научная статья по теме ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФЕЛИНОВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ МЕТОДОМ СПЕКАНИЯ НА АЧИНСКОМ ГЛИНОЗЕМНОМ КОМБИНАТЕ Металлургия

Текст научной статьи на тему «ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФЕЛИНОВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ МЕТОДОМ СПЕКАНИЯ НА АЧИНСКОМ ГЛИНОЗЕМНОМ КОМБИНАТЕ»

Сырьевая база. Цветная металлургия

УДК 669.712:553.492.1

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА СЫРЬЕВОЙ СМЕСИ ПРИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКЕ НЕФЕЛИНОВЫХ РУД И КОНЦЕНТРАТОВ МЕТОДОМ СПЕКАНИЯ НА АЧИНСКОМ ГЛИНОЗЕМНОМ КОМБИНАТЕ

© Виноградов Сергей Александрович, Сизяков Виктор Михайлович, д-р техн. наук, проф. Санкт-Петербургский государственный горный институт им. Г.В.Плеханова. Россия, 199106, Санкт-Петербург, В.О. 21 линия, 2. Тел.: +7 (812) 328 8265, e-mail: serguna@gmail.com

Статья поступила 13.03.2009 г.

Статья посвящена проблеме частичной замены в шихте нефелинового сырья бокситами с целью увеличения производства глинозема на Ачинском гниноземном комбинате.

Ключевые слова: производство глинозема; забалансовые руды; нефелиновое сырье; бокситовые добавки; спекание брикетов.

Комплексная технология переработки нефелинового сырья была освоена в России в начале 1950-х годов. В соответствии с разработанной технологией все компоненты сырья без всякого остатка могли использоваться для получения глинозема, портландцемента и содопоташной продукции. Благодаря этому, нефелиновое сырье было и остается до сих пор конкурентоспособным по отношению к бокситовому сырью, о чем свидетельствует работа Ачинского глиноземного комбината (АГК) [1].

Комплексная переработка, являясь основным преимуществом нефелинового сырья, имеет и свои недостатки, основной из которых - необходимость выгодного сбыта всех получаемых продуктов в районе расположения предприятия или в пределах разумного удаления от него в том объеме и соотношении, которое определяется естественным составом нефелиновых руд. Однако в настоящее время возникла необходимость изменить соотношение между выпуском глинозема и содопродуктов в сторону увеличения производства глинозема в связи с дефицитом отечественного глинозема в алюминиевой промышленности России на уровне 50% [2].

Такое изменение технологии возможно осуществить путем ввода в шихту глиноземсодержаще-го бесщелочного сырьевого компонента, которым, в частности, может служить боксит спекательных сортов. Впервые идея о возможности переработки искусственной глиноземной руды путем смешения естественных глиноземных руд разнообразного состава была высказана В.А.Мазелем в 1932 г. [3].

В этой и последующих работах [4, 5] было показано, что при необходимости можно заметно (на 10-15%) увеличить выпуск глинозема при некотором сокращении производства содопоташной продукции без существенного изменения аппаратурно-технологической с« схемы производственного процесса, с учетом сложив-^ шейся конъюнктуры рынка. При ее изменении воз-^ можна корректировка соотношения нефелиновой • и бокситовой составляющих шихты. Кроме того, при | использовании бокситовой добавки можно эффектив-< но использовать в производстве нефелиновое сырье г пониженного качества.

На АГК используют нефелиновые руды Кия-Шалтырского месторождения, расположенного в Кемеровской области на расстоянии 265 км от г.Ачинска. Это месторождение эксплуатируется непрерывно, начиная с 1970 г., и к настоящему времени его запасы значительно сократились. За время эксплуатации рудника прослеживается и тенденция к уменьшению количества полезных компонентов: А1203 с 27,3 до 26,5% и И20 (Ыа20 и К20) с 13,3 до 12,7%. На сегодня наиболее богатые по содержанию оксида алюминия участки месторождения выработаны. Руды Горячегорского месторождения, резервной сырьевой базы АГК, по содержанию А1203 беднее кия-шалтырских руд, поэтому их использование приведет к снижению основных показателей комбината, даже при их предварительном обогащении [6].

