CC BY
68
ДОКЛАДЫ АКАДЕМИИ НАУК РЕСПУБЛИКИ ТАДЖИКИСТАН _2013, том 56, №2_
МЕТАЛЛУРГИЯ
УДК 669.054:669.071
П.Т.Салимова, Б.С.Азизов, Дж.Р.Рузиев, Х.Э.Бобоев, член-корреспондент АН Республики Таджикистан Х.Сафиев
ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ ГЛИНОЗЁМА ИЗ МУСКОВИТОВЫХ РУД МЕСТОРОЖДЕНИЯ «КУРГОВАД»
Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт металлургии»
ГУП «ТАлКо»
В работе приведены результаты исследований по влиянию различных факторов на процесс получения глинозёма из мусковитовых руд месторождения «Курговад». Найдены оптимальные параметры технологических переделов и на их основе разработана принципиальная технологическая схема осуществления спекательного способа производства глинозёма.
Ключевые слова: производство глинозёма - местное сырьё - высококремнистые глинозёмсодержа-щие руды - мусковит - спекательный способ.
Разведанные мировые запасы бокситов - высококачественного сырья для получения глинозёма, могут обеспечить существующие объёмы его производства ещё на сотни лет [1]. Однако сложившаяся на мировом рынке монополизация производства глинозёма транснациональными компаниями и их диктат цен вынуждают ГУП «ТАлКо» вести целенаправленный поиск путей обеспечения сырьевой безопасности, даже если эти пути не столь привлекательны для других стран, а качество сырья и способы его переработки не столь совершенны и технологичны.
На территории Таджикистана имеются значительные запасы алюмосодержащих руд (нефелиновые сиениты, мусковит-ставролитовые сланцы, каолиновые глины и др.), которые из-за сравнительно низкого содержания в них глинозёма и высокого - кремнезёма, а также отсутствия соответствующей эффективной комплексной технологии их переработки, не нашли широкого применения в мировом производстве глинозёма [2-5]. Традиционно высококремнистые алюмосодержащие руды перерабатывают спекательным способом, который состоит из следующих основных технологических переделов:
- спекание шихты;
- выщелачивание спека и разделение пульпы;
- обескремнивание и карбонизация алюминатного раствора;
- отделение, сушка и прокалка гидроксида алюминия.
Вначале был проведён цикл исследований по влиянию различных факторов на осуществление этих переделов при получении глинозёма из мусковитовых руд месторождения «Курговад».
Адрес для корреспонденции: Сафиев Хайдар. 734003, Республика Таджикистан, г. Душанбе, ул. Х.Хакимзаде, 17, Государственное учреждение «Научно-исследовательский институт металлургии» ГУП «ТАлКо». E-mail: [email protected], [email protected].
В табл. 1 приведён химический состав мусковитовых руд месторождения «Курговад», известняка месторождения «Зидди» и кальцинированной соды, используемых в этих целях.
Таблица 1
Химический состав исходного сырья для получения глинозёма
Исходное сырье Содержание основных компонентов, мас.%
8Ю2 АЬ03 Ре203 Са0 Мя0 №20 К20 тю2 №2С03 П.П.П.
Мусковитовая руда 56.30 27.50 7.70 1.70 1.64 1.52 4.60 1.45 - 1.35
Известняк 3.60 0.88 0.62 50.50 2.65 - - - - 41.14
Кальцинированная сода - - 0.003 - - 0.05 - - 98.00 1.50
Зависимость степени извлечения А12О3 от температуры и продолжительности процесса была исследована при стехиометрическом соотношении компонентов в составе шихты. При этом, как видно из рис. 1, максимальный выход А12О3 (82.5%) достигается при следующих условиях: температуре 1300°С и продолжительности спекания 90 мин.
Рис. 1. Зависимость степени извлечения А1203 от тем- Рис.2. Зависимость степени извлечения А1203 от пературы (1) и продолжительности спекания (2) при массовой доли мусковитовой руды (1), известняка стехиометрическом соотношении компонентов в шихте. (2) и кальцинированной соды (3) в составе шихты.
Образование плато на кривой зависимости степени извлечения А1203 от продолжительности спекания объясняется тем, что при увеличении времени спекания алюмосодержащая часть шихты превращается в трудноизвлекаемое соединение щелочной формы.
Исследование зависимости степени извлечения А1203 от состава шихты при этих условиях (рис.2) показало, что максимальная степень извлечения (84%) достигается при следующем соотношении исходных материалов в шихте:
т,мусковита ШСаСОъ : ШМа2СОъ = 03 : 06 : 01
^еки, полученные при оптимальных условиях из мусковитовых руд, дробились до размера частиц 0.1-0.5 мм и подвергались выщелачиванию раствором NaOH с концентрацией 100 г/л. При выщелачивании спеков возможно протекание следующих реакций по уравнениям:
Na2O•Аl2Oз•SiO2 + 2NaOH = Na2O•Аl2Oз + Na2SiOз+H2O (1)
CaO•Аl2Oз•2SiO2 + 2NaOH = CaO•Аl2Oз•SiO2 + Na2SiOз + H2O (2)
Са0•Fe0•2Si02 + 2NaOH = CaO•FeO•SiO2 + Na2SiOз + H2O. (3)
Степень извлечения глинозёма по реакции (1) зависит от ряда факторов: химического состава и свойств спека, режима выщелачивания и аппаратурного оформления технологической схемы.
Рис.3. Зависимость степени извлечения Al2O3 из спека от температуры (1) и продолжительности выщелачивания (2).
Рис.4. Зависимость степени извлечения Al2O3 из спека от концентрации раствора NaOH (1) и соотношения Т:Ж (2).
