Способ переработки бокситов

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при переработке бокситов с извлечением основных макрокомпонентов – алюминия и железа. Переработку бокситов осуществляют путем автоклавной обработки пульпы в присутствии гидроксида натрия и активного агента. В качестве активного агента используют механическую смесь порошков металлов, состоящую из, %: железо – 49-51, алюминий – 24-26, магний – 24-26, в количестве 15-20 мас.% от массы боксита. Автоклавную обработку осуществляют при соотношении Ж:Т 8÷9:1, давлении 15÷16 МПа и температуре 210÷220°. Полученную пульпу охлаждают до 70÷100°°С и добавляют дистиллированную воду при температуре 80÷90°С до получения Ж:Т 17÷18:1, затем перемешивают, охлаждают и фильтруют. Способ обеспечивает высокое извлечение алюминия в раствор с одновременным переводом гематита в магнетит, что позволит получать красный шлам с высоким содержанием магнетита, обладающего высокими магнитными свойствами. При этом процесс проводят в одну стадию при пониженных значениях температуры и давления. 2 пр.

 

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано при переработке бокситов в целях повышения полноты (комплексного) использования бокситовой руды с извлечением основных макрокомпонентов – алюминия и железа.

Известен способ переработки бокситов, который включает в себя автоклавное выщелачивание «сырой» пульпы, полученной путем добавления в боксит оборотного раствора и обожженной при температуре 1200-1300°С извести в количестве 12-14 масс.% от массы боксита. Выщелачивание осуществляют при соотношении жидкое:твердое, равном 3.0÷3.5:1, давлении 30-32 атм и температуре 230-235°С в течение 2-2,5 часов. При этом степень извлечения алюминия в раствор достигала 94%. (RU2707223, МПК C01F7/06 C01F7/14 C22B3/12, 2019год).

Недостатком способа является переведение в красный шлам, отход производства бокситов, соединений железа в форме Fe2O3(гематит) и FeO(OH) (гетит), не обладающих магнитными свойствами, что делает невозможным разделение железосодержащих фаз и алюмосиликатных фаз, и, как следствие, невозможность повышения полноты использования глиноземной руды.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому способу является способ переработки бокситов с получением магнетита, в котором в качестве активного реагента для конверсии гематита (Fe2O3) в магнетит (Fe3O4) с одновременным проведением процесса выщелачивания алюминия в раствор используется порошок металлического железа в количестве до 10 масс.% от количества боксита. При этом извлечение алюминия в раствор составляет до 99%, а степень конверсии гематита в магнетит до 60% (Transformation of hematite in diasporic bauxite during reductive Bayer digestion and recovery of iron Xiao-bin Li, Yi-lin Wang, Qiu-sheng Zhou, Tian-gui Qi, Gui-hua Liu, Zhi-hong Peng, Hong-yang Wang Trans. Nonferrous Met. Soc. China 27(2017) 2715−2726) (прототип).

К недостаткам способа следует отнести высокую температуру процесса 270°С, которая трудно реализуется в условиях промышленного производства, а также относительно невысокую степень конверсии гематита в магнетит.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ переработки бокситов, обеспечивающий наряду с высоким извлечением алюминия в раствор одновременное переведение гематита в магнетит, что позволит получать красный шлам с высоким содержанием магнетита, обладающего высокими магнитными свойствами, и в дальнейшем даст возможность отделения железосодержащей фракции и алюмосиликатов с использованием магнитной сепарации.

Поставленная задача решена в способе переработки бокситов путем автоклавной обработки пульпы в присутствие гидроксида натрия и активного агента, в котором в качестве активного агента используют механическую смесь порошков металлов, состоящую, %: железо – 49-51; алюминий – 24-26; магний – 24-26; в количестве 15-20 мас.% от массы боксита и автоклавную обработку осуществляют при соотношении Ж:Т, равном 8÷9:1, давлении 15÷16 МПа и температуре 210÷220°С, после чего пульпу охлаждают до 70÷100°С и добавляют дистиллированную воду при температуре 80÷90°С до получения Ж:Т, равным 17÷18:1, перемешивают, охлаждают и фильтруют.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ переработки бокситов путем автоклавной обработки в заявленных пределах технологических параметров в присутствии смеси порошком металлов железа, алюминия и магния.

