автореферат диссертации по металлургии, 05.16.02, диссертация на тему:Разработка эффективной технологии комплексной переработки нефелинов с добавками бокситов



На правах рукописи

0034758Э7

ВИНОГРАДОВ Сергей Александрович

О 3 СЕН Ж

РАЗРАБОТКА ЭФФЕКТИВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ НЕФЕЛИНОВ С ДОБАВКАМИ БОКСИТОВ

Специальность 05.16.02 - Металлургия черных,

цветных и редких металлов

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

САНКТ-ПЕТЕРБУРГ 2009

003475897

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете).

Научный руководитель -доктор технических наук, профессор

В.М.Сизяков

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

В.А. Утков,

кандидат технических наук

С.А.Николаев

Ведущее предприятие - Филиал ОАО «Сибирско-Уральская алюминиевая компания» Волховский алюминиевый завод.

Защита диссертации состоится 25 сентября 2009 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 212.224.03 при Санкт-Петербургском государственном горном институте имени Г.В.Плеханова (техническом университете) по адресу: 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2, ауд. 1303.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Санкт-Петербургского государственного горного института.

Автореферат разослан 25 августа 2009 г.

УЧЕНЫЙ СЕКРЕТАРЬ диссертационного совета /^^Ч

д-р техн. наук ¿¿^ В.Н.БРИЧКИН

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Из-за ограниченных запасов высококачественных бокситов в России отечественное производство глинозема в значительной мере базируется на использовании низкокачественного небокситового сырья - нефелинов.

Доля глинозема из небокситового сырья в балансе алюминиевой промышленности бывшего СССР составляла 20%, в настоящее время в России она возросла до 40%.

Большой вклад в создание высокоэффективных способов комплексной переработки нефелинов на глинозем, портландцемент, соду, поташ и галлий внесли отечественные ученые, в их числе: Строков Ф.Н., Талмуд И.Л., Мазель В.А., Еремин Н.И., Сизяков В.М., Лайнер Ю.А., Думская А.Ф., Абрамов В.Я., Смирнов М.Н., Арлюк Б.И., Ходоров Е.И. Данциг С.Я., и др.

За последние 10-15 лет в результате трудов ведущих научных школ металлургов Санкт-Петербургского государственного горного и Всероссийского алюминиево-магниевого институтов способ доведен до высокого уровня по качеству продукции и основным технико-эконом ическим показателям.

Ачинский глиноземный комбинат (АГК) - крупнейшее предприятие алюминиевой промышленности России.

Основной проблемой АГК в настоящее время является истощение сырьевой базы. При существующем уровне потребления нефелина запасов Кия-Шаптырского нефелинового рудника (КШНР), на котором комбинат работает с 1970г., хватит на ближайшие 10-15 лет. Качество руд резервной сырьевой базы -Горячегорского месторождения по содержанию основного ценного компонента АЬОз значительно уступает уртитам Кия-Шалтыря; переход на использование Горячегорского месторождения в качестве основного не позволит сохранить объемы производства на существующем уровне.

Поэтому, наряду с обогащением руд горы Горячей, перспективным является вариант расширения сырьевой базы за счет добавки в шихту спекания высокоглиноземистого бесщелочного компонента - боксита. Добавляя боксит, можно рационально решить

вопросы использования резервной сырьевой базы, а также вовлечь в производство некондиционные и забалансовые руды КШНР.

Исследования выполнялись в соответствии с персональным научным грантом СПГГИ (ТУ) "Подготовка диссертации на соискание ученой степени кандидата наук" (2006 год), а также в соответствии с аналитической ведомственной целевой программой "Развитие научного потенциала высшей школы (2009-201 Огоды)", проект РНП 2.1.2.5161, 2009г.

Цель работы. Повышение эффективности комплексной переработки низкокачественных нефелинов на основе подшихтовки к нефелино-известняковой шихте добавок боксита спекательных сортов.

Задачи исследований:

• Научное обоснование технологии совместной переработки нефелинов с добавками бокситов;

• Экспериментальные исследования влияния добавок боксита на физико-технические свойства получаемого алюминатного спека;

• Исследование показателей выщелачивания нефелино-бокситового алюминатного спека, механизма вторичных потерь;

• Разработка технологических рекомендаций по вводу боксита в цикл производства.

Методы исследований. В работе были использованы экспериментальные и теоретические методы исследований, физические, химические и физико-химические методы изучения свойств и составов твердых и жидких веществ и технологических продуктов.

Достоверность полученных данных доказана сходимостью теоретических и экспериментальных результатов при проведении лабораторных экспериментов, а также в ходе опытно-промышленных испытаний на АГК.

Условные обозначения, принятые в работе. М" - щелочной

модуль ненасыщенной шихты, мол. отношение И^О/А^СЬ; М"*1 -щелочной модуль насыщенной шихты, мол. отношение К20/(А120з+Ре20з); МРе - ферритный модуль, мол. отношение

Ре203/А120з; - кремневый модуль, массовое отношение

А1203/8Ю2.

Научная новизна:

• В результате исследования частных разрезов многокомпонентной системы А^Оз-ЫагО-РегОз-СаО-ЗЮг, обоснована область высоких извлечений глинозема и щелочей из алюминатного спека в раствор, лежащая вблизи ребра кристаллизации 2Са0 8Ю2 в тройной системе №20-А120з-Ка20-Ре20з--2Са(>8Ю2;

• Определено положительное влияние добавок боксита на физико-технические свойства алюмосиликатных спеков;

• Установлено, что добавка боксита к нефелиновому сырью приводит к увеличению зоны кристаллизации алюминатов щелочных металлов; одновременно повышается выход более устойчивой в алюминатно-щелочной системе Р-модификации С2Б и снижается выход менее устойчивой его модификации в виде а'- С28 , что приводит к уменьшению вторичных потерь глинозема и щелочи;

• Показано, что оптимальная температура спекания нефелиновых шихт зависит от молярного отношения Ре20з/А120з в них (ферритного модуля) и находится в пределах 1250-1350°С при соответствующем изменении ферритного модуля от 0,2-0,25 до 0,02.

