Комплексная переработка золошлаковых отходов на глинозем и другие продукты

Простым способом переработки золошлаков является спекание с известняком и содой с получением глинозема и шлама, пригодного для использования в строительных материалах. Однако этот способ экономически невыгоден из-за огромных материальных потоков и больших расходов энергии. Ереминым Н.И. с сотрудниками разработан способ спекания отходов обогащения Экибастузских углей. Этим способом во вращающихся печах можно получить само рассыпающийся спек со степенью само рассыпания 95-99% (фракция -0,14 мм). При выщелачивании раствором соды степень извлечения Al₂O₃ из него в жидкую фазу составляет 80-83%. Шлам – состоящий в основным из 2СаО · SiO₂ и СаСО₃, может использоваться для производства высококачественного цемента. Однако, это технологическая схема отмечается высоким материальным потоком, (т.к. содержание Al₂O₃ в спеке мало) 17т на 1 т глинозема против 3-13 т при использовании боксита и нефелина, и меньшей ниже долей попутной продукции по сравнению с нефелином. Но расход топлива ниже на 30-40 %. Поэтому производство глинозема из отходов обогащения Экибастузского угля конкурентоспособно с аналогичным производством из нефелина. Для зол указанная технология неприемлема.

В США разработан способ производства глинозема из золы от сжигания углей, который заключается в спекании ее с известняком и гипсом. Полученный спек состоит из СаО · Al₂O₃ · SiO₂ и 2 СаО · SiO₂. Условия спекания: дозировка СаСО₃ - 110%, СаSО₄ - 15% от стехиометрический необходимого для образования вышеприведенных соединений, τ процесса – 15 мин при t 1200⁰С и 5 мин при 1350⁰С. Измельченный до 150мкм спек выщелачивания 3 % раствором соды при Ж: Т = 1: 10 при 50 ⁰С, продолжительность выщелачивания – 1 мин., извлечение Al₂O₃ - 93,9%. Способ требует повышенного расхода соды.

В глиноземной лаборатории ИМиО РК разработан гидрохимический способ получения глинозема из зол. Оптимальными условиями выщелачивания являются: t=280⁰С, τ=15 мин., массовая концентрация оборотного щелочного раствора по Na₂O = 400 г/л. Извлечение Al₂O₃ при этом составляет 97 %. Полученный после регенерации щелочи шлам может быть использован в производстве цемента. Интерес представляют работы по химическому обогащению углеотходов, которое заключается в выщелачивании щелочными растворами для перевала части SiO₂ в жидкую фазу и обогащения твердого осадка глиноземом. Рассмотрим способ химического обогащения твердого остатка глиноземом. Рассмотрим способ химического обогащения, разработанный применительно к угле отходам Экибастуза. Для перевода SiO₂ в растворимую форму предлагается обжигать вскрышную породу при 600 ⁰С и удалять часть SiO₂ автоклавным выщелачиванием в виде силиката Naпоследующейкаустификацией для получения высокоалитового цемента и щелочного раствора, направляемого в начало процесса. Кек, обогащенный Al₂O₃, спекается с содой и известняком. Спек выщелачивается для получения алюминатного раствора и белитового шлам направляют на производство цемента. В КазНТУ проводились работы по химическому обогащению зол при 105 ⁰С, раствором содержащим 150-220 г/л Na₂O, 20-40 г/л SiO₂, τ=3 часа. Зольный концентрат содержал, %: 34-43 Al₂O₃, 30-35 SiO₂, 6-8 FeO₃, 1,5-2,2 СаО и не уступал по качеству нефелиновому концентрату. При переработке этого концентрата способом спекания извлечение составило для Al₂O₃ - 90%, Na₂O – 93 %. Сущность способа заключается в химическом обогащении зол, спекании полученного концентрата с известняком и содой, выщелачивании спек и разделении жидкой и твердой фаз. Далее способ получения глинозема из сол с химическими обогащением прошел испытания в полупромышленныхусловияхЛОЗе ВАМИ. Извлечение Al₂O₃ в концентрат в этих условиях составило 72-74 % (химическое обогащение) и из спека – 84-86%, Na₂O – 86-90%. Эти испытания проводились на оборудовании, идентичном существующему на действующих глиноземных заводах. Щелочно-кремнеземистые растворы содержали, г/л: 100-250 SiO₂; 150-200 Na₂O; 2-7 Al₂O₃; 0,1-0,9 Fe₂O₃. Из щелочно-кремнеземного раствора можно получить: девяти водный метасиликат Тф, содово-кремнеземную смесь, натриево-кальциевый силикат, метасиликат кальция и аморфный кремнезем. Эти продукты могут быть использованы для производства строительных материалов, стекол, огнеупоров, ситаллов, спецбетонов и цементов.