В связи с этим, для успешного функционирования предприятия без снижения его производственной мощности требуется принять меры по повышению содержания оксида алюминия в шихте спекания [7]. Подших-товка боксита позволит решить не только актуальные вопросы оптимизации состава нефелинового спека, но и позволит вовлечь в промышленную переработку некондиционные и забалансовые руды Кия-Шалтырского месторождения, а также создаст задел для перехода комбината на резервную сырьевую базу [8].

Таким образом, в данной работе основным объектом исследования является кия-шалтырская нефелиновая руда (РКШ), горячегорская нефелиновая руда (РГГ) и концентрат из нее (КГГ), полученный методом двухстадийной магнитной сепарации, а также ма-зульский известняк. В качестве бокситовой добавки был выбран боксит Североонежского месторождения (БСО). Химический состав использованных материалов представлен в табл. 1.

Помимо спекания горячегорских и кия-шалтыр-ских руд изучали их смеси с добавкой североонежских бокситов (табл. 2).

Порядок приготовления шихты был следующим. Все компоненты предварительно измельчали до крупности минус 0,088 мм, затем смешивали в заданном соотношении. Смесь тщательно перемешивали и окончательно усредняли во вращающемся барабане (25 мин-1)

Таблица 1. Химический состав использованных материалов

Наименование материала Массовая доля, % М //а И*

щ

А1А 8Ю2 СаО N^0 к2о и2о ППП

Кия-шалтырская нефелиновая руда (РКШ) 26,2 39,0 4,8 8,0 9,8 3,0 11,8 3,0 0,74 0,12 0,67

Горячегорская нефелиновая руда (РГГ) 23,6 42,7 7,7 9,5 8,2 1,5 9,2 2,9 0,64 0,21 0,55

Горячегорский нефелиновый концентрат (КГГ) 27,4 43,5 2,2 8,4 10,1 1,7 11,2 4,3 0,67 0,05 0,63

Мазульский известняк 0,5 1,4 0,4 53,3 0,15 0,15 - 43,7 -

Примечания: 1. М - щелочной модуль, молекулярное отношение И20:А1203. 2.//а - ферритное отношение, молекулярное отно-

шение Бе203:А1203. 3. - кремневый модуль, массовое отношение А1203:БЮ2.

Таблица 2. Состав рудных смесей

Наименование Массовая доля, %

рудного материала А12°З 8Ю2 РеА СаО и2О М щ //а Им

РГГ (86%) БСО (14%) 27,05 39,6 9,0 6,7 8,9 0,54 0,21 0,68

КГГ (88%) БСО (12%) 30,3 40,5 2,88 7,5 9,9 0,54 0,06 0,75

РГГ (46%)

РКШ (46%) 28,9 40,3 3,6 6,3 11,2 0,64 0,08 0,72

БСО (8%)

Таблица 3. Состав нефелино-бокситовых шихт

Рудные компоненты Химический состав шихт, % Модули в шихте //а

шихты Ч0з ЭЮ2 Ре2°3 СаО ^О МСа М щ Ма+/ щ

РКШ (100%) 11,8 17,0 2,0 31,8 8,1 2,02 1,12 1,0 0,11

РГГ (100%) 9,4 17,0 3,4 31,7 7,16 2,0 1,25 1,02 0,23

КГГ (100%) 11,2 17,6 1,0 33,0 7,7 2,01 1,13 1,07 0,05

РГГ (86%) БСО (14%) 11,0 15,5 3,3 30,2 8,4 2,07 1,25 1,06 0,19

КГГ (88%) БСО (12%) 12,0 16,1 1,3 31,1 8,2 2,07 1,12 1,05 0,07

РГГ (46%)

РКШ (46%) 11,5 16,3 3,0 30,6 8,3 2,01 1,18 1,02 0,17

БСО (8%)

Примечания: 1. Мса - кальциевый модуль, молекулярное отношение

Са0:БЮ2. 2. Ма+/ - щелочной модуль (полный), молекулярное отноше-

ние К20:(А1203+Ре203).