Практическая значимость работы:

• Расширение сырьевой базы крупнейшего глиноземного предприятия России - АГК на основе переработки нефелино-известняковых шихт с добавками спекательных бокситов;

• Повышение технико-экономических показателей переделов спекания и выщелачивания: снижение расхода топлива, уменьшение вторичных потерь глинозема и щелочи.

Апробация работы. Основные результаты диссертации освещались на научных конференциях студентов и молодых ученых СПбГГИ(ТУ) им. Г.В. Плеханова 2006-2009 г.г.; научных семинарах кафедры металлургии цветных металлов СПбГГИ(ТУ) им. Г.В. Плеханова 2006-2009г.г.; на научно-техническом совете ОАО "Русал ВАМИ", на международных ежегодных специализированных конференциях в Краковской горной академии (Польша, Краков, 2006) и Фрайбергской горной академии (Германия, Фрайберг, 2007).

Публикации. Основные положения диссертации опубликованы в 5 статьях, получен 1 патент.

Структура диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 42 таблицы и 39 рисунков. Библиография включает 102 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы ее цель, задачи, научная новизна, практическая ценность, изложены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе выполнен краткий аналитический обзор состояния основной и резервной сырьевых баз Ачинского глиноземного комбината, рассмотрены варианты обогащения горя-чегорских руд.

Вторая глава посвящена теоретическому обоснованию и разработке технологии совместной переработки нефелинов с добавками бокситов.

В третьей главе представлены экспериментальные исследования по влиянию добавки боксита на физико-технологические свойства нефелинового спека.

В четвертой главе рассмотрены варианты использования технологии применительно к рудам Горячегорского месторождения, даны теоретические и практические положения эффективного использования технологии совместной переработки нефелинов с добавками бокситов.

Автор выражает глубокую благодарность и признательность научному руководителю, доктору технических наук, профессору, заслуженному деятелю науки Российской Федерации В.М. Сизякову и кандидату технических наук H.H. Тихонову за идеи, которые послужили основой проведения исследований, внимание, помощь и поддержку на различных этапах написания диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ ЗАЩИЩАЕМЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Добавка бокситов в нефелино-известняковую шихту позволяет вовлечь в производство глинозема некондиционные и забалансовые руды Кия-шалтырского нефелинового месторождения, а также руды Горячегорского месторождения без глубокого их обогащешш; количество добавляемого боксита повышает выход щелочных алюминатов, что определяется взаимодействиями в системе А12 О гN02 О- Ре203-Са 0-5Ю2, предельная величина ввода добавки определяется содержанием Ге203 в боксите.

Кия-шалтырское месторождение нефелиновых руд непрерывно эксплуатируется с 1970 года и близко к истощению. Руды резервной сырьевой базы - Горячегорского месторождения - существенно беднее руд КШНР, их переработка без предварительного обогащения приведет к заметному снижению производительности комбината.

Альтернативой глубокому обогащению руд с использованием флотации или двухстадийного магнитного обогащения может стать добавка глиноземсодержащего бесщелочного сырьевого компонента, например боксита.

С увеличением массовой доли боксита в рудной смеси растет содержание оксида алюминия в спеке, что наряду с некоторым повышением извлечения А1203 при выщелачивании обуславливает снижение удельного расхода спека и, соответственно, обеспечивает рост производительности завода при неизменной нагрузке на передел спекания.

Таким образом, при необходимости, можно заметно увеличить выпуск глинозема при некотором сокращении производства содопо-ташной продукции без существенного изменения аппаратурно-технологической схемы производственного процесса, принимая во внимание сложившуюся конъюнктуру рынка. При её изменении возможна корректировка соотношения между бокситовой и нефелиновой составляющей шихты.

Для изучения влияния добавок боксита на физико-технические свойства получаемого спека при выполнении данной работы были проведены серии лабораторных экспериментов по спеканию нефе-

м0+/

щ

линовых руд и концентратов с использованием бокситов Тиманско-го и Североонежского месторождений с долей боксита 0-30% от веса рудной смеси в интервале температур 1200-1300°С, по методике института ВАМИ, которая наиболее полно отражает технологический

процесс промышленной пе-

_ , , а) пористость реработки нефелинов. 60 | Т_]_

В настоящей работе 1 4 т #-

были изучены шихты с раз- 45 ными щелочными

модулями: ненасыщенная с

0,95 и насыщенная с м;+/ =1,05.

По промышленным данным при спекании нефелиновой руды без добавки боксита наилучшие показатели получаются при использовании ненасыщенной шихты.

Насыщенная шихта обеспечивает высокое извлечение глинозема, но извлечение щелочей из опека снижается. Кроме того, в этом случае неизбежны дополнительные потери щелочей в связи с увеличенным щелочным оборотом в цикле.

Однако, при добавке боксита в случае использования ненасыщенной шихты снижается доля щелочей для образования алюмината и феррита натрия из-за увеличения содержания оксида железа в спеке. Поэтому при переработке

60 40 20

1) прочность е—

~ ~ —■> Ь , г- -А

Г" __.

