14.577.21.0208

Создание технологий переработки высококремнистого алюминиевого сырья с повышенной рентабельностью за счет разработки технологии использования низкосортных энергетических материалов при производстве глинозема. Обеспечение конкурентоспособности производства глинозема из российского высококремнистого сырья за счет разработки технологии вовлечения в производство перспективных видов технологического топлива с низкой себестоимостью.

Современное металлургическое производство нуждается в развитии отечественной сырьевой базы для получения глинозёма, дефицит которого составляет почти 50% и восполняется за счёт импорта. Известную альтернативу бокситам составляют щелочные алюмосиликатные породы, переработка которых даёт не менее 40% отечественного глинозёма. При этом Россия имеет безусловный приоритет в данной технологии и опыт переработки нефелинового сырья двух крупных геологических провинций в Красноярском крае и Мурманской области. Мировой и отечественный опыт переработки алюминийсодержащего сырья позволяют говорить о том, что ключевыми моментами снижения себестоимости производства является сокращение затрат на исходное сырьё, уменьшение потребления энергетических и материальных ресурсов на его переработку, а также повышение комплексности использования компонентов исходного сырья с получением продукции, имеющей высокую добавленную стоимость. В сложившихся экономических и производственных условиях освоенные технологии нуждаются в существенной модернизации на основе разработки научно обоснованных технических решений для переработки низкокачественного алюминиевого сырья и расширения его сырьевой базы, что позволяет получить новые сведения фундаментального и прикладного характера для развития данного технологического направления.

Для достижения целей проекта необходимо решение задач, связанных с установлением технологичеких режимов

- переработки низкокачественного сырья природного происхождения;- спекания сухих известняково-нефелиновых шихт;- спекания известняково-нефелиновых шихт промышленного назначения;- спекания шихт сложного состава, содержащих высококремнистое обогащённое и необогащённое алюминийсодержащее сырье;- подачи и горения низкосортного топлива для обеспечения температуры, необходимой для получения алюминатных спёков заданного качества.

Для решения указанных задач были использованы известные данные по термодинамике систем глинозёмного производства и их аналогов, методологические подходы, принятые в практике термодинамического анализа систем и процессов, лабораторная база Горного университета и высокотехнологичное оборудование ЦКП, позволяющее выполнять сложные химические, фазовые и физико-химические исследования. При выполнении экспериментальных исследований были использованы известные отраслевые методики для изучения химического и вещественного состава материалов,  а также определения технологических показателей переработки алюминийсодержащего сырья на основе физического моделирования технологических процессов глинозёмного производства.

На основании выбранного по результатам исследований оптимального варианта технологической реализации процесса получения АСК при переработке обогащенного и необогащенного высококремнистого сырья с использованием низкосортного технологического топлива была разработана и изготовлена лабораторная установка для получения алюминатных спёков и наработки экспериментальных образцов. Разработаны программа и методики испытаний лабораторной установки. По результатам  исследовательских испытаний определено соответствие полученных продуктов требованиям технического задания и выполнена оценка экономической эффективности переработки высококремнистого алюминиевого сырья с использованием бурых углей в качестве технологического топлива.

Для повышения достоверности определения технологических показателей процесса спекания известняково-нефелиновых шихт с использованием низкосортного технологического топлива были выполнены работы по созданию опытно-промышленной установки и разработаны программа и методики опытно-промышленных испытаний на производственной площадке Индустриального партнёра, обеспечившие оптимизацию режимов приготовления пылеугольного топлива и его подачи в процесс спекания.

Разработан комплект технической документации на реализацию технологического процесса переработки отечественного высококремнистого алюминиевого сырья с использованием экспериментального образца установки.

