения фракции -0,05 мм. Далее пульпу подвергают магнитной сепарации в полиградиентном магнитном сепараторе при силе тока в катушке магнитного сепаратора от 6 до 12 А. Магнитный продукт, содержащий оксиды хрома(III) и железа(III), перерабатывается на хромат натрия по известной технологии. При выходе магнитного продукта 6,1-6,2% извлечение оксида хрома(III) в него составляет 25÷32,0%, а снижение содержания оксида хрома(III) в немагнитном продукте составило 23÷28%. Немагнитный продукт совместно с измельченным известняком, свежей содой, белым шламом от обескремнивания алюминатных растворов и карбонатным шламом, полученным при каустификации содовых растворов, подается в большие емкости с воздушным перемешиванием, в которых осуществляется корректировка шихты. В шихте должны быть выдержаны следующие молекулярные соотношения:

Na2O:(Al2O3+Fe2O3)=1,00±0,05 и СаО:SiO2=2,00±0,05.

После корректировки пульпа через питающие бассейны откачивается на вращающиеся барабанные печи спекания диаметром от 3 до 5 м и длиной от 50 до 100 м. Так как в бокситовой шихте содержится много свободной соды, приводящей к окомкованию шихты при ее сушке, поэтому бокситосодоизвестняковая пульпа подается в трубчатую вращающуюся печь распылом через форсунки. При мокром спекании распыленные капельки суспензии подсушиваются в газовом потоке, образующиеся сухие гранулы падают на слой сухого материала и далее перемещаются при вращении печи в зону более высоких температур. Температура образования спека 1150-1250°С. Спек охлаждается во вращающихся барабанных холодильниках от 1000-1100°С до ~100°С. После охлаждения спек подают на выщелачивание, а отходящие газы из печей спекания очищают от пыли в системе последовательно расположенных пылевых камер, циклонов и электрофильтров. Шлам после выщелачивания бокситовых спеков отмывают горячей водой, которую затем используют для выщелачивания спеков, после чего шлам направляют в отвал. Для обеспечения стойкости растворов в процесс вводят едкую щелочь в составе оборотного содово-щелочного раствора. Алюминатный раствор направляют на обескремнивание. Обескремнивание проводят в две стадии. На первой стадии раствор выдерживают в автоклавах при 150-170°С в течение 1,5-2 ч, в результате чего кремнезем выпадает в осадок в виде гидроалюмосиликата натрия состава Na2O⋅Al2O3⋅l,7SiO2⋅2H2O, в растворе остается 0,4-0,5 г/л SiO2. Сгущенный и отфильтрованный шлам от первой стадии обескремнивания отправляют в голову процесса для приготовление шихты. Вторую стадию обескремнивания проводят в мешалках с добавкой известкового молока при температуре 90-95°С в течение 1,5-2 ч. Известковое молоко дозируют в количестве 3-5 г/л СаОакт, что соответствует отношению по массе СаО:SiO2=20÷40. В результате происходящих взаимодействий образуется малорастворимый гидроалюмосиликат кальция (гидрогранат) состава 3CaO⋅Al2O3⋅mSiO2⋅(6-2m)H2O, где m=0,1÷0,4. После второй стадии обескремнивания раствор отделяют от шлама, фильтруют и направляют на разложение. Сгущенный и отфильтрованный шлам от второй стадии обескремнивания подвергают содовой обработке для регенерации глинозема и получения щелочного раствора, используемого для выщелачивания спека. Содовую обработку шлама проводят в две стадии. Около 50% карбонатного шлама после первой обработки используют вместо извести на второй стадии обескремнивания, остальной шлам после второй содовой обработки направляют на шихтовку и спекание. Содово-щелочной раствор с каустическим модулем 2,5-3,0, полученный при содовой обработке, используют при выщелачивании спеков как источник едкой щелочи. Шлам после второй стадии обескремнивания может быть использован как затравка на первой и второй стадиях обескремнивания, после чего возвращен на приготовление шихты. После глубокого обескремнивания алюминатный раствор подвергается карбонизации до остаточного содержания в нем ~5 г/л Al2O3. Карбонизацию проводят в присутствии затравочного гидроксида алюминия, количество которого примерно равно содержанию гидроксида алюминия в алюминатном растворе. Пульпу после карбонизации разделяют на гидроциклонах. Нижний продукт гидроциклонов, содержащий, в основном, крупную фракцию гидроксида алюминия, фильтруют и промывают. Промытый и отфильтрованный гидроксид алюминия направляют па прокалку (кальцинацию) для получения продукционного глинозема. Верхний слив сгущают, сгущенную пульпу, содержащую мелкую фракцию гидроксида алюминия, используют в качестве затравки при карбонизации. Маточные растворы после карбонизации являются оборотными. Их подвергают контрольной фильтрации и выпариванию, после чего используют для магнитной сепарации исходного боксита. Часть маточного раствора используется для содовой обработки шламов после второй стадии обескремнивания. Схема получения глинозема из хромсодержащих бокситов приведена на фиг. 1.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1.