1Г- "*"*"

----- Ь-—1 ----

ю

20

30

9 1200 -А- -1275

-Х- - 1300

Рис.1. Влияние добавок таманского боксита на физико-технологические свойства спека при различной температуре

нефелинов с добавками бокситов щелочь необходимо дозировать как на А120}, так и на железо в шихте, чтобы полностью связать АЬОз в алюминат, а Ре203 в феррит натрия.

Исследования реологических свойств нефелиновых шихт в зависимости от доли боксита в рудной смеси показали увеличение подвижности пульпы, что позволит снизить влажность пульпы по даваемой в печь спекания и, соответственно, сократить расход топлива.

АЬОч

Анализ физико-

технических свойств изученных спеков позволяет утверждать, что спек, полученный на основе кия-шалтырской руды с добавками североонежского боксита, аналогичен заводскому. Увеличение доли североонежского боксита в шихте спекания не приводит к изменению значимых физико-технологических свойств спе-ка, что объясняется практически одинаковым фер-ритным отношением в кия-шалтырской нефелиновой руде и североонежском боксите. Это позволяет перерабатывать его по существующей технологической схеме, не внося в неё существенных изменений.

В тиманском боксите содержание соединений железа значительно выше, что приводит к изменению плавкости спека с повышением доли боксита в шихте спекания. Поэтому для получения спека с одинаковой степенью оплавленности, т.е. с одинаковой пористостью, плотностью и усадкой (рис.1, а, б, в), необходимо снижать температуру спекания с

10 20 Доля боксита. '

- Североонежский боксит

- Тиманский боксит

Рис.2. Зависимость содержания компонентов спека от доли боксита и его типа

ростом массовой доли боксита в шихте. Так, например, при содержании 10% боксита от рудной смеси температура спекания должна быть ниже примерно на 15°С (при 20% - ниже на 25°, при 30% - на 30°С). Снижение температуры спекания, в свою очередь, приведет к экономии топлива.

Тиманские бокситы спекательного типа отличаются от североонежских меньшим содержанием АЬ03 (~46 вместо 52%) и БЮ2 (~12 вместо 18%). Кремневый модуль тиманских бокситов существенно выше.

На рис. 2 приводятся графики зависимости содержания АЬОз, 8Ю2 и Ре20з в спеках в зависимости от доли боксита в шихте при спекании нефелиновой шихты АГК с различными добавками тиманских и североонежских бокситов по данным выполненных нами экспериментальных исследований. Показано, что спеки получаемые с добавкой 10% североонежских бокситов богаче примерно на 0,8%, чем при использовании той же добавки тиманских бокситов. Это позволяет при том же объеме использования североонежских бокситов получить больше товарного глинозема.

Учитывая вышесказанное, североонежский боксит более перспективен в качестве глиноземсодержащей добавки к шихте АГК.

Извлечение глинозема и щелочей из нефелино-бокситовой шихты не ухудшается, как можно было предположить на основании ранее выполненных исследовательских работ с использованием нефелиновых руд с повышенным содержанием оксида железа, а, напротив, несколько улучшается за счет увеличения в шихте содержания А1203:

Доля боксита 0% 10% 20% 30%

извлечение А^О} 87,9 90,5 90,7 90,6

извлечение И20 90,3 91,5 91,8 90,6

На основании данных лабораторных экспериментов был выполнен сравнительный материальный баланс производства, на основании которого были рассчитаны показатели комбинированной технологии совместной переработки кия-шалтырского нефелина и североонежского боксита:

• При дозировке боксита в нефелиновую шихту АГК повышается производительность предприятия:

Доля боксита, % 0% 10% 20% 30% Выпуск глинозема, % 100 108 117 125

• Удельный расход рудной составляющей спека изменяется следующим образом:

Доля боксита 0% 10% 20% 30%

удельный расход рудной смеси, т/т 4,66 4,33 4,07 3,85

удельный расход спека, т/т 8,63 7,97 7,41 6,93

В связи со снижением удельного расхода спека соответственно уменьшается и удельный расход топлива при увеличении доли боксита в шихте.

• Снижение щелочности рудной смеси приведет к снижению выпуска содопоташной продукции:

Доля боксита, % 0% 10% 20% 30%

Выпуск содопоташной продукции, % 66 37 14

и, соответственно, увеличению оборотного потока. Так, увеличение оборотного щелочного потока при добавке боксита составит: при 10%-ной добавке - на 26%, при 20% -на 48%, при 30% - на 65%.

Несмотря на снижение выпуска содопродуктов при переработке нефелино-бокситовой шихты эффективность предлагаемой технологии в целом, при оптимальной добавке боксита, как показывает предварительные технико-экономические расчеты для условий АГК, остается на достаточно высоком уровне.

С ростом добавки боксита улучшается соотношение между выпуском глинозема и выходом белитового шлама для производства цемента.

Для исследования применимости технологии совместной переработки нефелина и боксита к рудам горы Горячей была выполнена серия лабораторных экспериментов с использованием горячегорской руды и концентрата. В качестве апюминийсодержа-щей добавки в основном использовали североонежский боксит.

Было установлено, что при спекании горячегорской нефелиновой руды, содержащей до 10% Ре203 при ферритном отношении 0,21-0,25 в лабораторных условиях могут быть получены спеки с

высоким извлечением А1203 (на уровне 90%) и щелочей 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 13,4-13,9%, т.е. примерно на 2% ниже, чем при использовании кия-шалтырской руды. 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 возрастает.

