Технологические свойства алюминиевых руд

Бокситы обычно используются в сыром виде после дробления без обогащения*. Алунитовые руды механическому обогащению не подвергаются и, как и основная масса бокситов, потребляются в чистом виде после дробления. Нефелиновые руды подготавливаются для производства глинозема обогащением, которое включает мокрую магнитную сепарацию и флотацию.

Для выделенных технологических типов определяют оптимальный метод переработки (байеровский, спекания или с использованием комбинированных технологических схем, сочетающих методы Байера и спекания), извлечение глинозема и удельные потери щелочи (для байеровского метода), извлечение глинозема и щелочи, удельный расход известняка (для спекательного), выход попутных продуктов переработки нефелиновых и алунитовых руд (соды, поташа, портландцемента, серной кислоты, сульфата калия), необходимость обезвреживания промстоков.

Переработка руд включает в себя две основные стадии: получение оксида алюминия (глинозема) пиро- и гидрометаллургическим методами и металлургический передел оксида алюминия электролизом расплавленных фтористых солей алюминия. Некоторые типы бокситов (гиббситовые, каолинит-гиббситовые) с повышенным содержанием вредных примесей, а также нефелиновые руды подвергаются предварительному магнитно-гравитационному обогащению.

Важнейшим методом переработки бокситов на глинозем является гидрохимический метод Байера. Принципиальная схема процесса заключается в следующем: боксит после тонкого помола подвергается обработке концентрированным раствором едкого натра или оборотным алюминатно-щелочным раствором, в результате чего содержащийся в боксите глинозем переходит в раствор в форме алюмината натрия (NaAlO₂).

Метод Байера наиболее прост и экономичен; расход электроэнергии при этом в 4 раза ниже, чем при использовании метода спекания. Однако метод Байера применим лишь для переработки бокситов с небольшим содержанием кремнезема.

Получение глинозема из бокситов с повышенным содержанием кремнезема осуществляется спеканием трехкомпонентной шихты из боксита, известняка и соды при температуре 1150–1250 °С с последующим выщелачиванием оборотными щелочными растворами слабых концентраций. С его помощью можно использовать высококремнистые и высококарбонатные бокситы.

В отечественной алюминиевой промышленности используют комбинированные технологические схемы, сочетающих методы Байера и спекания, что предусматривает возможность одновременной переработки на одном заводе разнокачественных бокситов с компенсацией каустической щелочи, теряемой в ветви Байера, за счет кальцинированной соды, вводимой в ветвь спекания.

Нефелиновое сырье (руда или концентрат обогащения) перерабатывается методом спекания с известняком, который добавляется для связывания кремнезема в малорастворимый двухкальциевый силикат. Процесс осуществляется при температуре 1250–1300 ^оС. Получаемый спек выщелачивается оборотным содовощелочно-алюминатным раствором, в который переходят алюминаты натрия и калия, а двухкальциевый силикат остается в осадке (белитовый шлам).

Алюминатный раствор после его обескремнивания карбонизи­руется газами, содержащими оксид углерода, для разложения алюминатов натрия и калия. Образующийся при карбонизации гидрат оксида алюминия выпадет в осадок. Отфильтрованный и прокаленный гидрат оксида алюминия является товарным продуктом.

Из фильтрата получают соду и поташ (K₂CO₃). Белитовый шлам используется для производства портландцемента. При производстве 1 т глинозема попутно получают 1 т содопродуктов (соды и поташа) и 10 т цемента. Таким образом, используются все компоненты исходного нефелинового сырья. Товарный выход глинозема составляет 80–83 %, содопродуктов – около 80 %.

Алунитовые руды после измельчения подвергаются восстановительному обжигу в печах «кипящего слоя», а затем восстановленный алунит выщелачивается оборотной щелочью (130 г/л Na₂O) при температуре 80 °С; красный шлам направляется в отвал. Из алюминатного раствора после его обескремнивания, осветления и выпаривания выделяют гидрат оксида алюминия, который промывается и кальцинируется. Выделенные на выпарке сульфатные соли перерабатываются на сульфат калия, а отходящий из печи «кипящего слоя» сернистый газ – на серную кислоту.

Перспективные методы переработки алюминиевых руд:

-радиометрическая крупнопорционная сортировка и покусковая сепарация для кондиционирования руд по содержанию железа и кремнезема;

-магнитная сепарация мелкокускового материала (–10мм) с использованием роторных сепараторов с высокоинтенсивным магнитным полем.

Товарной продукцией переработки алюминиевых руд является глинозем. Основные требования к его качеству определяются областью его использования и регламентируются по содержанию основного ценного компонента (Al₂O₃) и вредных примесей (SiO₂, Fe₂O₃, Na₂O+K₂O в пересчете на Na₂O).

Качество боксита регламентируется договором между поставщиком (рудником) и металлургическим предприятием или должно соответствовать существующим стандартам и техническим условиям, в которых должны быть указаны: технические требования к рудам, учитывающие способ переработки; правила приемки; методы испытаний руд; условия транспортирования и хранения, а также гарантии поставщика. Для сведения в табл. 5–7 в качестве ориентировочных приведены марки бокситов, извлекаемых из недр, которые использовались в СССР, физико-химические показатели бокситов и требования к качеству глинозема.

Нефелиновые концентраты и уртиты успешно перерабатываются на Пикалевском глиноземном заводе и Ачинском глиноземном комбинате. Единых официально утвержденных технических условий на нефелиновую руду как сырье для производства глинозема в настоящее время не существует.

Для попутных компонентов в соответствии с «Рекомендациями по комплексному изучению месторождений и подсчету запасов попутных полезных ископаемых и компонентов» необходимо выяснить формы нахождения и баланс их распределения в промежуточных продуктах (алюминатные растворы) и отходах глиноземного производства, а также установить условия, возможность и экономическую целесообразность их извлечения.

При переработке всех типов алюминиевых руд должно быть изучено оборотное водоснабжение, определен удельный расход свежей воды, добавляемой при отдельных операциях, методы очистки промстоков и утилизации отходов глиноземного производства.

Таблица 3

Сведения о плотности сетей разведочных скважин,

применявшихся при разведке месторождений бокситов в странах СНГ*