Способ приготовления суспензии известь содержащей добавки для гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья

(51) 01 7/04 (2011.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ например, красных шламов, за счет использования эффекта гидрогранатной технологии. Достижение поставленной цели обеспечивает способ приготовления суспензии известь содержащей добавки для гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья,включающий смешение сухой добавки в составе окиси и/или гидроокиси кальция и феррита натрия с частью потока раствора алюмината натрия, мокрый размол влажной смеси с весовым отношением жидкое/твердое, равным 0,80, и разбавление пульпы из мельницы остающейся частью потока раствора алюмината натрия, при этом известь содержащую добавку в составе окиси и/или гидроокиси кальция и феррита натрия обрабатывают раствором алюмината натрия с получением суспензии железокальциевой твердой фазы в щелочном растворе с весовым отношением жидкое/твердое,равным 1,602,20, а в качестве раствора алюмината натрия используют высокомодульный алюминатный раствор с концентрацией 2, равной 215 270 г/дм 3, и с молярным отношением 2/А 2 О 3,равным 2535. Суспензию железо-кальциевой твердой фазы 3 СаОе 2 О 36 Н 20 Са(ОН)2 после измельчения и разбавления выдерживают в мешалке до получения в жидкой фазе концентрации 2,равной 305365 г/дм 3, затем щелочную суспензию вводят под избыточным давлением в поток суспензии красного шлама, например, через всасывающий патрубок питающего насоса.(72) Будон Сергей ВикторовичИбрагимов Алмаз ТурдуметовичМедведев Виктор ВладимировичМихайлова Ольга Ивановна Сабитов Агибай Рахымжанович(73) Акционерное общество Алюминий Казахстана(54) СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ СУСПЕНЗИИ ИЗВЕСТЬ СОДЕРЖАЩЕЙ ДОБАВКИ ДЛЯ ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМОСИЛИКАТНОГО СЫРЬЯ(57) Способ приготовления суспензии известь содержащей добавки для гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья относится к цветной металлургии, в частности, к области выщелачивания алюмосиликатного сырья с переменным содержанием диоксида кремния, окиси алюминия и окиси железа. Сущность изобретения заключается в создании способа приготовления известь содержащей добавки для автоклавного выщелачивания алюмосиликатного сырья, который обладает простотой изготовления и ввода добавки и обеспечивает максимальный результат при утилизации неограниченного количества сырья, 25937 Изобретение относится к цветной металлургии, в частности,к области выщелачивания алюмосиликатного сырья с переменным содержанием диоксида кремния, окиси алюминия и окиси железа. Известен способ приготовления известковой добавки для автоклавного выщелачивания диаспоровых бокситов путем совместного размола извести и боксита в среде концентрированного алюминатного раствора. Разновидностью этого способа является техническое решение, в котором известь вводят в измельченный боксит в виде известкового молока, при этом известковое молоко готовят путем гашения обожженной извести водой в трубчатых аппаратах с получением водной суспензии 2 при содержании твердой фазы 190250 г/дм 3. (А.И. Сушков, И.А. Троицкий,Металлургия алюминия, М., Металлургия, 1965 г.,с. 66 и 72). В этом способе, обеспечивающем предельно простую схему ввода извести в процесс, имеется один существенный недостаток,который обуславливает его непригодность для синтеза железистого гидрограната. Окись кальция в составе обожженной извести, или гидроокись кальция в составе известкового молока, при контакте с алюминатным раствором, имеющим молярное отношение 2/23,равным 3,03,5,преобразуется в трех кальциевый гидроалюминат 3 СаОА 2 О 36 Н 2 (ТКГА) еще на стадии приготовления и длительной выдержки бокситовой пульпы, до момента е подачи в автоклавную батарею. При последующем выщелачивании боксита совместно с известковой добавкой в первую очередь образуется алюминиевый гидрогранат 3232(6-)Н 2 О с валовым насыщениемпо диоксиду кремния ниже единицы, в связи с незавершенностью перехода ТКГА в гидрогранатную фазу. Для образования железистого гидрограната 323222 Н 2 О не достает ресурсов свободной 2 и растворенного диоксида кремния, что приводит к минимизации доли железистого гидрограната в конечном шламе. Прототипом заявленному способу является а.