Более 95% бокситов в промышленности перерабатывается способом Байера, при этом содержание гематита (Fe2O3) нередко составляет 80-90% от общего содержания железа в боксите. В процессе выщелачивания соединения железа переходят в красный шлам, отход производства процесса Байера. Таким образом, красный шлам содержит соединения железа в форме Fe2O3(гематит) и FeO(OH)(гетит), которые не обладают магнитными свойствами, что делает невозможным разделение железосодержащих фаз и алюмосиликатных фаз. Поэтому перспективной является переработка бокситов с получением красных шламов, содержащих железо в минералах с сильными магнитными свойствами (магнетита, маггемита), что облегчит его последующее отделение от немагнитных фаз. Исследования, проведенные авторами, позволили разработать способ переработки бокситов, обеспечивающий наряду с высоким извлечением алюминия в раствор одновременное переведение гематита в магнетит в более “мягких” условиях, чем в известном способе-прототипе. Так, предлагаемые авторами условия исключают для интенсификации процесса необходимость, во-первых, использования стальных шаров, помещенных в реакционную емкость, во-вторых, погружение автоклава в ячейку с расплавленным нитратом. При этом процесс, проводимый при более низкой температуре, обеспечивает более высокий процент конверсии гематита в магнетит. Известный способ-прототип и предлагаемый способ основаны на способности гематита к восстановлению до магнетита в присутствии водорода. В известном способе получение водорода обеспечивается взаимодействием железа с водным раствором щелочи. Исследования, проведенные авторами, позволили выявить, что процесс образования водорода значительно интенсифицируется при использовании в качестве активного агента смеси порошков, состоящей из железа, алюминия и магния. По-видимому, это связано с тем, что алюминий, магний и железо имеют разную активность в щелочной среде при повышенной температуре и давлении начинают взаимодействовать со щелочью в разные интервалы времени и с разной скоростью. Самой высокой активностью обладает магний, при взаимодействии которого с водой выделяется водород, который в свою очередь уже запускает реакцию восстановления железа. Далее при повышении температуры и давления начинает протекать реакция взаимодействия алюминия со щелочью также с выделением водорода. В последнюю очередь при максимальной температуре и давлении начинается реакция взаимодействия железа со щелочью. Таким образом, выделение водорода и дальнейшее восстановление гематита происходит не реактивно, а постепенно на протяжении всего процесса, что обеспечивает повышение степени перехода гематита в магнетит. Причем экспериментальным путем установлено, что использование в качестве активного агента каждого металла по отдельности не обеспечивает повышение степени перехода гематита в магнетит, и только использование смеси порошков металлов в предлагаемом диапазоне их содержания обеспечивает синергетический эффект – повышение степени перехода гематита в магнетит параллельно с процессом выщелачивания. Наряду с созданием благоприятных условий для перехода гематита в магнетит необходимо было, чтобы эти условия не оказали отрицательного воздействия на степень перехода алюминия в раствор в процессе выщелачивания. В связи с чем, исследования авторов были направлены на определение совокупности технологических параметров процесса, обеспечивающих высокий процент перехода алюминия в раствор наряду с высоким процентом перехода гематита в магнетит. Так, при проведении автоклавной обработки при температуре ниже 210°С и давлении ниже 15МПа приводит к снижению извлечения алюминия в раствор. При повышении температуры выше 220°С и давлении выше 16 МПа процесс становится взрывоопасным за счет повышения реактивности прохождения реакции взаимодействия металлов со щелочью. При соотношении Ж:Т меньше, чем 8:1, наблюдается снижение растворимости алюминия и натрия за счет повышение вязкости автоклавной пульпы. Кроме того, ухудшаются условия восстановления железа, и снижается степень перехода гематита в магнетит. При соотношении Ж:Т больше, чем 9:1, ведет к излишнему расходу щелочи. Введение смеси порошков металлов менее 15 мас.% ведет к снижению степени перехода гематита в магнетит за счет недостаточного количества получаемого водорода. Введение смеси порошков металлов более 20 мас.% ведет к перерасходу исходного порошка.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Боксит состава, масс.%: Fe2O3-28,59; Al2O3-61,24; SiO2 – 3,45, TiO2 – 1,98, CaO – 4,48 помещают в автоклав, туда же помещают 30%-ный раствор NaOH при соотношении Ж:Т равном 8,0÷9,0:1 и порошок смеси металлов, содержащей,%: Fe-49-51, Al-24-26, Mg-24-26, в количестве 15-20 мас.% от массы боксита. Автоклавную обработку проводят при температуре 210-220°С, давлении 15-16 МПа в течение 1 часа. После выщелачивания пульпу охлаждают до 70-100°C, добавляют дистиллированную воду при температуре 80÷90°С до получения Ж:Т=17÷18:1, перемешивают, охлаждают и фильтруют. Проводят химический анализ алюминатного раствора с целью определения содержания алюминия, натрия и железа. Степень извлечения глинозема в раствор определяют по формуле: Вхим= 1-(Ашл*Fбб*Fшл)*100, где Аб и Fб – содержание Al2O3 и Fe2O3 в боксите, % и Ашл и Fшл – содержание Al2O3 и Fe2O3 в шламе, масс.%. По данным химического и рентгенофазового анализа конечный продукт, полученный красный шлам, содержит 57-66 % общего железа преимущественно в виде магнетита Fe3O4, не более 8 масс.% Al2O3 и не более 0,3 масс.% Na2O.

Предлагаемый способ переработки боксита иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Берут 10,0 г сухого боксита химического состава, %: Fe2O3-28,59; Al2O3-61,24; SiO2 – 3,45, TiO2 – 1,98, CaO – 4,48, помещают в автоклавную установку (Parr 4560, США, объемом 450 см3, скорость перемешивания 100 об/мин). Туда же помещают 0,100 дм3 30%- го раствора щелочи NaOH при соотношении Ж:Т=8:1; и 2,0 г смеси металлов, содержащей,%: Fe-49, Al-26, Mg-25 , что соответствует 20 мас. % от массы взятого боксита. Автоклавную обработку проводят при температуре 220°С, давлении 15 МПа в течение 1часа. После выщелачивания пульпу охлаждают до 70°C, затем добавляют дистиллированную воду при температуре 80°С до получения Ж:Т=17:1, перемешивают, охлаждают и фильтруют. Проводят химический и рентгенофазовый анализ полученных продуктов. По данным химического анализа степень извлечения глинозема в раствор составляет 95%, а красный шлам содержит 66,2% общего железа, в том числе в фазе магнетита Fe3O4 65,1%, содержание Al2O3 составляет 6,32 %; Na2O – 0,3 %.

Пример 2. Берут 10,0 г сухого боксита химического состава, %: Fe2O3-28,59; Al2O3-61,24; SiO2 – 3,45, TiO2 – 1,98, CaO – 4,48, помещают в автоклавную установку (Parr 4560, США, объемом 450 см3, скорость перемешивания 100 об/мин). Туда же помещают 0,100 дм3 30%- го раствора щелочи NaOH при соотношении Ж:Т=9:1; и 1,5 г смеси металлов, содержащей,%: Fe-51, Al-24, Mg-25, что соответствует 15 мас. % от массы взятого боксита. Автоклавную обработку проводят при температуре 220°С, давлении 16 МПа в течение 1часа. После выщелачивания пульпу охлаждают до 100°C, затем добавляют дистиллированную воду при температуре 90°С до получения Ж:Т=18:1, перемешивают, охлаждают и фильтруют. Проводят химический и рентгенофазовый анализ полученных продуктов. По данным химического анализа степень извлечения глинозема в раствор составляет 94%, а красный шлам (магнетитовый концентрат) содержит 69,8 % общего железа, в том числе в фазе магнетита Fe3O4 66,5 % , содержание Al2O3 составляет 7,99 %; Na2O – 0,3 %.

Таким образом, авторами предлагается способ переработки бокситов, обеспечивающий наряду с высоким извлечением алюминия в раствор одновременное переведение гематита в магнетит, что позволит получать красный шлам с высоким содержанием магнетита, обладающего высокими магнитными свойствами, и в дальнейшем даст возможность разделения железосодержащей фракции и алюмосиликатов с использованием магнитной сепарации. При этом процесс проводится в одну стадию при пониженных значениях температуры и давления.

