Научная статья на тему 'Физико-химические основы довыщелачивания красных шламов глиноземного производства'

Физико-химические основы довыщелачивания красных шламов глиноземного производства Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
182
41
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КРАСНЫЕ ШЛАМЫ / RED MUD / ПЕРЕРАБОТКА / PROCESSING / ДОВЫЩЕЛАЧИВАНИЕ / ОКСИД КАЛЬЦИЯ / CALCIUM OXIDE / LEACHING

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Бибанаева Светлана Александровна, Пасечник Лилия Александровна, Скачков Владимир Михайлович, Сабирзянов Наиль Аделевич, Лебедева Эльвира Михайловна

Приведены результаты экспериментального изучения влияния кальцийсодержащих реагентов на процесс довыщелачивания красных шламов, полученных из бокситов Тиманского месторождения по параллельному способу Байер-спекание. Методами РФА и ЭДРА определен фазовый состав продуктов взаимодействия.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по наукам о Земле и смежным экологическим наукам , автор научной работы — Бибанаева Светлана Александровна, Пасечник Лилия Александровна, Скачков Владимир Михайлович, Сабирзянов Наиль Аделевич, Лебедева Эльвира Михайловна

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Физико-химические основы довыщелачивания красных шламов глиноземного производства»

Анализ полученных результатов показывает, что при сжигании как антрацита, так и угля Беловского разреза более интенсивные процессы горения идут в пробах углей, подвергнутых дополнительной обработке путем дезинтегрирования и кавитирования. Наилучшие результаты отмечаются при горении кавитированного угля Беловского разреза, имеющего повышенное содержание мелких частиц. При кавитационной обработке исходного угля в золоотходах образуется большое количество мелких шарообразных легких пузырьков, что является характерным отличием золы от сжигания ВУТ и делает ее особенно ценной при использовании в качестве микронаполнителя в легких бетонах.

Таким образом, с помощью методов рудной микроскопии можно с большой степенью достоверности определять рациональную технологию подготовки сырья и прогнозировать свойства полученных материалов.

Литература

1. Производство и использование водоугольного топлива / В. Е. Зайденварг и др. М.: Изд-во академии горных наук, 2001. 176 с.

2. Использование механоактивированных углей микропомола в энергетике / А. П. Бурдуков и др. // Ползуновский вестник. 2010. № 1. С. 93-98.

3. Пат. 2346733 Рос. Федерация, МПК В 01 F 3/12, В 01 F 11/00 (2006.01). Генератор кавитации / Мальцев Л. И., Петрова И. А., Самахов А. А., Парфенов А. Н. № 2007130043/28; заявл. 06.08.2007; опубл. 20.02.2009, Бюл. № 5.

4. Гинзбрук А. И. Методы минералогических исследований: справочник / под ред. А. И. Гинзбрука. М.: Недра, 1985. 480 с.

5. Диагностические свойства рудных минералов / С. А. Юшко и др. М.: Недра, 1975. 285 с.

6. Нерадовский Ю. Н. Рудная минераграфия: уч. пособие. Мурманск: МГТУ, 2009. 84 с.

Сведения об авторах Белогурова Татьяна Павловна

кандидат технических наук, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия Ье^_р@Лету.ко^с. net. га Нерадовский Юрий Николаевич

кандидат технических наук, Геологический институт ФИЦ КНЦ РАН, г. Апатиты, Россия nerad@geoksc. apatity.ru Миханошина Ирина Анатольевна

инженер, Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ КНЦ РАН,

г. Апатиты, Россия

mihan_ia@chemy.kolasc.net.ru

Belogurova Tatyana Pavlovna

PhD (Engineering), I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia bеlog_tp@chemy.kolasc. net. ru Neradovsky Yuri Nikolaevich

PhD (Engineering), Geological Institute of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences",

Apatity, Russia

nerad@geoksc.apatity.ru

Mikhanoshina Irina Anatolyevna

Ingineer,I. V. Tananaev Institute of Chemistry and Technology of Rare Elements and Mineral Raw Materials of the Federal Research Centre "Kola Science Centre of the Russian Academy of Sciences", Apatity, Russia mihan_ia@chemy.kolasc.net.ru

РСН: 10.25702/КБС.2307-5252.2018.9.1.818-821 УДК 669.712/546.161

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ДОВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ КРАСНЫХ ШЛАМОВ ГЛИНОЗЕМНОГО ПРОИЗВОДСТВА

С. А. Бибанаева1, Л. А. Пасечник1, В. М. Скачков1, Н. А. Сабирзянов1, Э. М. Лебедева1, В. Н. Корюков2

1 ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия

2 Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина, г. Екатеринбург, Россия

Аннотация

Приведены результаты экспериментального изучения влияния кальцийсодержащих реагентов на процесс довыщелачивания красных шламов, полученных из бокситов Тиманского месторождения по параллельному способу Байер-спекание. Методами РФА и ЭДРА определен фазовый состав продуктов взаимодействия. Ключевые слова:

красные шламы, переработка, довыщелачивание, оксид кальция.