с. СССР 1307749 кл. МК 01 7/04 6677/22-02 от 26.08.85 г., в котором предлагается способ приготовления известь содержащей добавки для автоклавного выщелачивания бокситов,преимущественно. По этой технологии гашение компонентов известь содержащей добавки ведут при температуре 70 С в слабом алюминатном растворе с концентрацией 21570 г/дм и 23 520 г/дм 3 и молярным отношением 2/ 23 от 4,9 до 5,8 единиц. В качестве известкового сырья,содержащего оксиды железа и кремния, предлагают использовать известняки, содержащие указанные оксиды. Смесь стандартного известняка, гематитового концентрата, кварцевого песка и красноцветного железо содержащего известняка смешивают и подвергают обжигу при 1100 С в течение 40 минут. Полученный продукт,имеющий молярное 2 отношение 2 О 3/0,05-0,11 и 2/0,020,05, подвергают гашению водой от промывки гидрата с концентрацией 2 50 г/дм 3 и А 238 г/дм 3 и получают суспензию, в которой весовое отношение жидкое/ твердое равно 15. В известковой пасте в результате гидратации кальций содержащих компонентов образуются алюможелезо-кальциевые гидросиликаты типа гидрогранатов с общей формулой 323(1)232(6-2)2, в которых молярная доля кремнеземаравна 0,020,05. Такая паста, по мнению авторов, после введения в бокситовую пульпу и выщелачивания при 240 С позволяет увеличить степень извлечения глинозема из гвинейских бокситов на 0,52,5. В данной технологии, по сравнению с аналогом, частично решается задача получения железистых гидрогранатов в процессе выщелачивания бокситов с достижением положительного эффекта. В способе по прототипу имеются существенные недостатки,не позволяющие эффективно использовать его для гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья, в частности, красных шламов. Так, крайне низкий уровень насыщения диоксида кремния в гидрогранатном шламе(0,020,05 2) обуславливает неприемлемость использования добавки по прототипу для переработки алюмосиликатного сырья с высоким содержанием 2 (от 18 до 27). Использование густой известковой пасты препятствует синтезу преимущественно железистых гидрогранатов, что связано с минимальной массовой долей жидкой фазы (20 от веса твердой фазы) и низкой концентрацией 2 в растворе (50 г/дм 3). В основу изобретения положена цель создания такого способа приготовления известь содержащей добавки для автоклавного выщелачивания алюмосиликатного сырья, который обладает простотой изготовления и ввода добавки,характерной для аналога,и обеспечивает максимальный результат при утилизации неограниченного количества сырья, например,красных шламов, за счет использования эффекта гидрогранатной технологии по способу-прототипу. Достижение поставленной цели обеспечивает способ приготовления суспензии известь содержащей добавки для гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья,включающий смешение сухой добавки в составе окиси и/или гидроокиси кальция и феррита натрия с частью потока раствора алюмината натрия, мокрый размол влажной смеси с весовым отношением жидкое/твердое, равным 0,80, и разбавление пульпы из мельницы остающейся частью потока раствора алюмината натрия, отличающийся тем, что известь содержащую добавку в составе окиси и/или гидроокиси кальция и феррита натрия обрабатывают раствором алюмината натрия с получением суспензии железокальциевой твердой фазы в щелочном растворе с весовым отношением жидкое/твердое, равным 1,602,20, а в качестве раствора алюмината натрия используют высокомодульный алюминатный раствор с концентрацией 2, равной 215270 г/дм 3, и с молярным отношением 2 / 23, равным 2535. Суспензию железо-кальциевой твердой фазы 3236202 после измельчения и разбавления выдерживают в мешалке до получения в жидкой фазе концентрации 2, равной 305365 г/дм 3, затем щелочную суспензию вводят под избыточным давлением в поток суспензии красного шлама, например, через всасывающий патрубок питающего насоса. Использование концентрированного высокомодульного алюминатного раствора для обработки сухой добавки в составе смеси окиси и/или гидроокиси кальция и феррита натрия позволяет в короткий отрезок времени, за 25 минут, полностью растворить феррит натрия,перевести окись натрия в раствор и по совокупности со щелочью высокомодульного раствора создать условия, при которых свободный ион железа связывается в трехкальциевый гидроферрит 32362 (ТКГФ). Высокая концентрация окиси натрия, не менее 300 г/дм 3 2, в жидкой фазе получаемой суспензии новообразованной твердой фазы, которая состоит из ТКГФ и обязательного избытка Са(ОН)2, позволяет удержать на уровне метастабильной растворимости весь диоксид кремния, поступающий с жидкой и твердой фазой суспензии красного шлама в высокомодульном растворе. При первом же контакте двух суспензий - щелочной и шламовой начинается процесс синтеза гидрогранатной фазы по схеме изоморфного замещения воды в ТКГФ на 2, поскольку были подготовлены все условия для этого. Весовое отношение в щелочной суспензии на уровне 1,602,20 обеспечивает необходимую жидкотекучесть пульпы,а дозировка высокомодульного раствора с концентрацией 2215270 г/дм 3 обуславливает необходимую базу для получения жидкой фазы щелочной суспензии с концентрацией 2305365 г/дм 3. В получаемом растворе равновесная растворимость диоксида кремния соответствует верхнему уровню содержания 2, составляющему 4,56,5 г/дм 3. В связи с коротким периодом выдержки суспензии сохраняется состояние метастабильного равновесия,при котором содержание 2 в растворе соответствует уровню 9,014,0 г/дм 3, что является благо приятным фактором при синтезе железистого гидрограната. Ввод щелочной суспензии непосредственно в поток шламовой суспензии, уже подаваемой в автоклавную установку, позволяет полностью использовать созданный потенциал для связывания растворенной массы диоксида кремния в железистый гидрогранат, что и является главной целью изобретения. Пример реализации изобретения Сухую массу добавки для гидрохимического выщелачивания алюмосиликатного сырья весом 1,0 тонна (СаО 606,6 кг 23242,9 кг 294,1 кг 29,1 кг А 234,2 кг прочие 43,1 кг в.о. 23/ 0,400 в.о. 2/ 0,015) смешивают с 0,625 м 3 3 высокомодульного раствора,имеющего концентрацию 2250,0 г/дм 3 (2156,3 кг А 238,6 кг), и направляют на размол в шаровую мельницу. Размолотую влажную добавку разбавляют в мешалке второй частью потока высокомодульного раствора в количестве 1,127 м 3(2281,8 кг А 2315,5 кг) и получают суспензию твердой фазы,состоящей из 32362 и Са(ОН)2, весом 1149,4 кг (СаО 606,6 кг 23242,9 кг Н 2299,9 кг в.о. 23/0,400) в щелочном растворе объемом 1,529 м 3 (2532,2 кг А 2328,3 кг 2 9,1 кг). Весовое отношение жидкое / твердое в суспензии составляет 1,823, а концентрация жидкой фазы - 2348,1 г/дм 3 А 2318,5 г/дм 3 2 5,95 г/дм 3 30,9. Суспензию после выдержки в мешалке в течение 30 минут, не более, и при температуре 9095 С направляют с помощью центробежного насоса при давлении 2,53,0 кгс/см 2 в специальный патрубок тангенциального типа, который установлен на всасывающей линии насоса высокого давления,подающего шламовую суспензию в автоклавную установку для выщелачивания красного шлама. Мотивация ограничительных признаков Снижение концентрации щелочи в высокомодульном растворе, используемом для обработки известь содержащей добавки, ниже уровня 215 г/дм 3 2 приводит к содержанию равновесной концентрации диоксида кремния в жидкой фазе щелочной суспензии на уровне 3,0 г/дм 3, которая не соответствует условиям быстрого и эффективного образования железистого гидрограната. В общем гидрогранатном шламе возрастет доля алюминиевого гидрограната, что является нежелательным результатом. Повышение концентрации 2 сверх 275 г/дм приводит к увеличению содержания щелочи в жидкой фазе суспензии выше целесообразного предела в 365 г/дм 3 и не оправдывает увеличенных затрат на тепловую энергию в общем цикле производства. Оптимальная концентрация окиси натрия в высокомодульном растворе составляет 250,0 г/дм. Молярное отношение 2/А 23 в используемом высокомодульном растворе находится в пределах 2535 единиц и, в данном случае, отражает фактор использования в указанных целях циркулирующего раствора, без практического влияния на уровень равновесной и метастабильной растворимости диоксида кремния.