Регистрация / Вход
Прислать материал

14.579.21.0129

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.579.21.0129
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Научно-производственная корпорация "Механобр-техника" (закрытое акционерное общество)
Название доклада
Разработка новых технологий подготовки и обогащения высококремнистого сырья и технологического топлива для комплексной технологии получения глинозема.
Докладчик
Мезенин Антон Олегович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Цели проекта:
Разработка новых технологий подготовки и обогащения высококремнистого алюминиевого сырья и технологического топлива, расширяющих сырьевую базу отечественной алюминиевой промышленности.  
Обеспечение конкурентоспособности производства глинозема из российского высококремнистого сырья за счет разработки технологии вовлечения в его производство перспективных видов технологического топлива с низкой себестоимостью.
Настоящая ПНИ является составной частью комплексного проекта ПНИЭР по теме: «Разработка инновационной и высокоэффективной комплексной технологии получения глинозема из российского высококремнистого сырья» (N 14.581.21.0019).
Задача проекта:
Разработка эффективных маловодных технологий переработки российского высококремнистого сырья (нефелинового, каолинового) и технологического топлива с низкой себестоимостью.
Актуальность и новизна исследования
Российская Федерация располагает одним из самых мощных химико-металлургических комплексов в мире по производству алюминия, его сплавов, а также сопутствующей базовой химической и металлургической продукции.
Вместе с тем, отечественная алюминиевая промышленность является импортозависимой в отношении исходного высококачественного минерального сырья. С другой стороны, Российская Федерация располагает огромными запасами сложных для химико-металлургических процессов высококремнистых алюминиевых руд, для переработки которых на глинозем (оксид алюминия) до сих пор не создано промышленно опробованных конкурентоспособных технологий.
Ни один из потенциальных видов высококремнистого сырья (нефелиновые и каолиновые руды) для глиноземного производства не пригоден для непосредственной химико-металлургической переработки, в первую очередь из-за высокого содержания примесных компонентов – оксида кремния и окислов железа. То есть они нуждаются в технологиях обогащения и подготовки по крупности.
Таким образом, в рамках данного проекта необходимо разработать способы подготовки и обогащения высококремнеземистых и низкокачественных видов алюминиевого сырья с производством концентратов, пригодных для дальнейшей гидрометаллургической переработки с использованием щелочных и кислотных процессов производства глинозема, отвечающие современным требованиям по энергоэффективности и оказывающие минимальное воздействие на окружающую среду.
Описание исследования

Для выбора направлений исследований проведена сравнительная оценка известных процессов переработки и обогащения исследуемого минерального сырья на базе имеющихся литературных данных. Для сравнительного анализа различных технологических процессов была разработана методика, базирующаяся на использовании подхода, применяемого при выполнении SWOT-анализа, позволившая определить сильные и слабые стороны технологических процессов обогащения высококремнистых алюминиевых руд при различных режимах обогащения, а также выявить сильные и слабые стороны процессов подготовки бурых углей для использования их в качестве технологического топлива при производстве глинозема.

Для проведения лабораторных исследований физико-химического состава высококремнистого алюминиевого сырья и сырья для получения технического топлива использовался качественный минералогический анализ, с использованием оптической микроскопии и рентгено-фазового анализа; валовый химический состав определялся с помощью рентгено-флюоросцентного анализа. Оптическим анализом производилась диагностика минералов, их качественное количественное соотношение с использованием современного универсального поляризационного микроскопа и программ анализа микроизображения.

Рентгено-фазовый анализ различных фракций крупности использовался с целью необходимой более детальной расшифровки минералов таких ведущих групп, как полевые шпаты, пироксены, алюмосиликаты.

Рентгено-флюоресцентный анализ применялся для получения общей картины валового качественного химического состава проб с помощью бескалибровочной методики на рентгено-флюоресцентном энергодисперсионном спектрометре.

