Поиск патентов
ПАТЕНТНЫЙ ПОИСК В РФ

способ переработки красных шламов глиноземного производства

Классы МПК:C01F7/02 оксид алюминия; гидроксид алюминия; алюминаты 
C22B59/00 Получение редкоземельных металлов
B03C1/00 Магнитное разделение
B03B7/00 Комбинированные способы (сочетание мокрых и прочих способов) и устройства для разделения материалов, например для обогащения руд или отходов
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственная компания "Скантех" (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2012-02-10
публикация патента:

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к комплексной переработке красных шламов глиноземного производства. Способ переработки красных шламов глиноземного производства включает получение пульпы красного шлама, извлечение и концентрирование ценных компонентов комбинацией методов классификации и магнитной сепарации. После классификации пульпы выделяют пульпу тонкозернистой фракции и подвергают ее виброкавитационной обработке и последующей магнитной сепарации с выделением магнитного и немагнитного продуктов. При этом магнитный продукт подвергают дополнительной классификации с получением соответственно железосодержащего и скандийсодержащего концентратов. Техническим результатом является повышение степени комплексности переработки красных шламов за счет увеличения степени извлечения ценных компонентов в целевые продукты - скандийсодержащий концентрат и концентрат оксидов железа. 3 з.п. ф-лы, 3 табл., 1 пр.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к комплексной переработке красных шламов глиноземного производства.

Известен способ переработки красных шламов глиноземного производства, включающий восстановительный обжиг красного шлама в присутствии восстановителя (уголь или коксик) при температуре 700-800°C, магнитную сепарацию при напряженности магнитного поля 80-100 кА/м обожженного материала с получением железосодержащего концентрата и алюмокальциевого продукта, из которого далее получают скандий содержащий концентрат известными методами (Сабирзянов Н.А., Яценко С.П. - Гидрохимические способы комплексной переработки боксита - Екатеринбург, УрО РАН, 2006 г., стр. 217-218).

Недостатки известного способа прежде всего связаны со сложностью и многостадийностью технологического процесса комплексной переработки красных шламов, обусловленных прежде всего применением на первоначальной стадии высокотемпературного обжига.

Известен способ извлечения редкоземельных металлов, скандия и иттрия из красных шламов глиноземного производства, заключающийся в том, что красные шламы в виде пульпы с содержанием твердого до 50% разделяют по плотности в центробежном поле при ускорении 40-100 м/с, расходе сжижающей воды 3-10 л/мин, на «тяжелую» и «легкую» фракцию, из которой далее методом магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 400-1600 кА/м извлекают редкоземельный концентрат (патент РФ 2147622, C22B 59/00, C22B 7/00).

К недостаткам способа относятся следующие:

- недостаточно высокий выход железосодержащего концентрата, имеющего хотя и высокое содержание Fe2O3, равное 65-70%, но выход составляет лишь 8-10%;

- невысокое извлечение оксида скандия в концентрат (содержание ~0,030% или 300 г/т), составляющее ~10%.

Наиболее близким по технологической сущности, совокупности признаков и достигаемому техническому результату является способ переработки красных шламов глиноземного производства, включающий извлечение и концентрирование ценных компонентов методами классификации и магнитной сепарации (а.с. СССР 1715874, C22B 59/00, C01F 7/02).

Способ заключается в следующем.

Исходную шламовую пульпу подвергают классификации по классу частиц размером 40-60 мкм, пульпу частиц размером менее 40-60 мкм (в среднем, 50 мкм) подкисляют минеральными кислотами (HCl или H2SO4) до значений pH 1,5-4,0, выдерживают при полученных значениях pH и перемешивании 10-15 мин для разрушения агломератов минеральных частиц и затем при отношении Т:Ж=1:6 подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 40-80 кА/м. Магнитный продукт, выход которого составляет 4,0-7,0 мас.%, представляет собой обогащенный по оксидам железа и скандия концентрат - содержание Fe2O 3 и Sc2O3 соответственно, в среднем, 70,0% и 0,035%. При среднем выходе магнитного концентрата 5,5 вес.% извлечение ценных компонентов из исходного красного шлама составляет соответственно ~18% и 15,5%.

Недостаток известного способа - невысокая степень комплексного использования красного шлама, обусловленная низкими степенями извлечения ценных компонентов в целевые продукты.