Интерес представляют исследования, проводимые в Германии, по извлечению компонентов из зол бурых углей месторождения Лутации. Состав золы был следующим, %:ХХХ. Оптимальные условия процесса: х обжига золы – 900-970° С, химическое обогащение следует проводить при 95° С, растворомс концентрацией Х 5 моль/л, продолжительность процесса – 90мин. При этом получается концентрат обогащенный глиноземом до 40-42 % содержание ХХ в котором составляет 35-36 %. Щелочно – кремнеземистый раствор может быть использован для получения силикатных химических продуктов, а концентрат является удовлетворительным сырьем для глинозема и строительных материалов.

Исследование процесса выделения глинозема из сернокислых растворов алюминия путем их гидролитического разложения 150-250° С. Оптимизация этого процесса осуществлена при помощи рационального планирования эксперимента с помощью которого установлено, что большое влияние на извлечение глинозема в основную соль алюминия оказывают температура и продолжительность процесса гидролиза. Максимальное извлечение Al₂O₃ 53,21 % достигнуто при 250° С. процесса 120 мин. Для интенсификации процесса гидролиза сернокислых растворов алюминия добавки: Na₂CO₃, K₂SO₄ и их смесь. Опыты проводили при t = 150-250° С. При экспозиции 1 ч., количество вводимых добавок изменялось от 0,5 до 3 молей в расчете на 3 моля Al₂(SO₄)₃. Действие этих добавок на увеличение степени гидролиза растворов сернокислого алюминия можно представить следующим рядом: Na₂CO₃< Na₂CO₃ + K₂SO₄< K₂SO₄. Максимальное извлечение 90,47 % Al₂O₃ в осадок было достигнуто при 250° С, = 1 ч. С введением 1,5 моля K₂SO₄ на 3 моля Al₂(SO₄)₃. Для получения кондиционного глинозема по содержанию примесей SiO₂ и Fe₂O₃ было изучено их поведение при гидролизе. В результате чего были получены чистые алуниты по содержанию этих примесей. Т.о. исследование по гидролитическому выделению глинозема из технологических сернокислых растворов алюминия позволило установить оптимальный режимэтого процесса, решить вопрос очистки основной соли алюминия от железа и интенсифицировать его. Далее из алунита получали глиноземпо известной схеме. Для этого алунит обжигали в печи кипящего слоя в две стадии:

1-аяK₂(Al₆(SO₄)₄(OH)₁₂) = K₂SO₄ · Al₂(SO₄)₃ + 2Al₂O₃ + 6H₂O дегидратацияпри 540° С

2-стадия – восстановление сульфата алюминия при 600-650° С по реакции:

K₂SO₄ · Al₂(SO₄)₃ + 2Al₂O₃ + 3CO K₂SO₄ + 3Al₂O₃ + 3SO₂

---------------- огарок

+ CO₄

Из обожженного продукта водой выщелачивали сульфат калия, полученную суспензию фильтровали, глиноземный осадок промывали водой, затем подавали на кальцинацию и получили глинозем.

Дата добавления: 2014-12-10