способ переработки нефелиновых руд

Формула изобретения

Способ переработки нефелиновых руд, включающий подготовку нефелиново-известняково-содовой шихты, ее спекание и последующие выщелачивание, обескремнивание и карбонизацию алюминатного раствора для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия, отличающийся тем, что при подготовке нефелиново-известняково-содовой шихты в нее добавляют промпродукт производства фтористого алюминия, содержащий смесь ангидрита с гипсом, в количестве 0,15-0,41 мас.% от массы шихты.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к гидрохимическим процессам переработки нефелиновых руд методом спекания.

Известен способ переработки нефелиновых руд, основанный на спекании нефелиново-известняковой шихты с последующим выщелачиванием оборотными растворами с получением глинозема, содопродуктов и портландцемента (Лайнер А. И. , Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производство глинозема. - М.: Металлургия, 1978. - С. 184-190).

Недостатком этого способа является отсутствие регулярности в получении товарного продукта сульфата калия.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки нефелиновых руд, включающий подготовку нефелиново-известково-содовой шихты, ее спекание и последующие операции выщелачивания, обескремнивания и карбонизации для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия (Абрамов В.Я., Алексеев А.И., Бадальянц Х.А. Комплексная переработка нефелино-апатитового сырья. - М.: Металлургия, 1990. С. 37-42).

Недостатком этого способа является неустойчивость показателей концентрации сульфатов в нефелиново-известняково-содовой шихте и сульфата калия в исходном содовом растворе и, как следствие этого, низкие показатели выпуска товарного продукта-сульфата калия. Причина этого заключается в частых колебаниях содержания серы в известняке, нефелиновой руде и топливе.

Задачей изобретения является стабилизация содержания сульфата калия в исходном содовом растворе.

Поставленная задача достигается способом переработки нефелиновых руд, включающим подготовку нефелиново -известняково-содовой шихты, ее спекание, последующее выщелачивание, обескремнивание карбонизацию алюминатного раствора для получения глинозема, содопродуктов и сульфата калия. При подготовке нефелиново-известняково-содовой шихты добавляют промпродукт производства фтористого алюминия, содержащий смесь ангидрита с гипсом, в количестве 0,15-0,41 мас.% от массы шихты.

Заявленный способ в отличие от известных способов и от способа, принятого за прототип, обладает наличием новых отличительных признаков.

Отличительной особенностью предлагаемого способа является введение новой сульфатсодержащей добавки - ангидрита с гипсом, за счет чего достигается сокращение расхода известняка и увеличение выпуска ценного компонента - сульфата калия. Необходимость дополнительного ввода сульфатной добавки в шихту обусловлена недостатком оксида серы SO₃ в растворах содового производства. Колебание содержания оксида серы в глиноземной шихте обусловлено изменениями содержания соединений серы в сырьевых компонентах (нефелиновая руда, известняк) и в топливе (уголь, мазут). При пониженном содержании серы в этих компонентах в шихте и топливе в пересчете на SO₃ снижается выпуск сульфата калия. Для увеличения выпуска сульфата калия и одновременно снижения расхода известняка предлагается вводить сульфатсодержащую добавку - смесь ангидрита с гипсом. Данная добавка является побочным продуктом производства фтористого алюминия, который на 90-95% состоит из сульфата кальция. Химический и минералогический составы вводимой добавки промпродукта производства фтористого алюминия ОАО "Ачинский глиноземный комбинат" приведены в табл. 1 и 2.