Способ переработки бокситов, включающий автоклавную обработку пульпы в присутствии гидроксида натрия и активного агента, отличающийся тем, что в качестве активного агента используют механическую смесь порошков металлов, состоящую из, %:

железо – 49-51,

алюминий – 24-26,

магний – 24-26,

в количестве 15-20 мас.% от массы боксита,

при этом автоклавную обработку осуществляют при соотношении Ж:Т, равном 8÷9:1, давлении 15÷16 МПа и температуре 210÷220°С, после чего пульпу охлаждают до 70÷100°С и добавляют дистиллированную воду при температуре 80÷90°С до получения соотношения Ж:Т, равного 17÷18:1, затем перемешивают, охлаждают и фильтруют.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к получению высокочистого пентоксида ванадия. Стадия А включает добавление ванадийсодержащего продукта выщелачивания, полученного в результате кальцинирующего обжига ванадиевого шлака и кислотного выщелачивания, в смешанный раствор, содержащий карбонат-ионы, ионы аммония и водный раствор аммиака, перемешивание для образования осадка и отделение жидкости от твердого вещества с получением технического ванадийсодержащего продукта выщелачивания.

Изобретение относится к технологии извлечения и концентрирования скандия, и может быть использовано при производстве скандия из различных видов скандий-содержащих материалов, в частности, красных шламов глиноземного производства и отходов, образующихся при переработке титан-, цирконий-, вольфрам-, никель-, ниобий- и танталсодержащего сырья.
Изобретение относится к способу выделения ванадия и хрома из ванадиево-хромового шлака. Способ включает равномерное смешивание ванадиево-хромового шлака, карбоната натрия и клинкера с их последующим обжигом с получением клинкера, полученного в результате натрирующего обжига.

Изобретение относится к металлургии меди и может быть использовано для восстановления меди из ее сульфидных природных соединений и соединений, присутствующих в технологических продуктах, например в штейнах и сульфидных шламах.
Изобретение может быть использовано в цветной металлургии для переработки бокситов гидрохимическим способом. К бокситу добавляют оборотный раствор и обожженную при 1200-1300°С известь в количестве 12-14% от массы боксита.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к извлечению молибдена и рения из сульфидных молибденсодержащих концентратов. Способ переработки молибденитовых концентратов включает предварительное смешивание концентрата с одной из дешевых магнийсодержащих минеральных пород - магнезитом MgCO3 или бруситом Mg(ОН)2 в количестве 110% от стехиометрически необходимого для полного связывания молибдена, рения и серы в нелетучие соединения.

Изобретение относится к способу извлечения скандия из красных шламов - отходов глиноземного производства. Извлечение скандия включает стадии распульповки красного шлама, сорбционного ступенчатого выщелачивания скандия из пульпы с использованием ионообменного сорбента с получением насыщенного по скандию ионита и обедненной по скандию пульпы, десорбцию скандия раствором карбоната натрия с получением десорбированного ионита, который повторно направляют на сорбционное выщелачивание скандия, и раствора товарного регенерата скандия, который направляют на получение скандиевого концентрата.
Изобретение относится к переработке сульфидного концентрата, содержащего драгоценные металлы. Способ включает смешивание сульфидного концентрата, содержащего драгоценные металлы, и кальцийсодержащего флюса с получением шихты, обжиг шихты в среде кислородсодержащего газа при температуре 600-750°С с получением огарка.
Изобретение может быть использовано при переработке отвальных красных шламов глиноземного производства в частности из красного шлама в процессе Байера. Способ извлечения оксида алюминия из отходов глиноземного производства включает автоклавное выщелачивание отходов при повышенных температуре и давлении в присутствии извести в щелочном растворе с последующим охлаждением пульпы после выщелачивания, добавлением воды, перемешиванием и фильтрованием.

Изобретение может быть использовано при получении гидроксида бериллия, используемого в производстве металлического бериллия, медно-бериллиевой лигатуры, керамики из оксида бериллия и солей бериллия.

Изобретение относится к способам извлечения железа из раствора сульфата цинка, при котором цинковую руду растворяют в серной кислоте. Способ включает процесс кондиционирования, включающий этап восстановления раствора, вводимого в процесс кондиционирования, который представляет собой раствор сульфата цинка, и процесс осаждения железа для извлечения железа в виде гематита, включающий этап повышения давления и окисления раствора, вводимого в процесс осаждения железа, отводимого из процесса кондиционирования.
Наверх