При спекании концентрата, полученного из горячегорской руды методом двухстадийной магнитной сепарации, содержание А1203 в получаемом спеке возрастает до уровня, близкого к получаемому при использовании кия-шалтырской руды. Однако, в связи с низким содержанием Fe203 в шихте [f/a - 0,04) температура спеко-образования повышается приблизительно на 50°С, что приведет к увеличению расхода топлива и уменьшению стойкости футеровки.

Для компенсации отрицательных факторов при переработке горячегорской руды и повышения содержания оксида алюминия в спеке до существующего в настоящее время уровня (-15%) требуется добавка к шихте 14% североонежского боксита. Температура спекания сохраняется на уровне 1250-1275°С, извлечение оксида алюминия и щелочей около 90%. Аналогичные показатели извлечения были достигнуты и при использовании таманского боксита.

Основные решения, принятые для варианта использования Го-рячегорских нефелиновых руд, могут быть использованы и при вовлечении в промышленную переработку некондиционных и забалансовых руд Кия-Шалтырского нефелинового месторождения. Ориентировочный средний состав забалансовых руд (22,5% А1203; 40% Si02; 11% СаО; 5,6% Fe203) практически аналогичен рудам горы Горячей (22,5% А1203; 42,8% Si02; 7,8% СаО; 8,8% Fe203).

Для теоретического обоснования технологии совместной переработки нефелинов и бокситов необходимо было выполнить анализ полученных результатов с позиций взаимодействий в частных разрезах системы Al203-Na20-Fe203-Ca0-Si02 и прежде всего, в тройной системе Na20A]203-Na20Fe203-2Ca0Si02 (рис.3).

В ранее выполненных работах, приводятся лишь отрывочные данные о влиянии соединений железа на технологию спекания и качество получаемых спеков. Превалирует мнение, что повышенное содержание железа в нефелиновой шихте приводит к отрицательному эффекту. Поэтому для получения дополнительной информации о поведении шихты при спекании рудных материалов, содержащих различное количество оксидов железа в диапазоне до 7% Ре20з, чтобы исключить влияние

1650

n»,0 а1.0,

1345* N8,0 Гс.О,

ис 3. Тройная системаШгОАЬСЬ-ЫагО-РегОг-гСаО ЗЮг

других побочных факторов, неизбежных при работе с различными нефелиновыми рудами и сопутствующими натуральными сырьевыми материалами, были составлены синтетические шихты, соответствующие промышленным образцам.

Шихты с кремневым модулем 0,5 соответствуют горячегор-ским нефелиновым рудам и концентратам по соотношению основных компонентов и изменяются по лучу а-Ь на тройной диа-граммме состояния КагОАЬОз-ЫагОРегОз^СаО-ЗЮг (рис.3), шихты с кремневым модулем 0,7 соответствуют кия-шалтырским нефелиновым рудам и концентратам и изменяются по лучу с-<1 тройной диаграммы. Спеки, получаемые из данных шихт, лежат в поле диаграммы, ограниченном заштрихованным четырехугольником а-Ь-с-11.

Состав этих спеков находится вне пределов области кристаллизации А, где получаемые спеки не могут рассматриваться как смесь трех простых двойных соединений. В этой части диаграммы

Рис. 4. Спеки с различным содержанием Ре2С>!, полученные пои темпеоатуое спекания 1300°С

(А) наблюдается пониженное извлечение глинозема и щелочей, связанное с образованием соединений М2С885 с С4АР (браунмиллерит).

В результате лабораторных экспериментов по спеканию и выщелачиванию синтетических шихт установлено, что в изученной области составов исходных рудных материалов, которая характеризуется изменением содержания А1203 в диапазоне 21-26,5%, Ре?03 -в диапазоне 0,6-16%

(М,,е - 0,02-0,5) могут

быть получены спеки с достаточно высоким извлечением глинозема и щелочи (до 91%).

При этом, с увеличением содержания оксидов железа в рудном материале изменяются условия процесса спекания,

при которых могут быть получены спеки удовлетворительного качества. Так, при незначительном содержании Ре203 в руде (порядка 0,3%, МРе = 0,02) извлечение А1203 на уровне 89% наблюдается

лишь при температуре спекания 1325°С, а извлечение щелочей не превышает 81%, спеки тугоплавкие, непрочные. С повышением содержания Ре203 в руде до 5% (МРе = 0,12-0,14) процесс спекооб-

разования происходит активнее. Уже при 1275°С достигается

извлечение А1203 на уровне 88%, которое увеличивается до уровня 90% при повышении температуры до 1300-1325°С. При этом возрастает оплавленность спека и его прочность. Извлечение щелочей

0,025 0,15 0,25 0,5 м ре й7о10/ гт

Рис 5 Зависимость оптимальной температуры составляет 8/-У1/о. НЛО-спекания от ферритного отношения щадка спекообразования

лежит в пределах 1275-1325°С.

При 8-9% Ре203 в рудном материале (МГе= 0,20-0,25) высокое

извлечение А120з и К20 достигается при температуре спекания 1250-1300°С. Уже при температуре 1300°С спек заметно оплавлен (рис 4), его прочность заметно возрастает. Площадка спекообразования лежит в пределах 1250-1300°С.

При дальнейшем увеличении содержания Ре20з в рудном материале до 14-16%, наибольшее извлечение А1203 имеет место при 1250°С. При отклонении температуры от этого значения на 25°С как в сторону увеличения, так и в сторону снижения наблюдается существенное снижение извлечения А120з. При 1275°С спек сильно оплавлен.

Таким образом, установлено, что температура спекания шихты в изученном диапазоне определяется в основном отношением Ре203/А1203 в ней (рис 5).