PHYSICO-CHEMICAL FUNDAMENTALS OF LEACHING OF RED MUD OF ALUMINOUS PRODUCTION

S. А. Bibanaeva1, L. A. Pasechnik1, V. M. Skachkov1, N. А. Sabirzyanov1, E. M. Lebedeva1, V. N. Koryukov2

1 Federal State Government-Financed Research Institution Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia

2 Ural Federal University Named after the First President of Russia B. N. Yeltsin, Yekaterinburg, Russia Abstract

The results of the experimental study of the effect of calcium-containing reagents on the additional leaching of red muds obtained from Timan bauxites by a parallel of Bayer sintering method, are presented. The phase composition of interaction products is determined by X-ray diffraction and energy-dispersive X-ray analysis. Keywords:

red mud, processing, leaching, calcium oxide.

За время многолетней эксплуатации глиноземного цеха Уральского алюминиевого завода построено три шламохранилища, в которых накоплено более 63 млн т красных шламов. Шламоотвал 1 занимает площадь 80 га, он полностью рекультивирован, покрыт слоем плодородной почвы толщиной не менее 0,5 м и засеян травой. Шламоотвал 2 состоит из двух карт общей площадью 190 га. Карта 1 — 90 га полностью отработана, шлам намыт до отметки 26 м. Начата рекультивация карты: шлам покрывают строительным мусором, вскрышными породами щебеночного карьера, шламом очистных сооружений бытовой канализации и почвой со строительства шламоотвала. Шламоотвал 3 — планируемая площадь 247 га, планируется заполнить за 30-35 лет. Примерно подобная же картина и на Богословском алюминиевом заводе: шламохранилища занимают площадь более 400 га, накоплено в них более 40 млн т красных шламов. Шламохранилища, как мины замедленного действия, таят в себе постоянную экологическую угрозу. Они аккумулируют дождевые стоки, постоянно есть опасность проникновения ядовитых стоков в окружающую среду. Поэтому от службы эксплуатации требуется постоянный контроль за состоянием шламовых полей и обеспечение баланса шламохранилищ по воде и шламу. Поля занимают огромные площади, сотни гектаров земли, которые нередко превосходят площади заводов, а затраты на строительство каждого шламохранилища исчисляются десятками миллионов рублей. И пока экологи подсчитывают урон, наносимый шламовыми полями окружающей среде, ученые пытаются найти способ утилизации красных шламов, так как эти отходы представляют собой огромный источник многих ценных компонентов, они содержат в своем составе железо (до 40 %), алюминий (до 16 %), а также кальций, кремний, титан, цирконий, ниобий, галлий, скандий, иттрий и даже золото [1].

В работе представлены результаты исследования по изучению влияния кальцийсодержащих добавок на степень извлечения алюминия в раствор при автоклавном выщелачивании красных шламов глиноземного производства. Для эксперимента применяли красный шлам, полученный из бокситов Тиманского месторождения, оборотный раствор, в качестве кальцийсодержащих добавок использовали известь марки «ч. д. а» [2] и поверхностно-карбонизированную известь (ПКИ) [3] в количестве 3 мас. %. Ранее проведены исследования по изучению влияния добавки ПКИ на показатели процесса автоклавного выщелачивания бокситов [4]. Показано, что использование ПКИ в качестве активной добавки позволяет увеличить степень выщелачивания глинозема в раствор и увеличить кремневый модуль алюминатного раствора.

Эксперименты проводились в лабораторном автоклаве серии 4560 компании "Parr" при температуре 250 °С в течение 2 ч. Полученные продукты взаимодействия исследовались различными физико-химическими методами.

По результатам РФА установлено различие фазовых составов полученных твердых осадков (рис.). Основная фаза твердых осадков представлена гематитом. В осадках с добавлением извести марки «ч. д. а.» содержание гидроалюмосиликатов натрия (ГАСН) значительно превышает его содержание в осадках с использованием ПКИ. Тогда как в осадках с добавлением ПКИ преобладают кальциевые гидроалюмосиликаты, что является положительным моментом, снижая потери натрия из раствора с твердым осадком шлама.

РФА твердого осадка после довыщелачивания красных шламов с различными активирующими добавками: а — с добавкой ПКИ; Ь — с добавкой извести марки «ч. д. а.». Фазы: 1 — Fe2Oз; 2 — CaзAl2(SiO4)(OH)8;

3 — Na2Al2Si2O8•0,5H2O; 4 — Ca(OH)2

В алюминатных растворах контролировали содержание алюминия и натрия. Установлено, что в растворах с добавление ПКИ содержание алюминия значительно выше. В целом показано положительное влияние ПКИ на процесс довыщелачивания красных шламов. Установлено, что в зависимости от условий получения и вида активизирующей добавки получаемые красные шламы глиноземного производства существенно изменяют свой химический и фазовый состав.

Прием использования поверхностно-карбонизированной извести в качестве интенсифицирующей добавки в процессе автоклавного довыщелачивания красных шламов позволяет увеличить степень выщелачивания глинозема в раствор и является перспективной для промышленного применения, так как позволит проводить более полное использование техногенных ресурсов. Кроме того, такие исследования позволяют расширить представление о физикохимии направленного фазообразования в многокомпонентных гетерогенных оксидно-гидроксидных системах.

Работа выполнена в соответствии с государственным заданием и планами НИР ИХТТ УрО РАН (№ ЛАЛА-А16-116122810213-2).

Литература

1. Сабирзянов Н. А., Яценко С. П. Гидрохимические способы комплексной переработки боксита. Екатеринбург: ИХТТ УрО РАН, 2006. 384 с.

2. Реактивы. Кальция оксид. Технические условия: ГОСТ 8677-76. Взамен ГОСТ 8677-66; введ. 30.06.1977.

3. Пат. 2287496 Рос. Федерация, МПК С04В2/10, F27B21/00. Способ получения извести и установка для его осуществления / Уфимцев В. М.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Уральский государственный технический университет — УПИ. № 2005112824/03; заявл. 27.04.2005; опубл. 20.11.2006, Бюл. №32. 10 с.

4. Технология получения извести и использование ее при производстве глинозема / С. А. Бибанаева и др. // Естественные и технические науки. 2014. № 5 (73). С. 164-170.

Сведения об авторах

Бибанаева Светлана Александровна

научный сотрудник, ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия

bibanaeva@mail.ru.

Пасечник Лилия Александровна

кандидат химических наук, ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия

pasechnik@ihim.uran.ru

Скачков Владимир Михайлович

кандидат химических наук, ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия

vms@weburg.me

Сабирзянов Наиль Аделевич

доктор технических наук, ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия

sabirzyanov@ihim.uran.ru

Лебедева Эльвира Михайловна

ведущий инженер, ФГБУН Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН, г. Екатеринбург, Россия bibanaeva@mail.ru

Корюков Владимир Николаевич

кандидат технических наук, доцент, Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б. Н. Ельцина,

г. Екатеринбург, Россия

bibanaeva@mail.ru

Bibanaeva Svetlana Aleksandrovna

Researcher, Federal State Government-Financed Research Institution Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS,

Yekaterinburg, Russia

bibanaeva@mail.ru

Pasechnik Liliya Aleksandrovna

PhD (Chemistry), Federal State Government-Financed Research Institution Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia pasechnik@ihim.uran.ru Skachkov Vladimir Mikhailovich

PhD (Chemistry), Federal State Government-Financed Research Institution Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch

of the RAS, Yekaterinburg, Russia

vms@weburg.me

Sabirzyanov Nail Adelebich

Dr. Sc. (Engineering), Federal State Government-Financed Research Institution Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch of the RAS, Yekaterinburg, Russia sabirzyanov@ihim.uran.ru Lebedeva Elvira Mikhailovna

Leading Engineer, Federal State Government-Financed Research Institution Institute of Solid State Chemistry of the Ural Branch

of the RAS, Yekaterinburg, Russia

bibanaeva@mail.ru

Koryukov Vladimir Nikolaevich

PhD (Engineering), Associate Professor, Ural Federal University Named after the First President of Russia B. N. Yeltsin,

Yekaterinburg, Russia

bibanaeva@mail.ru

DOI: 10.25702/KSC.2307-5252.2018.9.1.821 -824 УДК 622.7

ХВОСТЫ ОБОГАЩЕНИЯ МЕДНО-НИКЕЛЕВЫХ РУД АО «КОЛЬСКАЯ ГМК» И ВОЗМОЖНЫЕ ПУТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Ю. Л. Денисова, А. В. Светлов

Институт проблем промышленной экологии Севера — обособленное подразделение ФГБУН ФИЦ «Кольский научный центр РАН», г. Апатиты, Россия

Аннотация

Рассмотрены проблемы складирования, хранения, опасности для окружающей среды и возможные пути использования медно-никелевых хвостов обогащения подразделения АО «Кольская горно-металлургическая компания» (Кольская ГМК) в г. Заполярный. Ключевые слова:

медно-никелевые хвосты обогащения, флотация, грануляция, кучное выщелачивание, геохимические барьеры.

COPPER-NICKEL ORE DRESSING TAILINGS OF KOLSKAYA MMC, JSC AND POSSIBLE USING WAYS Yu. L. Denisova, A. V. Svetlov

Institute of North Industrial Ecology Problems — Subdivision of the Federal Research Centre "Kola Science Center of the RAS", Apatity, Russia

Abstract

The problems of storing, keeping, environmental hazards and possible ways of using copper-nickel ore dressing tailings of Kolskaya Mining and Metallurgical Company, JSC (Kola MMC) in town of Zapolyarny, have been considered. Keywords:

copper-nickel ore dressing tailings, flotation, granulation, heap leaching, geochemical barriers.

Экологическая опасность хвостов обогащения сульфидных руд заключается в загрязнении окружающей среды за счет фильтрации поровых растворов через тело дамбы и дно хвостохранилища. Также стоит отметить и

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.