Регистрация / Вход
Прислать материал

14.581.21.0019

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.581.21.0019
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский технологический университет "МИСиС"
Название доклада
Разработка инновационной и высокоэффективной комплексной технологии получения глинозема из российского высококремнистого сырья
Докладчик
Тарасов Вадим Петрович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Разработать новую комплексную кислотно–щелочную технологию получения глинозема из российского высококремнистого сырья для уменьшения импортозависимости. Обеспечить конкурентоспособность отечественной алюминиевой отрасли при вовлечении в переработку высококремнистого сырья с применением низкосортного (дешевого) технологического топлива
Актуальность и новизна исследования
Актуальность исследования заключается в разработке технологии, позволяющей получать глинозем металлургического качества из низкосортного алюмосодержащего сырья. Россия обладает ограниченными запасами высококачественного алюминийсодержащего сырья – низкокремнистых бокситов, пригодных для получения глинозема способом Байера. Поэтому, необходимо импортировать глинозем в значительных объемах из–за рубежа, особенно в Восточные районы Сибири, где сосредоточены основные алюминиевые заводы России, работающие на дешевой электроэнергии. Однако логистика становится с каждым годом все более проблематичной и дорогой. Важным фактором являются также высокие политические риски в бокситодобывающих странах и вопрос сырьевой безопасности. Все это приводит к необходимости импортозамещения, т.е. к переходу использования собственного сырья, которое менее качественное, но представлено огромными запасами, исчисляемыми сотнями миллионов тонн, и расположено недалеко от алюминиевых предприятий. В работе предложена реализация кислотно-щелочного способа переработки высококремнистого сырья Восточной Сибири
Описание исследования

Солянокислотное разложение высококремнистого алюминиевого сырья, в частности каолиновых глин, осуществляется с получением чернового глинозема, направляемого в щелочную ветвь для гарантированной очистки от примесей и получения глинозема необходимого дисперсионного состава, соответствующего ГОСТу. Изначально для подготовки исходного сырья к кислотному выщелачиванию производятся операции дробления и измельчения каолиновых глин. Измельченный материал затем направляют на стадию автоклавного выщелачивания при температурах 150-170°С. Пульпа после выщелачивания поступает на сгущение и фильтрацию сиштофа. Сиштоф промывают водой, нейтрализуют щелочью и направляют либо в отвал, либо на сушку, после чего отгружают потребителю. Алюминатный раствор после отделения сиштофа направляют на высаливание AlCl3∙6H2O, главная цель которого – отделение хлоридов алюминия и железа. В результате высаливания из раствора выкристаллизовывается осадок шестиводного хлорида алюминия, который направляют на кальцинацию с целью получения чернового глинозема. Черновой глинозем направляется в щелочную ветвь комплексной кислотно-щелочной технологии, а затем подвергают двухстадийному выщелачиванию, в атмосферных и автоклавных условиях. Такой подход позволяет в значительной степени сократить энергетические затраты на передел. Растворы после выщелачивания подвергают декомпозиции с целью выделения из них кристаллов гидроксида алюминия. Далее полученную пульпу фильтруют, а выпавшие кристаллы направляют на кальцинацию с целью получения глинозема металлургического качества. В целом, за счет взаимодополнения кислотной и щелочной ветвей технология становится максимально эффективной и гарантированно обеспечивает требуемое качество глинозема, что невозможно в отдельно взятых вариантах

Результаты исследования

Приведен обзор российского высококремнистого алюминийсодержащего сырья, его характеристика и основные месторождения. Рассмотрены особенности вскрытия высококремнистого алюминийсодержащего сырья различными кислотами и изучено влияние основных параметров процесса на извлечение алюминия. Изучено взаимодействие алюминийсодержащих минералов с соляной кислотой, а также выявлены основные физико–химические закономерности. Определены оптимальные условия солянокислотного выщелачивания высококремнистого сырья соляной кислотой в автоклавных условиях. Определены формы нахождения алюминия в синтезированных хлоридных растворах, их плотность, вязкость, температура кристаллизации, электропроводность алюмохлоридных растворов. Построены диаграммы растворимости алюминия в хлоридных растворах при 298 и 373К. Получены зависимости значений растворимости гидроксохлоридов алюминия от основности. Получены термограммы гидроксохлоридов алюминия разной основности. Проведены исследования коррозионной активности алюмохлоридных растворов на различные материалы, из которых можно сделать вывод, что растворы основного хлорида алюминия малоагрессивны. Исследован гидротермальный процесс гидролиза алюмохлоридных растворов, определено влияние величины рН на показатели гидролиза. Изучено разделение соединений алюминия и железа различными способами: высаливанием, экстракцией и сорбцией, электрохимическим методом и щелочным разделением. Разработан и изготовлен щелочной блок экспериментальной установки. Решены задачи методической и научной подготовки к укрупненно–лабораторным исследовательским испытаниям технологического процесса изготовления опытных партий металлургического глинозема на экспериментальной установке. Получены исходные данные по сырью, топливу и составу растворов. Подготовлены исходные пробы и данные для дальнейших технологических испытаний. Разработаны программа и методики испытаний кислотного блока экспериментальной установки. Обоснованы технологические параметры и режимы по каждому переделу кислотного блока для проведения опытов, определены температурно–временные интервалы исследования, концентрации растворов, циклов промывки промпродуктов. Разработан лабораторный технологический регламент работы на щелочном блоке экспериментальной установки по комплексной кислотно–щелочной технологии. Разработана аппаратурная схема щелочного блока экспериментальной установки получения металлургического глинозема по комплексной кислотно–щелочной технологии с описанием последовательности и содержания технологических операций. Определены методы технологического контроля техники безопасной работы. Разработана техническая документация на щелочной блок экспериментальной установки по комплексной кислотно–щелочной технологии, совместно с соисполнителем проекта (ООО «РУСАЛ ИТЦ»). Изготовлен щелочной блок экспериментальной установки в соответствии с техническим заданием и техническими требованиями. Выполнены предварительные расчеты по энергоэффективности и уровню технологических потерь, разработанной аппаратурно–технологической схемы экспериментального комплекса кислотно–щелочной технологии

Практическая значимость исследования
Российская Федерация обладает ограниченными запасами высококачественного низкокремнистого сырья, которые постепенно истощаются. На Ачинском глиноземном комбинате в настоящее время перерабатываются нефелины Кия-Шалтырского месторождения, однако его запасов хватит только на ближайшие 10-15 лет. В связи с этим возникает необходимость поиска альтернативных сырьевых источников производства глинозема. Результаты проведенных исследований будут положены в основу разработки комплексной кислотно-щелочной технологии, которая позволит перерабатывать огромные запасы российского высококремнистого алюминиевого сырья. Для промышленного внедрения в масштабе глиноземного завода мощностью 1 млн. т/год металлургического глинозема разрабатываемая комплексная кислотно-щелочная технология характеризуется расчетными экономическими показателями CAPEX - не более 70000 руб/т, OPEX - не более 10000 руб/т в ценах 3 квартала 2015 г