 

 

Разработан оптимальный вариант экспериментального образца лабораторной и опытно-промышленной установки, реализующей процесс приготовления многокомпонентных известняково-нефелиновых шихт с сырьевыми и энергетическими добавками, их спекания, в том числе с использованием низкосортного технологического топлива, и определения показателей химического извлечения щелочей и оксида алюминия в соответствии с программой и методиками испытаний. Установлены закономерности спекания многокомпонентных шихт в зависимости от природы материалов, их химико-минералогического состава, температуры и других режимных показателей. Выявлены области оптимальных режимов ведения процесса и составов шихт, обеспечивающих максимальное извлечение ценных компонентов сырья в процессе стандартного выщелачивания.

Исследовательские испытания наработанных образцов позволили установить их соответствие требованиям технического задания по содержанию оксида алюминия и влагоёмкости при переработке обогащённого алюминийсодержащего сырья и подшихтовке сырьевых добавок с повышенным содержанием алюминия.

Установлено, что опытно-промышленная установка обеспечивает получение основного продукта – глинозема металлургического качества, удовлетворяющего ГОСТ 30558-98 методом спекания по мокрому способу. Мощность опытно-промышленной установки не менее 1 т/час по алюминийсодержащим компонентам согласно требованиям технического задания. Наиболее полно условиям процесса спекания глиноземсодержащих шихт отвечает: - индивидуальная разомкнутая схема подготовки пылеугольной смеси в валковой мельнице и независимым генератором сушильного агента, что обеспечивает стабильные режимы работы печи; позволяет отказаться от сжигания дополнительного высококалорийного топлива за счет более глубокого высушивания форсуночного топлива; - раздельный размол концентратов или руды и известняка (мела) с последующим смешением компонентов шихты позволяет достигать равномерную степень измельчения сырья, корректировать величину известкового модуля и щелочного модуля в зависимости от состава сырья; - выбор температуры спекания на основании установленного значения ферритного модуля в диапазоне температуры от 1270 до 1300 °С.

Получены новые данные о реализации технологического процесса переработки высококремнистого алюминиевого сырья с использованием сырьевых и энергетических добавок способом спекания, что позволило предложить новые технические решения для приготовления многокомпонентной шихты и использования низкосортного технологического топлива. Сравнение полученных результатов с мировыми достижениями в данной области затруднено из-за отсутствия  близких аналогов, а по технике и технологии использования низкосортного энергетического сырья предлагаемые решения находятся на уровне соответствующих мировых разработок.

 

 

Полученные результаты будут использованы для:
- разработки рекомендаций по созданию промышленной технологии получения алюминийсодержащих компонентов;
- разработки опытно-промышленного технологического регламента для получения алюминийсодержащих компонентов с использованием низкосортного технологического топлива;
- планирования исследований более высокого уровня, включая ОКТР, для модернизации существующих производств и их согласования с планами развития ведущих предприятий и компаний по добыче и переработке алюминийсодержащего сырья;
- разработки новых технологических решений в соответствии с приоритетными задачами в развитии минерально-сырьевого комплекса и их правовой охраны.
Полученные результаты планируются к внедрению на площадке Индустриального партнера ОАО РУСАЛ «Ачинский глиноземный комбинат» и в других предприятиях реального сектора экономики, связанных с переработкой низкокачественного алюминиевого сырья: ЗАО «БАЗЭЛ Цемент-Пикалево», ЗАО «Пикалевская сода», МЕТАХИМ, ОАО «Апатит», а также в профильных вузах и научно-исследовательских организациях.
В результате выполненного проекта планируется прирост запасов низкокачественного алюминиевого сырья, повышение теоретической обеспеченности его переработки и создание технических решений, обеспечивающих повышение эффективности переработки низкокачественного алюминиевого сырья.
Создание эффективных систем ресурсосбережения при переработке низкокачественного алюминиевого сырья, повышение экологической безопасности в связи с вовлечением сырья техногенного происхождения, повышение качества основной и попутной продукции в интересах развития действующих предприятий и создания новых высокорентабельных производств минерально-сырьевого комплекса.