Технический результат изобретения - обеспечение условий повышения степени использования красного шлама, выражающееся в увеличении степени извлечения ценных компонентов - оксида железа и скандия - в целевые продукты.

Данная цель достигается способом переработки красных шламов глиноземного производства, который включает в себя получение шламовой пульпы, извлечение и концентрирование ценных компонентов на основе комбинации методов классификации и мокрой магнитной сепарации и отличается от ранее известного способа тем, что выделенную при первоначальной классификации исходной пульпы красного шлама тонкозернистую фракцию подвергают виброкавитационной обработке с последующей мокрой магнитной сепарации при определенных значениях напряженности магнитного поля с разделением на магнитный и немагнитный продукты и далее дополнительной классификацией магнитного продукта с получением соответственно железосодержащего и скандийсодержащего концентратов.

Вышеперечисленная совокупность отличительных признаков обеспечивает получение технического результата, заключающегося в повышении степени комплексности переработки красного шлама за счет увеличения степени извлечения ценных компонентов - оксидов железа и скандия - в целевые продукты.

Пример

20,0 дм3 производственной пульпы красного шлама, содержащей 6,0 кг твердой фазы состава, мас.% - 43,0 Fe 3O3 и 0,010 Sc2O3 - подвергают ситовой классификации по классу частиц размером 50 мкм. Нижний промпродукт - пульпу частиц размером менее 50 мкм, содержащую 5,2 кг твердой фазы состава, мас.%: 47,0 Fe2O 3 и 0,012 Sc2O3 - подвергают обработке в виброкавитационной мешалке при значении окружной скорости ротора перемешивающего устройства способ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 =50,0 м/с в течение 20 мин. Далее пульпу направляют на магнитную сепарацию в электромагнитном кассетном фильтр-сепараторе при напряженности (Н) магнитного поля 700 кА/м с разделением на магнитный и немагнитный промпродукты с выходом (способ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 ) соответственно 25,0 и 75,0%.

Пульпа магнитного продукта, содержащего 1,25 кг твердой фазы (61,4% Fe2 O3 и 0,018 Sc2O3), и имеющая Т:Ж=1:5, направляется на классификацию по классу частиц размером 20 мкм.

Пульпа нижнего промпродукта - частицы размером менее 20 мкм - фильтруется, осадок сушится при температуре 110-120°C в течение 2 часов с получением скандийсодержащего концентрата, содержащего 0,040% Sc2O3; выход концентрата 5,0% от количества исходного КШ (фракция - 50 мкм).

Продукт - частицы размером более 20 мкм - представляет (после фильтрации и сушки) железосодержащий концентрат (60,0% Fe2O3) с выходом 80,0% от количества магнитного продукта и/или соответственно 20,0 вес.% от количества исходного КШ (фракция - 50 мкм).

Извлечение оксидов железа и скандия в целевые продукты соответственно 27,5% и 19%.

В табл.1-3 приведены результаты опытов по комплексной переработке красного шлама при осуществлении технологического процесса согласно заявляемого изобретения, а также при выходе за оптимальные пределы параметров.

В табл.1 приведены результаты опытов при осуществлении процесса в оптимальном режиме виброкавитационной обработки пульпы тонкозернистой фракции при прочих равных условиях в целом:

- напряженность (Н) магнитного поля 700 кА/м. Извлечение ценных компонентов сосчитано сквозное, т.е. от содержания в исходном красном шламе и с учетом выхода тонкозернистой фракции (- 50 мкм).

Таблица 1
Результаты опытов при осуществлении процесса в оптимальном режиме виброкавитационной обработки шламовой пульпы при прочих равных условиях
№ опытов Параметры обработки Выход магнитного продукта, % Содержание в МП, мас.% Извлечение компонентов, %
способ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 , м/сспособ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 , минFe 2O3 Sc2O3 Fe2O3 Sc2O3
при оптимальном режиме
150 2022,7 63,50,020 26,032,5
2 6520 25,061,4 0,01827,5 32,0
3 80 2027,0 57,00,015 27,329,0
4 6515 23,658,5 0,01723,5 28,0
5 65 2522,5 60,00,016 24,025,0
при выходе за оптимальные пределы параметров
640 2018,5 52,00,014 17,018,6
7 9015 16,557,0 0,01617,4 19,0
8 65 1019,4 50,00,013 17,718,0
9 6530 17,754,5 0,01517,3 19,0

Таким образом, как видно из табл.1, оптимальными условиями виброкавитационной обработки пульпы тонкодисперсной фракции (частицы размером менее 50 мкм), обеспечивающие при прочих равных условиях напряженность магнитного поля 700 кА/м, достижение требуемого технического результата, увеличение степени повышения извлечения ценных компонентов - оксидов железа и скандия - в целевые продукты - существенно выше, чем у известного способа (прототипа), являются следующие (оп.1÷5): значение окружной скорости (способ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 ) ротора при перемешивании 50-80 м/с и продолжительность обработки 15-25 мин.