Переработке подвергались высококремнистые хромсодержащие бемит-каолинитовые бокситы Иксинского месторождения (фиг. 2). Кристаллооптический анализ бокситов дал следующий минералогический состав в порядке убывания: бемит, каолинит, гиббсит, цеолит, кварц, слюда, кальцит, полевой шпат, турмалин, органические остатки. Из рудных непрозрачных минералов имеются минералы группы хромшпинелидов и железосодержащие минералы.

Рентгенофазовый анализ установил следующий минералогический состав: бемит, гиббсит, каолинит, гидрослюда, хлорит или монтмориллонит, анатаз, сильно дисперсный хромит. Минералы перечислены в порядке уменьшения их содержания. Распределение оксида хрома(III) по минералам было установлено при помощи микрозондового анализа (фиг. 3). 48% Cr2O3 приходится на долю алюмохромита. В состав каолинита изоморфно входит около 10% Cr2O3, с бемитом и гиббситом связано до 25%, в минералах железа сконцентрировано порядка 15÷17%. Помимо алюмохромита в исходном боксите были найдены хромпикотит, а также хромсодержащие алюмогетит и магнетит. Хромшпинелиды в основной массе немагнитны или иногда слабомагнитны. Значительная степень магнитности наблюдается у разновидностей, обогащенных в значительной мере Fe2O3. Магнетит, который в нашем случае содержит Cr2O3, в свою очередь, сильномагнитен.

Исходный хромсодержащий боксит подвергали дроблению в щековой дробилке. Гранулометрический состав дробленого материала:

Далее дробленый боксит вместе с оборотным содовым раствором измельчили в шаровой мельнице до крупности -0,05 мм при объемном отношении Ж:Т=3:1, пульпу пропустили через рабочую ячейку полиградиентного магнитного сепаратора (сила тока в катушках магнитного сепаратора 6 А). Магнитный продукт промывали водой и после размагничивания смывали. Пульпу полученных продуктов фильтровали, сушили, определяли ее выход и далее подвергали химическому анализу.

Способ позволил при выходе магнитного продукта в количестве 6,1% извлечь в него 25,41% оксида хрома(III) и, соответственно, снизить его содержание в немагнитном продукте на 23,33% (фиг. 4). В немагнитный продукт добавляется известняк и свежая сода, и шихта перерабатывается на глинозем спеканием. Магнитный продукт может быть переработан на целевой хромсодержащий продукт Na2CrO4.

Экспериментально установлено, что эффективность магнитной сепарации снижается при крупности частиц пульпы более 0,05 мм (фиг. 5). Магнитная сепарация фракции с частицами крупностью -2 мм не позволяет достичь удовлетворительного извлечения Cr2O3 и Fe2O3 в магнитный продут даже при повышении тока сепаратора, что указывает на недостаточное раскрытие минералов при данной крупности. Повышению эффективности магнитной сепарации способствует более тонкое измельчение.