в течение 5 ч. Гомогенность шихты определяли по содержанию СО2 в отбираемых пробах через каждый час путем обработки их соляной кислотой. При получении двух одинаковых результатов в очередных пробах с часовым интервалом шихта считалась гомогенной (табл. 3). Это обычно достигалось через 4 ч. Из полученной шихты формировали цилиндрические брикеты (диам. 18x35-40 мм) методом сухого прессования.

Спекание брикетов производили при температуре 12251325 °С в силитовой лабораторной печи, оборудованной программным терморегулятором. Нагрев шихты осуществляли со скоростью 10-11 °С/мин. В качестве первичного датчика температуры использовали термопару из платинородиевых спла-

вов типа ТПП Т 01.01-4-400 с диапазоном рабочих температур до 1400 °С.

Полученный спек измельчали в металлической ступке до крупности минус 0,25 мм и выщелачивали агитационным способом при 75 °С в течение 30 мин алюминатно-щелочным раствором (Ыа200 - 53,9; №20к -39,9; Ыа20у - 14,0; А1203 - 31,2 г/л, ак - 2,1) в соотношении Ж:Т = 2,7.

Шлам отфильтровывали и промывали на вакуумной воронке горячей водой (примерно 15-кратным количеством по отношению к массе шлама).

Спеки и шламы после выщелачивания анализировали на основные компоненты рентгеноспектральным методом.

Температуру спекания устанавливали в зависимости от ферритного отношения в шихте в температурном интервале 1250-1325°С. Состав полученных спеков, а также результаты их выщелачивания в виде зависимостей извлечения полезных компонентов от состава шихт представлены в табл. 4.

Как видно, при спекании горячегорской нефелиновой руды, содержащей до 7,7% Ре203 при ферритном отношении 0,21 в лабораторных условиях могут быть получены спеки с высоким извлечением А1203 и щелочей (на уровне 90%) в температурном интервале 1250-1275 °С. Однако в связи с низким содержанием А1203 в руде (23,0-23,5%) и более низким кремневым модулем по сравнению с кия-шалтырской рудой, содержание А1203 в спеке составляет 13,3%, т.е. примерно на 2% абс. (или примерно на 15% отн.) ниже, чем при использовании кия-шалтырской руды (см. табл. 4). Это означает, что при неизменном количестве спека, получаемом на печах спекания комбината, производительность предприятия по глинозему соответствующим образом снижается, а удельный расход топлива на переделе спекания соответственно возрастает. При этом содержание железа в руде влечет за собой повышенную

Таблица 4. Состав полученных спеков и результаты их выщелачивания

Рудный Температура Состав спека, % ма+/ щ Ма щ //а Извлечение, %

компонент спекания, °С SЮ2 СаО N^0 КО и2О А1203 Ко

РКШ (100%) 1275 16,4 24,0 3,5 44,4 9,4 2,0 10,7 0,95 1,08 0,14 88,8 88,9

РГГ (100%) 1250 13,3 24,1 4,9 44,7 9,0 1,5 10,0 1,00 1,23 0,235 90,3 89,5

РГГ (86%) БСО (14%) 1275 15,3 21,9 5,2 41,4 9,2 1,9 10,4 0,92 1,12 0,066 0,217 89,5 91,7

КГГ (88%) БСО (12%) 1325 16,9 22,9 1,9 43,3 9,8 1,3 10,7 0,97 1,04 0,071 90,5 90,4

РГГ (46%)

РКШ (46%) 1275 16,1 23,4 4,4 42,7 9,6 2,0 10,9 0,95 1,11 0,174 90,9 94,3

БСО (8%)

Таблица 5. Сравнительные результаты балансовых расчетов по производству глинозема из различных глиноземсодержащих шихт

Руда, концентрат или рудная смесь Состав рудного компонента, % Производство, %

А1203 Si02 И20 глинозем содопродукты

РКШ (100%) 26,5 40,7 12,6 4,4 100 100

РГГ (100%) 22,5 44,3 9,5 10,0 83 75

КП (100%) РГГ(85%)-БСО(15%) 26,5 27,0 46,7 40,3 10,4 8,1 2,0 9,6 92 100 62 28

К11(У0%)-БС0(10%) РГГ(46%)-РКШ(46%)-БСО(8%) 30,4 26,8 42.4 40.5 8,

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком