Способ приготовления глиноземсодержащей шихты для получения глинозема спеканием

 

Способ приготовления глиноземсодержащей шихты для получения глинозема спеканием, включающий измельчение глиноземсодержащего сырья с оборотным содовым раствором, смешение его с дробленым известняком, их совместное измельчение до получения фракции класса 0,08 мм, отличающийся тем, что, с целью повышения качества шихты за счет снижения грубых фракций в ней, общее время измельчения компонентов шихты определяют по формуле t_г= t_и·K_и(1,33-0,33α), где t_г - общее время измельчения единицы веса глиноземсодержащего сырья; t_и - время измельчения единицы веса известняка до заданной крупности; К_и - отношение удельных производительностей лабораторной мельницы на известняке и на глиноземсодержащем сырье при измельчении до заданной крупности; α - отношение содержания глиноземсодержащего сырья в классе +0,08 мм готовой шихты к содержанию этого сырья в общей шихте; 1,33 и 0,33 - эмпирические коэффициенты, время измельчения глиноземсодержащего сырья с оборотным содовым раствором составляет 0,43 - 0,80 от общего времени измельчения единицы веса глиноземсодержащего сырья и совместное измельчение компонентов ведут до отношения содержания глиноземсодержащего сырья в классе +0,08 мм к содержанию его в шихте 1,0 - 0,1.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в производстве глинозема спеканием. Известен способ приготовления глиноземсодержащей шихты, включающей смешение дробленого глиноземсодержащего сырья с оборотным содовым раствором в соотношении, обеспечивающем получение пульпы с влажностью 30 38% измельчение пульпы, смешение ее с дробленым известняком и оборотным раствором в соотношении, обеспечивающем получение пульпы с влажностью 27 31% и известковым модулем 1,96 2,04, и измельчение совместно до требуемого гранулометрического состава [I] Недостатком этого способа является то, что крупные классы приготовленной шихты оказываются обогащенными более твердым компонентом (глиноземсодержащим сырьем), более мягкий компонент (известняк) переходит в мелкие классы, что при дальнейшей переработке затрудняет прохождение твердофазных реакций в классах крупности шихты и снижает качество конечного продукта, вызывая низкое извлечение глинозема из сырья. Наиболее близким по технологической сущности и достигаемой цели к изобретению является способ приготовления глиноземсодержащей шихты для получения глинозема спеканием, включающий измельчение глиноземсодержащего сырья с оборотным содовым раствором, смешение его с дробленым известняком, их совместное измельчение до получения фракций класса 0,08 мм [2] Недостатком известного способа является низкое качество шихты за счет высокого содержания грубых фракций (содержание класса +0,08 мм в готовой шихте составляет 9,2% ) в нефелине 10,7% а в известняке 8,0% что позволяет извлечь глинозем из спека при технологическом выщелачивании на 79,5%
Цель изобретения повышение качества шихты за счет снижения грубых фракций в ней. Поставленная цель достигается способом приготовления глиноземсодержащей шихты для получения глинозема спеканием, включающий измельчение глиноземсодержащего сырья с оборотным содовым раствором, смешение его с дробленым известняком, их совместное измельчение до получения фракций класса 0,08 мм, где, согласно изобретению общее время измельченных компонентов шихты определяют по формуле:

где t_г общее время измельчения единицы веса глиноземсодержащего сырья;
t_и время измельчения единицы веса известняка до заданной крупности;
K_и отношение удельных производительностей лабораторной мельницы на известняке и на глиноземсодержащем сырье при измельчении до заданной крупности;
α отношение содержания глиноземсодержащего сырья, в классе +0,08 мм готовой шихты к содержанию сырья в общей шихте;
1,33 и 0,33 эмпирические коэффициенты. Время измельчения глиноземсодержащего сырья с оборотным содовым раствором составляет 0,43 0,80 от общего времени измельчения единицы веса глиноземсодержащего сырья и совместное измельчение компонентов ведут до отношения содержания глиноземсодержащего сырья в классе +0,08 мм к содержанию в шихте, равного 1,0 0,1. Необходимо отметить, что время измельчения единицы веса известняка t_и определяют из литературных источников (каталоги, справочники, монографии), в которых имеется техническая характеристика мельниц, используемых для измельчения известняка в цементной или глиноземной промышленности. Там приводится средняя производительность мельниц при помоле известняка средней прочности до заданной крупности в т/ч. Из этих данных определяется время измельчения единицы веса известняка в ч/т или в мин/т. Кроме того, τ_и можно определить по данным работы действующих предприятий, перерабатывающих аналогичные типы известняков. Коэффициент измельчаемости (K_изм) определяют путем постановки экспериментов по лабораторному изучению измельчаемости исследуемых сырьевых материалов. При этом определяют, например, удельную производительность лабораторной мельницы по готовому продукту (в т/м³ч или в кг/лч) при измельчении глиноземсодержащего сырья до заданной крупности (q₁) и удельную производительность мельницы при измельчении известняка до той же крупности (q₂). Беря отношение этих величин, определяют коэффициент измельчаемости K_изм q₂/q₁. Относительное содержание α есть отношение содержания глиноземсодержащего сырья в контрольном классе крупности к содержанию сырья в общей шихте. Если сырье недоизмельчено, то и в контрольном классе крупности сырье преобладает над известняком. При равномерном распределении компонентов по классам крупности шихты имеем a=1. Если сырье измельчено более тонко по сравнению с известняком, то a<1. Для улучшения качества шихты величина α необходимо поддерживать в пределах от 1 до 0,1. Лабораторные исследования показывают (табл. 1), что, если a больше 1,00, то извлечение глинозема и щелочей резко падает. С уменьшением a до 0,1 извлечение глинозема и щелочей из сырья увеличивается, и затем снова уменьшается. Это объясняется тем, что в шихте известняк по сравнению с глиноземсодержащим сырьем значительно загрублен. При этом не удается организовать хорошее смешение компонентов шихты. Кроме того, значительное переизмельчение глиноземсодержащего сырья приводит к протеканию вредных побочных реакций к пылевыносу из печей. В дальнейшем лабораторные данные были подтверждены результатами опытно-промышленных и промышленным испытаний(см. таблицу 1). Зная все три величины, входящие в правую часть вышеприведенной формулы, определяют необходимое время измельчения единицы веса глиноземсодержащего сырья (t₂) в общей схеме приготовления шихты. При этом отношение времени предварительного измельчения сырья к общему времени его измельчения должно быть в пределах 0,43 0,80. Результаты проведенных лабораторных исследований приведены в табл. 2. Выполненные исследования показывают (табл. 2), что, если это отношение будет меньше 0,43, то не удается получить высокого извлечения глинозема и щелочей при выщелачивании спека. Если же это отношение больше 0,8, то, хотя извлечение глинозема и щелочей находится на высоком уровне, то глиноземсодержащее сырье будет переизмельчено, что нерационально по следующим причинам. 1. Резко возрастают расходы энергии и материалов на сверхтонкое измельчение твердого компонента, которые не компенсируются выгодами от переработки тонкоизмельченной шихты в последующих пределах. 2. При спекании тонкоизмельченной шихты возможен значительный пылевынос слишком тонких фракций твердого компонента, что приводит к расшихтовке и снижению качества спека, снижает производительность печей спекания. 3. Также при спекании не удается получить спек с заданной пористостью, он становится плотным, легко оплавляется. Это значительно осложняет выщелачивание спека. Пример. Дробленое глиноземсодержащее сырье, например, нефелиновую руду, крупностью класса +20 мм в количестве 3,8% подают на измельчение в рудные мельницы. Туда же дозируют оборотный раствор, содержащий в среднем 60 г/л R₂O (где R K, Na). Глиноземсодержащее сырье с оборотным раствором измельчают в течение времени, равного 0,46 от общего времени, что в данном случае составляет 0,88 1,29 мин на тонну нефелиновой руды. В результате получают нефелиновую пульпу, содержащую фракцию +0,08 мм в количестве 12 18% и влажностью 29 30% Время измельчения определяется следующим образом. Экспериментальным путем определяют отношение измельчаемости известняка к измельчаемости глиноземсодержащего сырья (K_изм.) для данных конкретных материалов. Например, для сырьевых материалов известняка и нефелиновой руды, как установлено исследованиями, это отношение в среднем равно K_изм. 2,25 при измельчении до крупности 5 10% остатка на сите 0,08 мм. По литературным данным производительность мельницы 3,2·15 м при измельчении известняка средней прочности до крупности 8 10% остатка на сите 0,08 мм составляет 70 80 т/ч (среднем 75 т/ч). Отсюда время измельчения единицы веса известняка будет равно: τ_и 60 мин; 75 т 0,80 мин/т. Кроме того, τ_и можно определить по практическим данным предприятий, перерабатывающих аналогичное сырье. Например, время измельчения известняка до упомянутой крупности в среднем составляет τ_и 1,17 мин/т. Одновременное измельчение руды с известняком ведут до такой степени, при которой относительное содержание глиноземсодержащего сырья в контрольном классе крупности шихты будет меньше единицы, например, α 0,8. По этим данным определяют необходимое время измельчения единицы веса нефелиновой руды t₂ в схеме приготовления шихты по формуле:
τ_г= τ_и·K_изм.(1,33-0,33α)=0,8·2,25(1,33-0,33·0,8)=τ_г=1,92 мин/т при τ_и
или
τ_г=1,17·2,25(1,33-0,33·0,8)=2,8062=2,81 мин/т при τ_и=1,17. Время совместного измельчения нефелиновой руды с известняком будет равно:τ^c_г = τ_и·m, где m 0,565/0,435 1,3 отношение количества известняка к количеству нефелиновой руды в данной шихте. То есть τ^c_г=0,8·1,3= 1,04 или τ^c_г= 1,17·1,3=1,52 мин/т. Тогда время предварительного измельчения сырья определится:
τ^g_г^h=τ_г-τ^c_г=1,92-1,04=0,88 мин/т
или
τ^g_г^h=2,81-1,52=1,29 мин/т. Отношение времени предварительного измельчения руды к общему времени ее измельчения равно 0,46 (0,88:1,92 0,46 или 1,29:2,81 0,46). Полученную после предварительного измельчения в течение 0,88 1,29 мин/т, что составляет 0,46 от общего времени, нефелиновую пульпу смешивают с дробленным известняком и оборотным раствором в соотношении, обеспечивающем получение шихты с влажностью 27 31% и известковым модулем 1,96 2,04 и измельчают совместно в известняковых мельницах. Полученную нефелино-известняковую пульпу, содержащую фракцию +0,08 мм в количестве 8 - 12% и влажностью 30% измельчают в домольных мельницах до получения требуемого гранулометрического состава частиц класса +0,08 мм. Количество шихты, которое необходимо корректировать, не превышает 20 30% Эту шихту корректируют в коррекционных бассейнах. Время совместного измельчения нефелиновой руды с известняком составляет 1,04 1,52 мин/т нефелиновой руды. Общее время измельчения руды в схеме приготовления шихты составляет 1,92 2,81 мин/т. В результате в конечной шихте в контрольном классе крупности (+0,08) поддерживают относительное содержание нефелина α равным 0,8. В полученной шихте содержание класса +0,08 мм составляет 6,0% в нефелине 4,5% а известняке 7,3% Извлечение глинозема из спека при технологическом выщелачивании составил 80.6%
Предлагаемый способ по сравнению с известным имеет следующие преимущества:
улучшается качество шихты как по крупности измельчения, так и по распределению компонентов по классам крупности;
повышается извлечение полезных компонентов (глинозема и щелочи) из сырья при технологическом выщелачивании спека на 1 2%

Формула изобретения

Способ приготовления глиноземсодержащей шихты для получения глинозема спеканием, включающий измельчение глиноземсодержащего сырья с оборотным содовым раствором, смешение его с дробленым известняком, их совместное измельчение до получения фракции класса 0,08 мм, отличающийся тем, что, с целью повышения качества шихты за счет снижения грубых фракций в ней, общее время измельчения компонентов шихты определяют по формуле
t_г= t_и·K_и(1,33-0,33α),
где t_г общее время измельчения единицы веса глиноземсодержащего сырья;
t_и время измельчения единицы веса известняка до заданной крупности;
К_и отношение удельных производительностей лабораторной мельницы на известняке и на глиноземсодержащем сырье при измельчении до заданной крупности;
α отношение содержания глиноземсодержащего сырья в классе +0,08 мм готовой шихты к содержанию этого сырья в общей шихте;
1,33 и 0,33 эмпирические коэффициенты,
время измельчения глиноземсодержащего сырья с оборотным содовым раствором составляет 0,43 0,80 общего времени измельчения единицы веса глиноземсодержащего сырья и совместное измельчение компонентов ведут до отношения содержания глиноземсодержащего сырья в классе +0,08 мм к содержанию его в шихте 1,0 0,1.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2