Критерием эффективности магнитной сепарации служит отношение извлечения оксида хрома(III) в магнитный продукт (ε) к выходу магнитного продукта (γ), численно равное тангенсу угла наклона аппроксимирующей зависимости к линии оси абсцисс или сам угол (фиг. 6).

Пример 2.

Хромсодержащие бокситы, химико-минералогический состав которых представлен на фиг. 2 и 3, предварительно измельчили до крупности менее 0,05 мм вместе с упаренным оборотным содовом раствором при объемном отношении Ж:Т=3:1, пульпу подвергали магнитной сепарации при силе тока в катушках магнитного сепаратора 9 А. В немагнитный продукт добавляется известняк и свежая сода, и шихта перерабатывается на глинозем спеканием. Магнитный продукт может быть переработан по известной технологии на целевой хромсодержащий продукт Na2CrO4.

При данной силе тока способ позволяет извлечь в магнитный продукт 25,25% оксида хрома(III) и, соответственно, снизить его содержание в немагнитном продукте на 23,33%, выход магнитного продукта составляет 6,16% (фиг. 4).

Пример 3.

Хромсодержащие бокситы (фиг. 2 и 3), измельченные на упаренном оборотном содовом растворе (объемное отношение Ж:Т=3:1) до крупности менее 0,05 мм, подвергаются магнитной сепарации (сила тока в катушках магнитного сепаратора 12 А). В немагнитный продукт добавляется известняк и свежая сода, и шихта перерабатывается на глинозем способом спекания. Магнитный продукт может быть переработан по известной технологии на целевой хромсодержащий продукт Na2CrO4.

При силе тока в катушках магнитного сепаратора 12 А способ позволяет при выходе магнитного продукта в количестве 6,2% извлечь в него 32,03% оксида хрома(III) и, соответственно, снизить его содержание в немагнитном продукте на 28,33% (фиг. 4).

Преимущество данного способа по сравнению со способом, принятым за прототип, состоит в том, что предварительная магнитная сепарация измельченного на упаренном оборотном содовом растворе хромсодержащего боксита позволяет снизить экологическую нагрузку на окружающую среду за счет извлечения части соединений хрома, а также повысить комплексность процесса переработки низкокачественных бокситов за счет переработки соединений хрома на целевой продукт - хромат натрия.

Способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов, включающий мокрое спекание шихты, выщелачивание спека промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия, отличающийся тем, что боксит отдельно от известняка подвергают мокрому измельчению на упаренном оборотном содовом растворе при объемном отношении Ж:Т=3:1 с получением пульпы с частицами крупностью менее 0,05 мм, затем пульпу подвергают магнитной сепарации с получением магнитного и немагнитного продуктов, далее магнитный продукт с содержанием в нем оксида хрома(III) от 25 до 30% отправляют на переработку на хромат натрия, а немагнитный продукт вместе с измельченным известняком и свежей содой направляют на корректировку шихты, после чего шихту спекают, полученный спек выщелачивают промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия, гидроксид алюминия фильтруют, промывают и направляют на кальцинацию.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 141-150 of 209 items.
25.04.2019
№219.017.3b85

Профилактическая смазка для предотвращения прилипания, примерзания и смерзания вскрышных горных пород

Изобретение относится к производству профилактических средств, которые предназначены для предотвращения прилипания и примерзания вскрышных горных пород к поверхностям горно-транспортного оборудования, а также смерзания вскрышных горных пород в своей массе. Профилактическая смазка по изобретению...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002685671
Дата охранного документа: 22.04.2019
27.04.2019
№219.017.3d93

Способ оценки сцепления битума с минеральными материалами

Изобретение относится к способам оценки сцепления битума с минеральными материалами, в которых в качестве отрывающего усилия используется действие кипящей/горячей дистиллированной воды. Способ оценки сцепления битума с минеральными материалами включает изготовление пластин из минерального...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686340
Дата охранного документа: 25.04.2019
27.04.2019
№219.017.3dbc

Устройство для проветривания забоев проводимых подземных выработок

Изобретение относится к областям горного дела и строительства и может быть использовано при проведении подземных горных выработок по крепким породам буровзрывомеханическим комплексом: штолен, штреков, квершлагов, дорожных тоннелей, выработок метро и коллекторов в городском строительстве....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686214
Дата охранного документа: 24.04.2019
01.05.2019
№219.017.4799

Способ извлечения лютеция (iii) из растворов солей

Изобретение относится к обогащению, в частности к способам получения редкоземельных металлов (РЗМ) или их оксидов из бедного или техногенного сырья с помощью метода флотоэкстракции. Способ извлечения лютеция (III) из растворов солей включает флотоэкстракцию с использованием органической фазы и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002686502
Дата охранного документа: 29.04.2019
18.05.2019
№219.017.537c

Способ мониторинга развития зоны водопроводящих трещин над выработанным пространством на пластовых месторождениях

Изобретение относится к горной промышленности и может быть использовано для оценки безопасного ведения горных работ под водными объектами, такими как реками, озерами, искусственными водоемами, водоносными горизонтами и др. Способ включает определение содержания пород глинистого состава в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687817
Дата охранного документа: 16.05.2019
31.05.2019
№219.017.7072

Устройство для дегазации углеводородного конденсата

Изобретение относится к устройству для дегазации углеводородного конденсата и может быть использовано в нефтехимической отрасли при подготовке нефти и углеводородного конденсата к транспорту. Устройство для дегазации включает емкость, в которой ступенями по высоте размещены трубчатые элементы...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002689740
Дата охранного документа: 28.05.2019
08.06.2019
№219.017.7585

Способ изготовления державки режущего инструмента

Способ включает выполнение державки из по меньшей мере трех слоев: опорного, промежуточного и верхнего, предназначенного для закрепления режущего инструмента, имеющих различную ориентацию по отношению к составляющим силы резания по осям X, Y и Z. Упомянутые слои выполняют в виде макрослоев,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002690875
Дата охранного документа: 06.06.2019
09.06.2019
№219.017.7627

Вяжущее

Изобретение относится к составам шлакощелочных вяжущих и может быть использовано в подземном и транспортном строительстве для изготовления бетонов и строительных растворов с повышенной ударной прочностью. Вяжущее, включающее гранулированный доменный шлак с содержанием зерен размером менее 10...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691038
Дата охранного документа: 07.06.2019
19.06.2019
№219.017.83c5

Способ извлечения концентратов металлов из нефти

Предложен способ извлечения концентратов металлов из нефти, включающий контактирование углеводородной среды с водной средой для образования эмульсии и ее разделения. В качестве углеводородной среды используют тяжелую нефть и воду в объемном соотношении 1:1, которую помещают в камеру реактора...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691660
Дата охранного документа: 17.06.2019
26.06.2019
№219.017.91fe

Тяговый электропривод автономного транспортного средства

Изобретение относится к электрическим силовым установкам для транспортных средств. Тяговый электропривод автономного транспортного средства содержит синхронный генератор, преобразователь частоты с конденсатором фильтра в звене постоянного тока, автономный инвертор напряжения, асинхронный...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692288
Дата охранного документа: 24.06.2019
Showing 81-82 of 82 items.
24.07.2020
№220.018.36da

Способ получения глинозема

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к производству глинозема из бокситов, и может быть использовано при химическом обогащении бокситов с целью их использования для переработки на глинозем по способу Байера. Способ получения глинозема включает дробление, обжиг,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002727389
Дата охранного документа: 21.07.2020
23.05.2023
№223.018.6dbc

Способ получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия

Изобретение относится к способу получения аморфного диоксида кремния из отходов переработки кремнефтористоводородной кислоты и производства фторида алюминия, включающему обработку кремнегеля раствором минеральных кислот, отделение, промывку и сушку, причем кремнегель сушат при температуре от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002765952
Дата охранного документа: 07.02.2022
+ добавить свой РИД