×
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 151-160 of 209 items.
26.06.2019
№219.017.92a5

Забойный скребковый конвейер

Изобретение относится к области горной промышленности, в частности к забойным скребковым конвейерам, с тяговой транспортирующей цепью замкнутой вертикальной плоскости. Техническим результатом является повышение устойчивости положения скребков и степени заполнения, желоба рештаков, надежности и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692392
Дата охранного документа: 24.06.2019
02.07.2019
№219.017.a2c2

Устройство автономного электропитания

Изобретение относится к области электротехники и энергетики. Устройство автономного электропитания содержит ветрогенератор, преобразователь солнечной энергии в электрическую, блок заряда аккумуляторных батарей, аккумуляторные батареи, выходы которых присоединены через инвертор напряжения и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692866
Дата охранного документа: 28.06.2019
03.07.2019
№219.017.a3da

Способ получения топливных брикетов

Изобретение описывает способ получения топливных брикетов, включающий смешение углеродсодержащих материалов, отходов деревообработки и продуктов пылеулавливания процессов сланцепереработки, их формование, отличающийся тем, что в качестве углеродсодержащего материала используют угольные шламы,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693043
Дата охранного документа: 01.07.2019
04.07.2019
№219.017.a4eb

Способ магнитно-абразивной обработки

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано при магнитно-абразивной обработке смежных участков изделия. Осуществляют обработку, например, метчика при регулировании магнитно-абразивной массы посредством круговых насадок с форсунками, через которые в зону обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002693274
Дата охранного документа: 02.07.2019
09.08.2019
№219.017.bd52

Способ механической обработки с дроблением стружки

Способ включает предварительный локальный электроконтактный нагрев заготовки по винтовой траектории внешним источником тепла с регулируемой температурой до достижения в срезаемом слое температуры фазового перехода с последующим охлаждением и срезанием припуска. Электроконтактный нагрев...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696512
Дата охранного документа: 02.08.2019
14.08.2019
№219.017.bf66

Способ получения лигатуры магний-неодим

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов, в частности к получению магниевых лигатур с неодимом, которые могут быть использованы в качестве легирующих и модифицирующих добавок в производстве сплавов на основе магния и алюминия, а также в качестве легирующих добавок при...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697127
Дата охранного документа: 12.08.2019
14.08.2019
№219.017.bf8b

Способ разделения редкоземельных металлов иттрия и иттербия от примесей железа (3+)

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких и редкоземельных металлов, а именно к способам очистки кислых фосфорорганических экстрагентов от примесей ионов железа (3+). В качестве реэкстрагента используют водный раствор щавелевой кислоты концентрацией от 0,25 до 1 М при соотношении...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002697128
Дата охранного документа: 12.08.2019
07.09.2019
№219.017.c879

Способ механической обработки стальной заготовки с дроблением стружки

Способ включает линейное перемещение лазера с постоянной мощностью, а также длиной волны под углом наклона к обрабатываемой поверхности заготовки в пределах от 75 до 80° в виде сфокусированного светового пятна. Диаметр пятна выбирают из условия обеспечения плотности мощности, достаточной для...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699469
Дата охранного документа: 05.09.2019
12.09.2019
№219.017.ca6f

Устройство для определения статического и динамического трений сыпучих материалов

Изобретение относится к устройствам для измерения статического (трения покоя) и динамического трений сыпучих материалов и может быть использовано в химической, горнорудной, фармацевтической, пищевой, металлургической и других отраслях промышленности. Устройство для определения статического и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002699954
Дата охранного документа: 11.09.2019
02.10.2019
№219.017.cb15

Состав для защиты внутренних стенок насосно-компрессорных труб

Изобретение относится к составам для защиты внутренней стенки насосно-компрессорных труб (НКТ) и труб первичного сбора нефти от абразивного воздействия, коррозии и отложения парафина. Состав включает неэластомерный полиэтилен и эластомер, при этом дополнительно содержит магнитожесткий...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701033
Дата охранного документа: 24.09.2019
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