способ извлечения алюминия и железа из золошлаковых отходов

Формула изобретения

Способ извлечения алюминия и железа из золошлаковых отходов, включающий обработку раствором серной кислоты с экстракцией алюминийсодержащих компонентов в раствор, отличающийся тем, что перед экстракций алюминийсодержащих компонентов в раствор отходы подвергают классификации и многостадийной магнитной сепарации при периодическом увеличении поля магнитной индукции для полного выделения магнитной фракции, содержащей железо, а экстракцию алюминийсодержащих компонентов проводят из немагнитной фракции сначала обработкой 60-85%-ным раствором ортофосфорной кислоты в течение 3 ч при температуре 100-120°С с последующей фильтрацией и затем обработкой осадка раствором серной кислоты, при этом обработку ведут 30%-ным раствором серной кислоты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области обогащения полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении золошлаковых отходов, сырья техногенного характера, содержащего железо и алюминий.

Известен способ получения сульфата алюминия, включающий формирование пульпы из исходного сырья в виде шлака алюминиевого производства, содержащего оксид алюминия, посредством перемешивания исходного сырья с водой, взаимодействие компонентов шлака с серной кислотой и водой с образованием водного раствора сульфата алюминия [1].

Недостатком данного способа является использование для экстракции высококонцентрированного раствора серной кислоты (70-75%).

Известен способ получения сульфата алюминия, включающий предварительную отмывку шлака, содержащего оксид алюминия, от солей, затем обработку его серной кислотой, отделение фильтрацией полученного раствора от песка [2].

Данный способ не обеспечивает эффективную подготовку алюминийсодержащего сырья. Недостатком также является ограниченная сырьевая база применения метода при использовании отвальных алюмосодержащих шлаков, в то время как ЗШО являются широко распространенным сырьем.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ получения коагулянта путем растворения окислов железа и алюминия из глины или золы серной кислотой с добавлением поваренной соли. Процесс проводится с подогревом и пропусканием постоянного или переменного электрического тока [3].

Недостатком этого способа является использование процесса электролиза, в результате которого образуется щелочь, нейтрализующая в процессе экстракции кислоту. Это снижает интенсивность извлечения компонентов.

Техническим результатом является повышение эффективности извлечения алюминия и железа при экстракции из золошлакового материала, снижение затрат на реагентную обработку материала.

Технический результат достигается тем, что в способе извлечения алюминия и железа из золошлаковых отходов, включающем обработку раствором серной кислоты с экстракцией алюминийсодержащих компонентов в раствор, перед экстракцией алюминийсодержащих компонентов в раствор отходы подвергают классификации и многостадийной магнитной сепарации при периодическом увеличении поля магнитной индукции для полного выделения магнитной фракции, содержащей железо, а экстракцию алюминийсодержащих компонентов проводят из немагнитной фракции сначала обработкой 60-85%-ным раствором ортофосфорной кислоты в течение 3 часов при температуре 100-120°С с последующей фильтрацией и затем обработкой осадка раствором серной кислоты, при этом обработку ведут 30%-ным раствором серной кислоты.

Совокупность новых существенных признаков позволяет решить новую техническую задачу по извлечению алюминий- и железосодержащих компонентов из золошлаковых отходов.

На чертеже - схема извлечения алюминий- и железосодержащих компонентов золошлаковых отходов с использованием магнитной сепарации и кислотной экстракции.

Реализация способа осуществлялась следующим образом.

Золошлаковый материал, содержащий ценные компоненты (таблица 1), измельчался и классифицировался до крупности -2,0+0,0 мм и подвергался процессу магнитной сепарации для отделения магнитной фракции, содержащей железо и другие тяжелые металлы.

Таблица 1
Силикатный анализ исходного сырья
№ пробы	Содержание определяемого компонента, %
SiO2	TiO2	Al2O3	Fe2О3	MnO	MgO	CaO	Na2 O	K2O	Р2O5	SO3	Потери при прокаливании
1	57,05	0,53	22.19	9.1	0,2	1,63	2,28	0,85	2,11	0,21	0.28	3,38
2	59,62	0,49	21,29	11,32	0.28	1,27	1,99	0,81	2,06	0,2	0,14	0,95
3	60,0	0,68	24,76	5,33	0,07	1,84	3,20	0,70	2,11	0,22	0,1	0,5
4	58,57	0,57	20,97	10,66	0,21	1,73	3,20	0,74	2,0	0,26	0,17	0,73
5	59,57	0.59	22,27	8,66	0,15	1,55	2,91	0,64	1,3	0,25	0,1	0,5

Процесс проводили в несколько стадий (3-5 перечисток) с увеличением поля магнитной индукции на перечистных операциях для увеличения степени извлечения магнитной фракции. Технологические показатели процесса сепарации приведены в таблице 2.

Таблица 2
Итоговая таблица продуктов обогащения магнитной фракции.
Продукт	Выход
%
Магнитная фракция	4,91
Промежуточный продукт	8,31
«Хвосты»	86,48
Углистые	0,3
Итого	100,00

Немагнитная фракция (хвосты магнитной сепарации) подвергалась двух стадийной экстракции растворами ортофосфорной и серной кислот. На первой стадии обработка проводилась 60-85% раствором ортофосфорной кислоты, что увеличило выход алюминийсодержащих компонентов из стекловидной фазы золошлакового материала. Варьированием температуры, времени реакции и концентрации кислоты, анализом полученных данных выявлены условия процесса экстракции алюминия, при которых извлечение является наибольшим при времени 3 часа и температуре 100-120°С. По истечении времени экстракции осадок отделяется от маточного раствора фильтрованием. Маточный раствор, отделенный от алюминийсодержащих компонентов, возвращается в технологический цикл обработки исходного материала золошлакового отхода.

На второй стадии осадок обрабатывается 20-30% раствором серной кислоты. Раствор алюминийсодержащего компонента отделяется от силикатной составляющей фильтрованием. Определение количества алюминия велось фотометрическим методом с алюминоном по ГОСТ 18165-89 [4], определение железа титрованием с роданидом калия.

Реализация способа позволила достичь 60-65% извлечение алюминийсодержащих компонентов. Двухстадийный процесс экстракции позволяет увеличить селективность извлечения алюминийсодержащих компонентов, благодаря различной растворимости фосфатов основных компонентов золы в кислотах. Условия процесса извлечения не требуют применения специального типа оборудования. Процесс можно проводить без использования автоклава в кислотоустойчивом реакторе с мешалкой. Широкое использование способа обеспечит экономическую и экологическую эффективность за счет утилизации широко распространенного отхода теплоэнергетики.

Источники информации

1. Патент № 2220098 РФ. Способ получения сульфата алюминия / Акимов И.Я., Ермаков М.В., Мельников Г.М., Парахин Ю.А.

2. Патент № 2315715 РФ. Способ получения сульфата алюминия / Захаревский В.Н., Имангулов Р.Р.

3. Патент № 2122975 РФ. Способ получения коагулянта / Ханин А.Б., Иванов А.Д., Будыкина Т.А.

4. ГОСТ 18165-89 «Вода питьевая. Метод определения массовой концентрации алюминия».