Для обеспечения оптимального количества оксида серы SO₃ в шихте в нее вводится смесь ангидрита с гипсом в количестве 0,15-0,41 мас.%. Сульфатсодержащую добавку вводят в узел дробления известняка следующим образом: разрыхленную добавку - ангидрит с гипсом направляют в дробильное отделение известняка для совместного дробления с известняком. Соотношение вводимой добавки к известняку изменяется в пределах заявляемых параметров и может составлять от 1:369 до 1:132. В дальнейшем при спекании глиноземной шихты вводимая сульфатсодержащая добавка участвует в процессе минералообразования, изменяет фазовые состояния отдельных компонентов шихты и способствует переводу оксида серы в щелочные сульфаты калия и натрия. Сульфаты калия и натрия являются очень устойчивыми соединениями при температуре до 1500^oС. Сульфат кальция в окислительной среде в пределах температур 700-1500^oС разлагается на СаО и SO₃ с образованием двухкальциевого силиката (2CaOSiO₂) и щелочных сульфатов. Основное количество оксидов серы в процессе спекания связывается в щелочные сульфаты. Степень разложения сульфата кальция зависит от температуры и достигает максимума при температуре 1030-1180^oС. Сульфат кальция как основной компонент ангидрита с гипсом, участвуя в процессе минералообразования, ускоряет его, при этом образуется двухкальциевый силикат, а оксид серы вступает в реакцию со щелочами, образуя сульфаты щелочных металлов калия и натрия, устойчивые до температуры 1500^oС. Ангидрит с гипсом, разлагаясь в процессе спекания шихты, обеспечивает связывание оксидов щелочных металлов в сульфаты и способствует более высокому извлечению сульфата калия из содовых растворов. Одновременно с этим достигается снижение расхода известняка при приготовлении глиноземной шихты.

Предлагаемый способ опробован в лабораторном и опытно-промышленном масштабах при переработке нефелиновых руд Кияшалтырского месторождения на ОАО "Ачинский глиноземный комбинат". При проведении промышленных испытаний в нефелиново-известняково-содовую шихту добавляли пропродукт производства фтористого алюминия, содержащий смесь ангидрита с гипсом, после чего проводили спекание шихты во вращающихся печах, а полученный спек выщелачивали в цехе гидрохимии для получения алюминатного раствора. Алюминатный раствор после обескремнивания и карбонизации подавали в цех кальцинации для получения глинозема. Содопоташный раствор направляли в содовое производство, где из него получали сульфат калия, кальцинированную соду и поташ. По результатам промышленных испытаний получены данные о повышении выпуска сульфата калия за счет роста концентрации K₂SO₄ в содовом растворе, обусловленного вводом добавки ангидрида в шихту. Средний прирост выхода сульфата калия от увеличения содержания ангидрида в составе шихты на 0,18% составляет 16,1 тонн в сутки, или 5887,45 тонн в год. Таким образом, ввод добавки в смеси ангидрида с гипсом в количестве от 0,15 до 0,41 мас.% в шихту позволит увеличить выпуск сульфата калия на 4906-13410 тонн в год.

Данные технологических показателей, полученные при переработке нефелиновой руды, подтверждающие увеличение выпуска сульфата калия и снижение расхода известняка, приведены в табл. 3.

Исследованиями установлено, что ввод добавки ангидрита с гипсом в шихту менее 0,15 мас.% не приводят к значительному повышению выпуска сульфата калия и сокращению расхода известняка. Повышение же дозировки вводимой добавки более 0,41 мас.% хотя и позволяет обеспечить снижение расхода известняка, но усложняет технологический процесс производства содопродуктов, что экономически мало оправдано. В связи с этим нами выбрана оптимальная дозировка в шихту добавки ангидрита с гипсом от 0,15 до 0,41 мас.%.

Предлагаемый способ позволяет стабилизировать содержание сульфата калия в исходном содовом растворе и вследствие этого увеличить выпуск ценного продукта - сульфата калия на 4900-13400 тонн/год, снизить расход известняка на 13000-35000 тонн в год и обеспечить экономический эффект в сумме не менее 22 млн рублей по сравнению со способом, принятым за прототип.

Одновременно при этом обеспечивается достижение экологического эффекта за счет вовлечения в глиноземное производство складированного отхода завода фтористого алюминия и снижения вредного воздействия на окружающую среду.