При выходе за оптимальные пределы параметров:

- снижение окружной скорости способ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 до 40 м/с (оп.6) или продолжительности обработки до 10 мин (оп.8) приводит не только к снижению выхода (способ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 ) магнитного продукта до ~19,0%, но и к существенному снижению содержания в последнем оксида железа - до, в среднем, ~51,0%, что обуславливает снижение извлечения Fe2O3 до ~17,5%, т.е. на уровне величины, получаемой по известному способу. Это связано с недостаточностью разрушения агрегатов железосодержащих магнитных частиц с немагнитными частицами минералов «пустой породы» (гидроалюмосиликаты натрия и гидрогранаты кальция);

- увеличение окружной скорости способ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 до 90 м/с (оп.7) и/или продолжительности обработки 30 мин (оп.9) снижает выход магнитного продукта до ~17,0% в среднем, а следовательно, и извлечение Fe2O2 до значения ~17,0%, т.е. меньше такового в известном способе. Это связано с переизмельчением частиц гематита (Fe2O 3) при виброкавитационной обработке в сверхинтенсивном режиме, что снижает значение магнитной восприимчивости данного основного железосодержащего минерала в красном шламе.

В табл.2 приведены результаты проведения технологического процесса в оптимальном режиме магнитной сепарации при прочих равных условиях первоначальной виброкавитационной обработки: значение окружной скорости способ переработки красных шламов глиноземного производства, патент № 2480412 =65 м/с и продолжительности 20 мин.

Таблица 2
Результаты опытов при осуществлении процесса в оптимальном режиме магнитной сепарации при прочих равных условиях
№ опытов Напряженность магнитного поля, кА/м Выход магнитного продукта, % Содержание компонентов, % Извлечение компонентов, %
Fe2O3 Sc2O3 Fe2O3 Sc2O3
при оптимальном режиме
1600 21,563,5 0,01725,0 26,5
2 700 25,061,4 0,01827,5 32,0
3 800 27,456,5 0,01628,4 31,5
при выходе за оптимальные пределы параметров
4500 16,558,0 0,01917,5 22,5
5 900 28,550,5 0,01326,3 -

Как видно из табл.2, оптимальными условиями магнитной сепарации виброобработанной шламовой пульпы, обеспечивающими достижение требуемого технического результата: повышение комплексности использования красного шлама за счет увеличения степени извлечения ценных компонентов - оксидов железа и скандия в целевые продукты, являются значения напряженности магнитного поля (оп.1÷3) 600-800 кА/м.

При выходе за оптимальные пределы параметров процесса магнитной сепарации:

- за нижний предел - Н=500 кА/м (оп.4) наблюдается снижение выхода магнитного продукта до 16,5%, что обуславливает с одной стороны весьма низкую степень извлечения Fe2 O3 (слабомагнитного гематита), равную 17,5%, так и низкую концентрацию оксида скандия, равную 0,019%, что значительно ниже содержания Sc2O3 в целевом продукте по известному способу (~0,035%). Последнее связано с недоизвлечением при пониженной напряженности магнитного поля Sc-содержащего слабомагнитного минерала - шамозита;

- за верхний предел - Н=900 кА/м (оп.5) наблюдается эффект значительного снижения содержания ценных компонентов в магнитном продукте, особенно оксида скандия - до 0,013% Sc2O3, что фактически находится на уровне содержания в исходной тонкодисперсной (частицы размером менее 50 мкм) фракции - 0,012%, т.е. концентрирования ценного компонента практически нет. Это связано с извлечением в магнитный продукт при повышенных значениях напряженности магнитного поля других содержащихся в красном шламе слабомагнитных минералов, в частности алюмокальций-железистые гидрогранаты, содержащие Fe2O3 и Sc2O3 соответственно ~25-30% Fe2O3 и ~0,005% Sc2O 3, что в значительной степени разубоживает магнитный продукт.

В табл.3 приведены результаты проведения технологического процесса в оптимальном режиме классификации магнитного продукта при прочих равных условиях на предыдущих технологических операциях: виброкавитационной обработке и магнитной сепарации.

Таблица 3
Результаты опытов при осуществлении процесса в оптимальном режиме классификации при прочих равных условиях
№ опытов Класс частиц, мкм Выход концентратов, % Содержание в целевом к-те, % Извлечение в целевой концентрат, %
Fe-содерж. к-тSc-содерж. к-тFe2 O3 в Fe-сод. к-те Sc2O3, в МРК Fe2O3 Sc2O3,
при оптимальном режиме
115 18,56,5 62,40,030 27,019,0
2 2020,0 5,060,0 0,04028,0 20,0
3 25 21,04,0 57,00,045 27,818,0
при выходе за оптимальные пределы параметров
410 28,03,0 56,00,035 28,710,5
5 3017,5 7,565,0 0,0226,5 15,0

Как видно из табл.3, оптимальным условием классификации магнитного продукта является разделение твердой фазы по классу частиц размерами в диапазоне 15-25 мкм, (оп.1÷3) что обеспечивает увеличение степени извлечения ценных компонентов - оксидов железа и скандия - в целевые продукты: соответственно в среднем до 27,0% и 19%.

Выход технологического параметра классификации либо за нижний предел размера частиц (10 мкм - оп.4), либо за верхний предел (30 мкм - оп.5) приводит к существенному снижению степени извлечения оксида скандия в редкометальный концентрат - до уровня ~11-15%, что ниже значения таковой величины в известном способе.

Это связано с извлечением во фракцию - 10 мкм гидроалюмосиликата натрия Na2O·Al2O3·nSiO 2, содержащегося в красном шламе (магнитном продукте), частицы которого имеют размеры 1÷5 мкм, а во втором случае (оп.5) имеет место увеличение выхода скандийсодержащего концентрата до 7,5% за счет повышения содержания в нем гематита (Fe2 O3) - минерала, не содержащего оксид скандия, что существенно снижает содержание последнего (до 0,020%) в целевом продукте.

Итак, только проведение процесса переработки красных шламов глиноземного производства при оптимальных условиях: виброкавитационная обработка пульпы тонкозернистой фракции при значениях окружной скорости 50-80 м/с и продолжительности 15-25 мин, магнитная сепарация при напряженности магнитного поля 600-800 кА/м и классификация магнитного продукта по классу частиц 15-25 мин обеспечивают достижение требуемого технического результата: повышение комплексности переработки красных шламов за счет увеличения степени извлечения ценных компонентов оксидов железа и скандия - в целевые продукты (концентраты) соответственно, в среднем, до 27,5% и 19,0%, или увеличению, по сравнению с известным изобретением (прототипом) соответственно на ~8,5% и 4,0%.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ переработки красных шламов глиноземного производства, включающий извлечение и концентрирование ценных компонентов комбинацией методов классификации и магнитной сепарации, отличающийся тем, что после классификации пульпы исходного красного шлама выделяют пульпу тонкозернистой фракции и подвергают ее виброкавитационной обработке и последующей магнитной сепарации с выделением магнитного и немагнитного продуктов, при этом магнитный продукт подвергают дополнительной классификации с получением соответственно железосодержащего и скандийсодержащего концентратов.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что виброкавитационную обработку пульпы тонкозернистой фракции класса частиц - 50 мкм ведут при окружной скорости при перемешивании 50-80 м/с и продолжительности 15-25 мин.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что магнитную сепарацию обработанной пульпы проводят при напряженности магнитного поля 600-800 кА/м.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что классификацию пульпы магнитного продукта ведут по классу частиц 15-25 мкм.


Скачать патент РФ Официальная публикация
патента РФ № 2480412

patent-2480412.pdf
Патентный поиск по классам МПК-8:

Класс C01F7/02 оксид алюминия; гидроксид алюминия; алюминаты 

Патенты РФ в классе C01F7/02:
способ получения альфа-фазы оксида алюминия -  патент 2528979 (20.09.2014)
корундовая микропленка и способ ее получения /варианты/ -  патент 2516823 (20.05.2014)
способ синтеза композиционного металлооксида и композиционный металлооксид, полученный этим способом -  патент 2515430 (10.05.2014)
способ получения металлургического глинозема с применением летучей золы, образующейся в кипящем слое -  патент 2510365 (27.03.2014)
способ получения гранулированного сорбента -  патент 2503619 (10.01.2014)
катализатор селективного гидрирования и способ его получения -  патент 2490060 (20.08.2013)
способ получения широкопористого гамма-оксида алюминия -  патент 2482061 (20.05.2013)
способ получения активного оксида алюминия -  патент 2473468 (27.01.2013)
способ получения высокодисперсного гидроксида алюминия и оксида алюминия на его основе -  патент 2465205 (27.10.2012)
керамический порошковый материал (варианты) и способ его изготовления -  патент 2462416 (27.09.2012)

Класс C22B59/00 Получение редкоземельных металлов

Патенты РФ в классе C22B59/00:
способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты при переработке хибинских апатитовых концентратов -  патент 2528692 (20.09.2014)
способ извлечения редкоземельных металлов и получения строительного гипса из фосфогипса полугидрата -  патент 2528576 (20.09.2014)
способ извлечения редкоземельных металлов и получения строительного гипса из фосфогипса полугидрата -  патент 2528573 (20.09.2014)
способ извлечения редкоземельных металлов из фосфогипса -  патент 2526907 (27.08.2014)
способ переработки лопаритового концентрата -  патент 2525951 (20.08.2014)
способ извлечения редкоземельных элементов из экстракционной фосфорной кислоты -  патент 2525947 (20.08.2014)
способ переработки фосфогипса -  патент 2525877 (20.08.2014)
способ вскрытия перовскитовых концентратов -  патент 2525025 (10.08.2014)
способ извлечения редкоземельных элементов из гидратно-фосфатных осадков переработки апатита -  патент 2524966 (10.08.2014)
способ очистки фосфатно-фторидного концентрата рзэ -  патент 2523319 (20.07.2014)

Класс B03C1/00 Магнитное разделение

Патенты РФ в классе B03C1/00:
магнитный сепаратор с изменяемым магнитным полем -  патент 2528661 (20.09.2014)
способ активации процессов (варианты) и устройство для его осуществления (варианты) -  патент 2526446 (20.08.2014)
способ очистки от масла замасленных чугунной/стальной стружки и окалины шламов прокатного производства -  патент 2521165 (27.06.2014)
вертикальный кольцевой высокоградиентный магнитный сепаратор -  патент 2519022 (10.06.2014)
электромагнитный сепаратор -  патент 2516608 (20.05.2014)
обогащение ценных руд из отходов горнодобывающих предприятий (хвостов обогащения) -  патент 2515933 (20.05.2014)
способ обогащения эвдиалитовых руд -  патент 2515196 (10.05.2014)
электромагнитный сепаратор гравитационного действия -  патент 2513946 (20.04.2014)
реактор с бегущим полем и способ отделения намагничивающихся частиц от жидкости -  патент 2513808 (20.04.2014)
магнитный сепаратор для тонкого разделения жидкостно-дисперсных систем -  патент 2513446 (20.04.2014)

Класс B03B7/00 Комбинированные способы (сочетание мокрых и прочих способов) и устройства для разделения материалов, например для обогащения руд или отходов

Патенты РФ в классе B03B7/00:
способ определения золотоносности горных пород -  патент 2526959 (27.08.2014)
способ комплексной переработки мартит-гидрогематитовой руды -  патент 2521380 (27.06.2014)
способ обогащения эвдиалитовых руд -  патент 2515196 (10.05.2014)
способ обогащения руд цветных металлов -  патент 2514351 (27.04.2014)
способ подготовки к обогащению труднообогатимых углей -  патент 2514248 (27.04.2014)
машина для сухой оттирки -  патент 2514054 (27.04.2014)
способ переработки радиоэлектронного скрапа -  патент 2509606 (20.03.2014)
обогатительный модуль для комбинированной переработки многолетнемерзлых хвостов от обогащения вкрапленных медно-никелевых руд норильских месторождений -  патент 2504437 (20.01.2014)
установка для обогащения угольного шлама в спиральных сепараторах (варианты) -  патент 2498860 (20.11.2013)
способ переработки отходов калийного производства -  патент 2497961 (10.11.2013)


Наверх