Как показывают полученные результаты, кремневый модуль рудного материала в пределах 0,5-0,7 практически не влияет на температурный режим процесса спекания при различном содержании оксидов железа и определяет лишь содержание А1203 в получаемом спеке. При = 0,5 содержание АЬОз в спеке находится на уровне 12,0-13,5% (в зависимости от содержания Ре203 в нем), при (Д^ = 0,7 соответственно 15-17%.

На основании научного обоснования способа совместной переработки нефелинов с добавками бокситов и технологических исследований можно придти к следующему заключению: добавки североонежских или тиманских бокситов при переработке нефелиновых руд действующего Кия-Шалтырского нефелинового рудника, забалансовых и некондиционных руд Кия-Шалтыря, руд или концентратов горы Горячей позволяют повысить производительность АГК по глинозему; величина добавки бокситов в каждом конкретном варианте будет определяться соответствующим технико-экономическим обоснованием.

Спек, получаемый из нефелипо-боксито-известняковой шихты обеспечивает стабилизацию (¡-модификации двухкаль-

циевого силиката, что позволяет целенаправленно изменять параметры выщелачивания с целью максимального извлечения глинозема и щелочей.

Вторичные потери ценных компонентов в процессе переработки нефелинов способом спекания в основном связаны с частичным разложением основного кремнеземистого компонента спека - двух-кальциевого силиката:

2СаО-8Ю2 + 2КаОН + Н20 ->2Са(ОН)2 +Ка28Ю3

(1)

В результате наших исследований по изучению фазового состава ачинских нефелиновых производственных спеков показано, что двух-кальциевый силикат в них при спекании щелочных алюмосиликатов может существовать как в форме р-2Са08Ю2 (СгБ), так и в форме а'-2СаО-8Ю2. Установлено, что в ачинском спеке содержится около -60% р-2 С28 и -40% а'-С28.

Структуры а'- и (3-модификаций близки. Небольшой деформации решетки достаточно, чтобы структуру силиката из моноклинной р-формы перевести в ромбическую а-форму. Диагностическими признаками появления а'-С28 в спеке служит замена дублета 2,78-2,75 А на 2,762,69 А и сильнейших линий 2,02 А и 1,978 А на 2,035 А и 1,94 А (рис.6).

Для проведения исследований модификацию а'-С28 синтезировали по методике ВАМИ путем низкотемпературного выщелачивания железистого спека ПАЗ'а; выщелоченный шлам на

Рис.6. Участок рентгенограмм промышленных нефелиновых и шламовых спеков, в которых двухкальциевый силикат находится преимущественно в а'-<Ьог>ме

90% состоял из а'-С28. Модификацию (3-С28 выделяли из болгарито-вого спека, полученного при температуре 1300°С, содержание (З-СгБ составило 92%. Выщелоченные шламы измельчали до крупности 100% минус 40 мкм.

С целью повышения мономинеральности шламов пробы обогащали в тяжелых жидкостях с переменной плотностью.

Исходя из значений удельного веса разделяемых фаз на основе йодистого и бромистого метилена были составлены смеси тяжелых жидкостей с удельным весом от 2,85 до 3,10 г/смз. Небольшое количество шлама (10 г) засыпалось в цилиндры и заливалось тяжелой жидкостью. После перемешивания пробы отстаивались в течение 11,5 часов, затем верхняя, более легкая фракция сливалась.

Операцию декантации повторяли многократно, и это позволило получить двухкальциевый силикат с меньшим количеством примесей. Все операции проходили при постоянном петрографическом контроле. Для шламов были получены пробы с количеством примесей -5%, представленных прослойками гидросиликатов кальция ~2% и стекла, а также железосодержащими фазами щелочных алюмосиликатов с СаСОз. Состав в мольных долях примерно соответствовал: СгдАо.озРео,осиКо.йг-

Опыты по гидратации а'-С28 и Р-С28 проводили с использованием каустических растворов в условиях подобия промышленной технологии по концентрации №2Ок -85-90 г/л при температуре существующей технологии 90°С.

Время термостатирования проб по сравнению с промышленным способом было увеличено с 20 мин до 2 час, это было сделано для углубления реакции разложения а'- и Р-С28 и облегчения идентификации продуктов реакции.

Термостатирование двухкальциевого силиката в каустических растворах осуществлялось при Ж:Т = 3,6, что соответствует промышленным параметрам, в лабораторных автоклавах V = 100 мл, заполненных стальными шариками и установленных на вращающейся рамке в воздушном термостате, п = 60 об/мин.

В результате исследований подтверждено, что у модификации а'-С28 способность к гидратации выше, что объясняет более активное взаимодействие с алюминатными растворами:

a'-2Ca0Si02 + H20 -> 2Ca0Si0rH20 (C2SHI) (2)

ß-2Ca0Si02 + 2H20 Ca0Si02H20 (CSHI) + Ca(OH)2 (3)

При гидратации a'-C2S, на поверхности отмечается скопление агрегатированных кристаллов высокоосновной фазы C2SH, обладающей невысокой удельной поверхностью (3-4 м2/г), которая мало влияет на переход Si02 в раствор.

В процессе выщелачивания ачинских алюминатных спеков, концентрация кремнезема быстро достигает в алюминатном растворе предельного метастабильного уровня за счет разложения а'-модификации по реакции (1). После достижения максимальной концентрации Si02 в алюминатном растворе активно идет процесс перехода гидроксокомплексов Si(IV) с основной связью Al-0-Si (полоса в ИК-спектре 980см"1) в полимерные алюмо-кремниевые гидроксокомплексы (предтеча ГАСН) с последующей кристаллизацией гидроалюмосиликата натрия (Na20 Al203-2Si02-2H20).

