Исследование продуктов переработки бокситов по ветви байера для установления компонентов с содержанием оксида железа (III)

В данной статье представлены результаты исследования продуктов переработки бокситов, образующихся на каждом этапе технологического процесса производства глинозема по схеме Байер- спекание, для определения фракции с наибольшим содержанием оксида железа (lll), т.е. железистых песков. 

В настоящее время основной сырьевой базой для производства глинозема на АО «Алюминий Казахстана»   являются   низкокачественные   бокситы   Краснооктябрьского   месторождения,    которые характеризуются    повышенным     содержанием соединений железа, кремния, серы, карбонатов и органических веществ.

В последние годы наблюдается тенденция ухудшения качества добываемых бокситов Краснооктябрьского месторождения: снижается содержание Аl2O3, увеличивается содержание Fe2O3 (оксид железа), серы, кремния, углерода и глинистых минералов. Ухудшение качества боксита способствует увеличению материальных потоков по технологическим  переделам, увеличению расходных коэффициентов по сырью, вспомогательным материалам и энергоресурсам.

Одной из основных балластных составляющих боксита является оксид железа, который при производстве глинозема проходит байеровский и спекательный переделы.

Спекание шихт с высоким содержанием Fe2O3 приводит к неустойчивой работе печей спекания и выдаче на передел выщелачивания оплавленного материала, что снижает извлечение Al2O3 и Na2O на первой стадии выщелачивания, увеличивает потери полезных компонентов со спековым шламом.

Содержание Fe2O3  в глиноземсодержащих материалах ПАЗа        

Рисунок 1  - Содержание Fe2Oв глиноземсодержащих материалах ПАЗа 

Шламовая шихта, в состав которой входит красный шлам, является самой легкоплавкой из алюминийсодержащих шихт и имеет небольшую температурную площадку спекообразования. Как показала   производственная   практика,   спекание   шихт   с   высоким   содержанием   Fe2O3     приводит к неустойчивой работе печей спекания и выдаче на передел выщелачивания оплавленного материала [1]. Повышенное содержание Fe2O3 в красном шламе способствует образованию в спеке нерастворимой фазы   типа   браунмиллерит   4CaO×Al2O3×Fe2O3.   Это   соединение   переходит   в   спековый   шлам   безраст ворения, что объясняет дополнительные потери оксида алюминия.

В связи с синтезом браунмиллерита возникает дефицит оксида кальция на связывание диоксида кремния в двухкальциевый силикат. Это приводит к образованию новой фазы типа натриево-кальциевый силикат  2Na2O×8CaO×SiO2,  которая  не  разлагается  в  условиях  стандартного  выщелачивания     спека и приводит к снижению извлечения щелочи.

На рисунке 2 приведены практические данные переработки спека на ПАЗе, которые иллюстрируют четкую взаимосвязь потерь оксида алюминия в составе спекового шлама с повышением содержания Fe2O3 в спеке.

Зависимость между содержанием Fe2O3 в спеке и содержанием Al2O3 в шламе стандартного выщелачивания спека

Рисунок 2 - Зависимость между содержанием Fe2O3 в спеке и содержанием Al2O3 в шламе стандартного выщелачивания спека [1] 

Кроме того, приход на печи спекания Fe2O3 в виде красного шлама создает дополнительный балластный поток и влечет дополнительную нагрузку на печи. Следовательно, для снижения отрицательного влияния оксидов железа на процесс спекания необходимо изменять состав исходной шихты [1].

Для осуществления поставленных задач был проведен ряд лабораторных опытов для определения фракции,  содержащей  наибольшее  количество  Fe2O3  и  точки  вывода  ее.  Методом  ситового анализа в различных продуктах определяли содержание фракций +0,16; -0,16; +0,063;  -0,063  и химический состав каждой фракции. Предметом исследования были продукты переработки боксита в байеровской ветви: сырая, вареная и разбавленная пульпы; шлам сгущения; пульпа питания головных промывателей, шлам хвостовых промывателей.

Результаты исследований приведены в таблицах 1-6. Таблица 1 – Результаты исследования сырой пульпы

Результаты исследования сырой пульпы

Таблица 2 – Результаты исследования вареной пульпы 

 Результаты исследования вареной пульпы

Таблица 3 – Результаты исследования разбавленной пульпы 

 Результаты исследования разбавленной пульпы

В результате лабораторных исследований определили, что фракции +0,063 и +0,16 во всех исследованных шламах и пульпах являются наиболее тяжелыми и плотными фракциями, содержащими наибольшее количество оксида железа, т.е. представляют собой «железистые пески». Данные фракции содержат наименьшее количество Al2O3 и Na2O, что при выделении этих фракций из общей массы красного шлама позволит снизить потери ценных соединений.

Таблица 4 – Результаты исследования шлама сгущения 

 Результаты исследования шлама сгущения

Таблица 5 – Результаты исследования питания головных промывателей 

 Результаты исследования питания головных промывателей

Таблица 6 – Результаты исследования шлама хвостовых промывателей 

 Результаты исследования шлама хвостовых промывателей

Наиболее оптимальным способом выведения железистых песков из шлама является метод гидроциклонирования, где происходит разделение жидких неоднородных систем под воздействием центробежных сил и силы тяжести. [2]. К тому же гидроциклоны являются наиболее простыми по конструкции  и   дешевыми   аппаратами.   Они   компактны,   обладают   высокой производительностью и несложны в эксплуатации. [3] В дальнейшем возможно использование железистых песков после обогащения в качестве сырья в металлургическом производстве.

 

Литературы

  1. Ибрагимов А.Т., Будон С.В. Развитие технологии производства глинозема из бокситов. - Павлодар: Дом печати, 2010. - 304 с.
  2. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. - М.: Химия, 1973 – 749 с.
  3. Шестов Р.Н. Гидроциклоны. - Л., Машиностроение, 1967. – 78 с.
Год: 2012
Город: Павлодар