- Весовое отношение жидкое/твердое в получаемой щелочной суспензии определяет величину концентрации 2, в жидкой фазе и находится в прямой зависимости от концентрации используемого высокомодульного раствора. Граничные значения величины жидкое/твердое определяются плотностью получаемой суспензии,которая, по условиям технологического процесса, не должна выходить за пределы значений 14801660 кг/м 3. Уменьшение весового отношения жидкое/твердое ниже 1,60 единицы при максимальной концентрации щелочи в исходном растворе приводит к получению сверхплотной суспензии, в которой концентрация 2 в растворе превышает допустимый предел (смотри таблицу). В результате возникают эксплуатационные проблемы,связанные с ухудшением жидкотекучести суспензии и с замедлением кинетики взаимодействия жидкой и твердой фаз в реагирующей массе. Таблица Концентрация 2 в жидкой фазе суспензии Объемный поток щелочной суспензии Увеличение весового отношения жидкое/твердое в суспензии выше 2,20 единицы приведет к снижению концентрации жидкой фазы, как по 2, так и по 2, ниже требуемого уровня. Кроме того, материальный поток на узле приготовления добавки увеличится на одну треть,по сравнению с минимальным уровнем величины жидкое/твердое (смотри таблицу). Оптимальная величина весового отношения жидкое/твердое в щелочной суспензии в данном примере составляет 1,82 единицы.- Оптимальные границы концентрационного поля для жидкой фазы щелочной суспензии,которые должны быть соблюдены в процессе разбавления и выдержки пульпы, до момента подачи суспензии на дальнейшее использование по изобретению,определяются величинами равновесной и метастабильной растворимости диоксида кремния. Их значения приведены на номограмме в координатах НагОки,образованный граничными значениями соответствующих концентраций диоксида кремния и весовых отношений жидкое/твердое в щелочной суспензии (затемненная часть поля на номограмме),отражает предельный интервал концентраций окиси натрия 2 жидкой фазе суспензии - от 305 г/дм 3 (точка С) до 365 г/дм 3 (точка А). Вне этого интервала процесс приготовления щелочной суспензии становится нецелесообразным по совокупности оптимальных значений всех параметров в данном изобретении, которые обеспечивают достижение максимального технологического эффекта. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ приготовления суспензии известь содержащей добавки для гидрохимической переработки алюмосиликатного сырья,включающий смешение сухой добавки в составе окиси и/или гидроокиси кальция и феррита натрия с частью потока раствора алюмината натрия, мокрый размол влажной смеси с весовым отношением жидкое/твердое,равным 0,80 единицы,и разбавление пульпы остающейся частью потока раствора алюмината натрия, отличающийся тем,что известь содержащую добавку в составе окиси и/или гидроокиси кальция и феррита натрия обрабатывают в шаровой и/или стержневой мельнице раствором алюмината натрия с получением суспензии железо-кальциевой твердой фазы в щелочном растворе с весовым отношением жидкое/твердое, равным 1,602,20, при этом в качестве раствора алюмината натрия используют высокомодульный алюминатный раствор с концентрацией 2, равной 215270 г/дм 3, и с молярным отношением 2/А 23, равным 2535,а полученную суспензию выдерживают в мешалке при непрерывном перемешивании в течение 0,51,5 часа. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что суспензию железо-кальциевой твердой фазы 3236202 после измельчения и разбавления выдерживают в мешалке до получения в жидкой фазе концентрации 2, равной 305365 г/дм 3, затем щелочную суспензию вводят под избыточным давлением в поток суспензии красного шлама, например, через всасывающий патрубок питающего насоса.