На основе анализа выполненных исследований и экспертных оценок определены варианты оптимальных технологических схем со следующими критериями оптимизации:

- для обогащения высококремнистого алюминиевого сырья – качество концентрата, извлечение Al2O3, возможность применения оборудования большой единичной мощности, необходимость складирования обводненных хвостов обогащения, удельный расход воды, возможность утилизации отходов;

- для подготовки технологического топлива – стабильность качества топлива, возможность использования серийно выпускаемого оборудования, взрыво- и пожаробезопасноть.

Выбранная в результате проведенных исследований технологическая схема с получением пылеугольного топлива и независимым генератором сушильного агента заложена в основу проекта опытно-промышленной установки, создаваемой в рамках данного проекта при внебюджетном финансировании. 

В рамках данного проекта проведены исследования технологии измельчения высококремнистых бокситовых руд, разработана и исследована математическая модель процесса их многостадиального измельчения, определены оптимальные параметры этого процесса.

Для определения оптимальных технологических режимов подготовки и обогащения высококремнистого алюминиевого сырья по наиболее оптимальным технологиям обогащения были разработаны программы и методики экспериментальных исследований, позволяющие в полной мере определить оптимальные технологические режимы подготовки и обогащения высококремнистого алюминиевого сырья, провести проверку правильности принятых научно-технических решений по достижению поставленных перед ПНИ целей, а также подтвердить требования к показателям, техническим характеристикам и объектам экспериментальных исследований в соответствии с техническим заданием.

Для определения режимов технологического процесса подготовки низкосортного технологического топлива была разработана программа и методики испытаний опытно-промышленной установки для подготовки низкосортного технологического топлива, позволяющая в полной мере определить оптимальные технологические режимы для подготовки технологического топлива, провести проверку правильности принятых научно-технических решений по достижению поставленных перед ПНИ целей, а также подтвердить требования к показателям, техническим характеристикам и объектам экспериментальных исследований в соответствии с техническим заданием.

Результаты исследования

На основании проведённого аналитического обзора современной научно-технической литературы и патентных исследований, была проведена сравнительная оценка эффективности возможных направлений исследований подготовки и обогащения алюминиевых руд и технологического топлива, выполнены лабораторные исследования физико-химического состава, проведены теоретические исследования и обоснованы оптимальные варианты технологических решений по подготовке и обогащению высококремнистого алюминиевого сырья и сырья для технологического топлива. 

- Разработаны и изготовлены лабораторные экспериментальные установки для подготовки и обогащения высококремнистого нефелинового и каолинового сырья, а также программы и методики экспериментальных исследований, позволяющие получить кондиционные продукты обогащения относительно его качества и извлечения. Экспериментальные установки высокоэффективны, экологически безвредны и менее энергозатратны по сравнению с аналогичными разработками.

Новые технологические процессы обогащения высококремнистого сырья обеспечивают переработку продуктов с содержанием Al2O3 не ниже 21% при переходе в концентрат не менее 80% основного компонента Al2O3 от его содержания в исходном сырье и обеспечивают получение нефелинового концентрата с содержанием  Al2O на уровне 26,4 % при извлечении полезного компонента – 90,9 % и получение каолинового концентрата с содержанием Al2O3 на уровне 30,3 % при извлечении полезного компонента – 91,0 %, тем самым позволяя использовать полученные концентраты для дальнейшей переработки. 

Разработана опытно-промышленная установка подготовки технологического топлива,  обеспечивающая переработку сырья с содержанием летучих не более 50%; тонину помола готового топлива, S +008 (ПУТ) с остатком на сите с сеткой 80 мкм не менее - 65%V; производство готового топлива с содержанием кислорода в газовой фазе, контактирующей с топливом не более 9%; производство готового топлива с теплотворной способностью на рабочую массу не менее 3800 кКал/кг и
производительностью по технологическому топливу не менее 1 т/час.
 

Практическая значимость исследования
Все разработанные в ПНИ технологии и способы обогащения будут применяться на большинстве предприятий, перерабатывающих высококремнистое и низкокачественное алюминиевое сырьё. Первоочередные объекты внедрения – объекты ОК РУСАЛ.
Основной народно-хозяйственный и социально-экономический эффект внедрения результатов исследовательской работы будет заключаться в формировании отечественной сырьевой базы алюминиевого производства.