Исследование влияния температуры процесса выщелачивания спека, полученного из мусковитовых руд, на степень извлечения глинозёма (рис.3) показало, что при повышении температуры степень извлечения плавно возрастает и достигает максимального значения (82.5%) при 80°С. Увеличение продолжительности выщелачивания спека при данной температуре до 40 мин приводит к незначительному росту степени извлечения глинозёма (83.6%). Дальнейшее повышение температуры и увеличение продолжительности на величину степени извлечения глинозема практически не влияет.
Исследование влияния концентрации раствора гидроксида натрия на степень извлечения глинозёма при t = 80°С и т = 40 мин показало, что с ростом концентрации щёлочи степень извлечения глинозёма плавно возрастает и достигает максимального значения (86.9%) при концентрации NaOH, равной 100 г/л. Исследование зависимости степени извлечения глинозёма, при этих же условиях, от соотношения Т:Ж показало наличие аналогичного плавного роста с достижением максимума извлечения (87.1%) при Т:Ж=1:4 (рис.4).
На основе проведённых исследований была разработана принципиальная технологическая схема получения глинозёма из мусковитовых руд месторождения «Курговад», которая представлена на рис.5.
На производство алюминия
Рис.5. Принципиальная технологическая схема получения глинозёма из мусковитовых руд
спекательным способом.
Согласно схеме, шихту, состоящую из мусковита Курговадского месторождения, кальцинированной соды и известняка месторождения «Зидди», после измельчения сырья, до размера частиц менее 0.5 мм, и смешивания, спекают в печи при температуре 1250-1300°С в течение 90 мин. Полученный спек, содержащий алюминат натрия, направляют на выщелачивание после измельчения до размера частиц 1.0 мм.
Выщелачивание спека в непрерывном процессе ведут маточным оборотным щелочным раствором, при этом для первоначального цикла употребляют раствор свежего едкого натрия с концен-
трацией 80-100 г/л. При выщелачивании спека в раствор переходят алюминат натрия и некоторое количество кремнезёма.
Оптимальные условия выщелачивания таковы: температура - 80°С, продолжительность - 40 мин, соотношение - Ж:Т = 4:1.
После выщелачивания пульпу направляют на сгущение и фильтрацию. Осадок, содержащий кальций-железо-алюминиевый силикат, промывают водой и направляют на производство строительных материалов, а алюминатный раствор с целью обескремнивания нагревают до температуры 70...80°С и выдерживают в течение 2-3 ч. В результате выпадения в осадок гидроалюмосиликата натрия (ГАСН) содержание кремнезёма в растворе снижалось до 0.2 г/л.
Выпавший в осадок ГАСН отделяют фильтрованием и направляют на производство строительных материалов, а алюминатный раствор - на процесс карбонизации.
Для осаждения гидроксида алюминия через алюминатный раствор барботируют смесь газов, содержащую СО2. После сгущения и фильтрации осадок поступает на обезвоживание при температуре 600°С в течение 60 мин. Содовый раствор каустифицируют путём обработки известью и возвращают в процесс выщелачивания. Полученный глинозём используют в качестве сырья в производстве алюминия.
Поступило 27.12.2012 г.
ЛИТЕРАТУРА
1. Прокопов И.В. - Цветные металлы, 2002, №2.
2. Сафиев Х.С., Физико-химические основы комплексной переработки низкокачественного алюми-нийсодержащего сырья: Автореф. дисс.д.х.н. - Душанбе, 1997.
3. Мирсаидов У.М., Сафиев Х.С., Исматдинов М., Назаров Ш.Б. - Изв. АН РТ. Отд. физ.-мат., хим. и геол. н., 1999, №1, с.74-77.
4. Мирзоев Б., Сафиев Х., Запольский А.К. и др. Способ переработки низкокачественного глинозём-содержащего сырья. - А.с. 1668300(СССР). / - Опубл. в Б.И., 1991, №29.
5. Райзман В.Л. Комбинированные способы переработки низкокачественного алюминиевого сырья. - Алма-Ата: Наука, 1988, 256 с.
П.Т.Салимова, Б.С.Азизов, Ч,.Р.Рузиев, Х.Э.Бобоев, ^.Сафиев ТАЭДИЦОТ ВА ТАХИЯИ ТЕХНОЛОГИЯИ ИСТЕ^СОЛИ ГИЛХОК АЗ МАЪДАЩОИ МУСКОВИТДОРИ КОНИ «КУРГОВАД»
Муассисаи давлатии «Пажу^ишго^и илмию тащицотии металлургия»-и КВД «Ширкати Алюминийи Тоцик»
Дар маводи мазкур натичахои тахкикоти таъсири омилхои мухталиф ба раванди хосил намудани гилхок аз маъданхои мусковитдори кони «Курговад» оварда шудаанд. Дар асосии параметрхои муайянгаштаи оптималии коркардхои технолога, схемаи принсипиалии технологии истех,соли гилхок бо усули пазиш тахия шудааст.
Калима^ои калиди: истеусоли гилхок - ашёи хоми мауалли - мусковит - маъдащои гилхокдори серсиликат - усули пазиш.
P.T.Salimova, B.S.Azizov, D.R.Ruziev, H.E.Boboev, H.Safiev THE RESERCH AND CREATION OF TECHNOLOGY OF THE OBTAINING ALUMINA FROM MUSCOVITES ORE OF THE DEPOSIT «KURGOVAD»
State Enterprise «Research Institute of Metallurgy» SUE "TALCO" The paper presents the results of studies on the influence of various factors on the obtaining of alumina from muscovites ore of the deposit «Kurgovad». Were defined optimal parameters of the technological conversion and on their basis the principal technology scheme of the production alumina by the caked method was created.
Key words: production of alumina - local raw materials - highsilikon alumina containing ore - muscovite -caked way.