Это приводит к существенным вторичным потерям глинозема и щелочи (на уровне 4-5%); при этом почти весь кремнезем из раствора переходит в ГАСН.

При гидратации более устойчивой модификации ß-C2S на поверхности отмечается образование тонких каемок тоберморитопободной фазы волластонитовой структуры CSHI (3) с высоким диффузионным сопротивлением (уд. поверхность CSHI ~110м2/г) что практически быстро останавливает переход Si02 в раствор.

Доля вторичных потерь за счет разложения ß-модификации двухкальциевого силиката мала, по сравнению с тем количеством потерь, которые приходятся на долю разложения а'-модификации C2S.

В результате работы установлено, что повышенное содержание соединений железа в спеках играет стабилизирующую роль в процессе кристаллизации C2S. При увеличении содержания соединений железа в спеках формируется преимущественно устойчивая фаза ß-2Ca0Si02, которая обеспечивает снижение вторичных потерь глинозема и щелочи при выщелачивании. Алюминат натрия практически не образует твердых растворов с ß-2Ca0Si02 и кри-

сталлизуется в виде самостоятельной фазы, что также повышает извлечение полезных компонентов.

По результатам экспериментальных исследований при добавке боксита содержание Ре20з в спеке увеличивается с 3,2% до 5,5-9,3% (добавка боксита от 15 до 30%), что приводит к кристаллизации двухкальциевого силиката преимущественно в р форме: при добавке 15% ренгено-фазовым анализом определяются уже следы а'-С28, а при 30% двухкальциевый силикат представлен только в виде Р-гСаОБЮз.

; Эти данные подтверждаются также снижением уровня вторич-' ных потерь при выполнении лабораторных экспериментов по спеканию смешанных нефелино-бокситовых шихт.

ВЫВОДЫ

Диссертация представляет собой законченную научно-исследовательскую работу, в которой поставлена и решена актуальная задача расширения сырьевой базы крупнейшего глиноземного предприятия России - Ачинского глиноземного комбината, путем переработки нефелинов с добавками бокситов.

Выполненные автором исследования позволяют сделать следующие выводы:

1. Эффективность переработки низкокачественных нефелинов может быть повышена за счет добавки к нефелино-

. известняковым шихтам бокситов спекательных сортов, где содержание А1203 почти в 2 раза выше, чем в нефелинах;

2. Увеличение содержания железа в шихте не приводит к снижению извлечения ценных компонентов, как предполагалось ранее, а физико-технологические свойства получаемого спека позволяют внедрить технологию без существенных изменений существующей аппаратурной базы;

3. Оптимальная температура спекания нефелино-бокситовых шихт зависит от отношения оксида железа к оксиду алюминия в нефелиновой составляющей шихты (ферритного модуля);

4. При увеличении содержания соединений железа в спеках формируется преимущественно устойчивая фаза Р-2Са08Ю2, которая обеспечивает снижение вторичных потерь глинозема и щелочи

при выщелачивании. Алюминат натрия практически не образует твердых растворов с ß-2Ca0Si02 и кристаллизуется в виде самостоятельной фазы, что также повышает извлечение полезных компонентов;

5. Предложена технология совместной переработки нефелинов с добавками бокситов, позволяющая снизить капитальные затраты при переходе предприятия на руды резервной сырьевой базы, а также вовлечь в промышленную переработку некондиционные и забалансовые руды Кия-Шалтырского нефелинового месторождения;

6. Величина добавки боксита в каждом конкретном варианте будет определяться технико-экономическим обоснованием с учетом типа боксита, используемой нефелиновой руды и конъюнктуры рынка.

По теме диссертации опубликованы следующие работы:

1. Виноградов С.А. К вопросу повышения качества сырьевой смеси при комплексной переработке нефелиновых руд и концентратов методом спекания на Ачинском глиноземном комбинате / Сизяков В.М. // Металлург, 2009. №4.(С. 62-67)

2. Патент РФ №2006112505. Способ переработки нефелиновой руды с дозировкой боксита / Аникеев В.И., Виноградов С.А., Галиуллин Ф.Г., Долгирева К.И., Насыров Г.З., Тихонов H.H., и д.р. Заявлено 14.04.2006 Опубл. 10.11.2007.

3. Виноградов С.А. Технология совместной переработки нефелинов и бокситов // Записки Горного института, Т. 170, 2007 (С. 153-155)

4. Vinogradov S.A. То the question of joint processing of nepheline and bauxite ores for alumina, soda ash, potash, and cement production // Sesje studenckich kol naukowych, Krakow, 2006. (C. 5051)

5. Vinogradov S.A. To the question of joint processing of nepheline and bauxite ores // Freiberger Forschungshefte, С 516, 2007. (S. 8387).

РИЦ СПГГИ. 09.07.2009.3.387. Т. 100 экз. 199106 Санкт-Петербург, 21-я линия, д.2

УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ.

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ГЛИНОЗЕМНОГО ПРОИЗВОДСТВА НА БАЗЕ НЕФЕЛИНОВОЙ ТЕХНОЛОГИИ.

1.1 Развитие и современное состояние технологии спекания. нефелино-известняковых шихт.

1.2. Состояние и пути развития сырьевой базы АГК.

1.2.1. Кия-шалтырское месторождение нефелиновых руд.

1.2.2 Горячегорское месторождение.

1.2.3 Исследования обогатимости руд горы Горячей.

1.3 Постановка задач работы.

ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ СПЕКАНИЯ НЕФЕЛИНОВЫХ ШИХТ С ПОВЫШЕННЫМ СОДЕРЖАНИЕМ ЖЕЛЕЗА.

2.1. Исследование влияния оксида железа на качество спека, получаемого на основе щелочного алюмосиликатного сырья.

2.2 Снижение вторичных потерь.за счет стабилизации двухкальциевого силиката.

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО СПЕКАНИЮ НЕФЕЛИНА С ДОБАВКАМИ БОКСИТА В УСЛОВИЯХ АГК.

3.1 Методика проведения лабораторных экспериментов.

3.2 Спекание Кия-Шалтырской нефелиновой руды с добавками Североонежского боксита.

3.3 Спекание Кия-Шалтырской нефелиновой руды с добавками Тиманского боксита.

3.4 Сравнительная оценка среднетиманских и североонежских бокситов как добавки к нефелиновой шихте АГК.

3.5. Расчет материальных потоков глиноземного производства.

3.5.1. Расчет ожидаемого изменения производительности АГК по глинозему при вводе в шихту бокситов Тиманского месторождения.

3.5.2. Разработка программа промышленных испытаний смешанной нефелино-бокситовой шихты с использованием тиманских бокситов.

3.5.3. Программа промышленных испытаний технологии комплексной переработки нефелино-бокситовой шихты на Ачинском глиноземном комбинате.

Настоящая диссертационная работа выполнена на базе кафедры металлургии цветных металлов Санкт-Петербургского государственного горного института (СПГГИ) и технологических лабораторий Всероссийского алюми-ниево-магниевого института ("ВАМИ-РУСАЛ").

Отечественная алюминиевая промышленность зарождалась в стенах Горного института, а ее научно-технический штаб — головной институт ВАМИ был создан по инициативе и благодаря научным трудам выдающихся ученых Горного института - профессоров Н.П.Асеева, А.Н.Кузнецова, академика Н.С.Курнакова - на базе лаборатории легких металлов при кафедре металлургии цветных металлов (МЦМ). Сначала это был Институт цветных металлов (во главе с проф. Н.П.Асеевым), преобразованный в 1931 г. в институт ВАМИ. В дальнейшем научные творческие связи ученых Горного института и ВАМИ крепли год от года.

У отечественной алюминиевой промышленности необычный путь развития, и во многом это определяется известной ситуацией в ее сырьевом секторе.

В мировой алюминиевой промышленности основным сырьем для производства глинозема служат высококачественные бокситы, перерабатываемые по способу Байера.

Развитие глиноземного производства в России и странах СНГ на территории бывшего- СССР' было ориентировано в основном- на использование собственной сырьевой базы. Вследствие ограниченных запасов байеровских бокситов в сферу промышленного производства широко вовлекалось небокситовое высококремнистое сырье - нефелины. Усилиями отечественных ученых и инженеров были достигнуты выдающиеся результаты по созданию эффективных схем их комплексной переработки, которые получили мировое признание. Доля глинозема из небокситового сырья в балансе алюминиевой промышленности бывшего СССР составляла 20%, в настоящее время в России она возросла до 40%.

В результате глубокой интеграции науки и производства способы комплексной переработки нефелинов получили дальнейшее развитие и существенно усовершенствованы.

Сущность способа комплексной переработки нефелинов заключается в спекании сырой руды или концентрата с известняком во вращающихся печах при 1200-1300°С.

Химические превращения при спекании протекают в основном в твердофазном состоянии и описываются реакцией

Ш,К)20-А1203-28Ю2 + 4СаС03 = (Ш,К)2ОА12Оз + 2(2СаО-8Ю2) + 4С02 Полученный спек выщелачивают оборотными щелочно-алюминатными растворами. При этом растворимые компоненты спека - алюминаты щелочных металлов переходят в раствор, а в твердой фазе остается малорастворимый двухкальциевый силикат (нефелиновый шлам), перерабатываемый на портландцемент. Алюминатные растворы, существенно загрязненные 8Ю2 (вследствие частичного разложения двухкальциевого силиката), обескремниваются и перерабатываются методом карбонизации и декомпозиции на гидроксид алюминия и карбонатные щелока. Гидроксид алюминия кальцинируется с получением глинозема, карбонатные растворы подвергаются политермическому выпариванию с выделением соды, поташа и галлия. Все компоненты исходного сырья используются полностью без отходов. В этом заключается уникальность созданной крупномасштабной промышленной технологии переработки нефелинов (рис.1).

Нефелиновая руда (концентрат)

Известняк

Приготовление шихты 1 шихти

Спекание

Топливо спек

9->•

Регенерация

Вода

Известь оелып шлам щелочной раствор

Выщелачивание спека содо-щегитнои раствор

1

Отделение и промывка белитовый Цементное шлама шлам производство

-^ алюяшнашный раствор

Автоклавное Пой обескремниканне

1

7Т\

Известь белый тлап Глубокое обескремниканне 1

Карбонизация (содовая ветвь)

Отделение гндроксида

Декомпозиция (содо-щелочная ветвь) 1

Отделение и промывка гидрата гидрат

Кальцинация 1

Содопоташное производство

ГЛИНОЗЕМ

Рис. 1. Способ комплексной переработки нефелинов Ф

Топливо

Исторически воссоздавая решение крупнейшей технологической проблемы мирового уровня по комплексной переработке нефелинов, следует подчеркнуть, что это результат колоссального труда не одного поколения отечественных ученых и инженеров. Отметим тех, кто стоял у истоков этого большого дела, кто принимал активное участие в совершенствовании способа комплексной переработки нефелинов, кто определил перспективу его дальнейшего развития:

- за разработку и освоение комплексной переработки нефелинового сырья на глинозем, содопродукты и цемент группе специалистов Волховского алюминиевого завода и ВАМИ: И.Л.Талмуду - руководителю работы, В.П. Почивалову, О.Н. Захаржевскому, В.А. Крочевскому, Ф.Н. Строкову и В.И. Влодавцу - в 1957 г. была присуждена Ленинская премия;

- Премией Совета Министров СССР в области науки и техники в 1982г. отмечена совместная работа Горного института, ВАМИ, Пикалевского объединения "Глинозем", АГК в области создания и освоения автоматизированных систем управления технологическими процессами в производстве глинозема и попутных продуктов, в числе лауреатов премии: В.М. Сизяков -руководитель работы, Х.А. Бадальянц, Е.А. Беликов, Б.Г. Злоказов, И.М. Костин, М.В. Левин, Р.Г. Локшин, С.Г. Стародубровский, О.Н. Тихонов, O.A. Чащин;

- большой вклад в развитие производства глинозема из нефелинов внесли также ведущие сотрудники ВАМИ: В.А. Абрамов, Б.И. Арлюк, И.В. Давыдов, А.Ф. Думская, В.А. Екимов, Л.А. Ключанов, Б.М. Краюхин, А.К. Ромашев, М.Н. Смирнов, Н.Г. Срибнер, Г.В. Телятников, H.H. Тихонов, В.М. Тыртышный, В.А. Утков; Е.И. Ходоров, Н.С. Шмаргуненко, а также руководители и специалисты глиноземных предприятий: Г.П. Ткаченко, Е.А. Исаков, В.А. Волков, И.М. Чуприянов, П.В. Федорин, Л.И. Финкелыитейн и др.

Освоение комплексной технологии переработки нефелинового сырья в России началось в 50-х годах прошлого века. В соответствии с разработанной технологией все компоненты сырья без всякого остатка могли использоваться для получения глинозема, портландцемента и содопоташной продукции. Благодаря этому, нефелиновое сырье осталось вполне конку-рентноспособным по отношению к бокситовому. Конкурентноспособность нефелинового сырья сохраняется и в настоящее время, о чём свидетельствует работа Ачинского глиноземного комбината.

Комплексная переработка, являляясь основным преимуществом нефелинового сырья, имеет и свои недостатки, основным из которых является 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 бывает необходимость изменить соотношение между выпуском глинозема и содопродуктов в сторону увеличения производства глинозема.

Такое изменение технологии возможно осуществить путем ввода в шихту глиноземсодержащего бесщелочного сырьевого компонента, каковым, в частности, могут служить бокситы спекательных сортов.

Таким образом, при необходимости, можно заметно (на 10-15%) увеличить выпуск глинозема при некотором сокращении производства содопоташ-ной продукции без существенного изменения аппаратурно-технологической схемы производственного процесса, принимая во внимание сложившуюся конъюнктуру рынка. При её изменении возможна корректировка соотношения между нефелиновой и бокситовой составляющей шихты.

Особенно актуальной тема совместной переработки станет при вовлечении в производство резервной сырьевой базы - Горячегорского месторождения нефелиновых руд, качество которых существенно уступает рудам основного сырьевого источника.

Исследованию технологических основ переработки нефелинового сырья с добавкой бокситовой составляющей для реализации указанной выше возможности на Ачинском глиноземном комбинате и посвящена настоящяя работа.

Таким образом, основным объектом исследования в работе является кия-шалтырская нефелиновая руда, на которой работает комбинат с 1970 года по настоящее время, и горячегорская нефелиновая руда, на базе которой выполнен проект комбината, на которой ему предстоит работать после исчерпания запасов Кия-Шалтырского нефелинового месторождения.

В качестве бокситовой добавки были выбраны бокситы Североонежского и Среднетиманского месторождений.

Цель работы: Повышение эффективности комплексной переработки низкокачественных нефелинов на основе подшихтовки к нефелино-известняковой шихте добавок боксита спекательных сортов.

Идея работы: Повысить содержание АЬОз в спеке путем подшихтовки бесщелочного высокоглиноземистого компонента, что позволит вовлечь в промышленную переработку некондиционные и забалансовые руды Кия-Шалтырского нефелинового рудника, а также обеспечит сохранение производительности предприятия при переходе на резервную сырьевую базу - Го-рячегорское месторождение.

Задачи исследования:

• Научное обоснование технологии совместной переработки нефелинов с добавками бокситов;

• Экспериментальные исследования влияния добавок боксита на физико-технические свойства получаемого алюминатного спека;

• Исследование показателей выщелачивания нефелино-бокситового алюминатного спека, механизма вторичных потерь;

• Разработка технологических рекомендаций по вводу боксита в цикл производства.

Основные положения, выносимые на защиту:

• Добавка бокситов в нефелино-известняковую шихту позволяет вовлечь в производство глинозема некондиционные и забалансовые руды Кия-шалтырского нефелинового месторождения, а также руды Горячегорского месторождения без глубокого их обогащения; количество добавляемого боксита повышает выход щелочных алюминатов, что определяется взаимодействиями в системе А1203-Ма20-РегОз-СаО-БЮг, предельная величина ввода добавки определяется содержанием Ре20з в боксите.

• Спек, получаемый из нефелино-боксито-известняковой шихты обеспечивает стабилизацию (3-модификации двухкальциевого силиката, что позволяет целенаправленно изменять параметры выщелачивания с целью максимального извлечения глинозема и щелочей.

Апробация работы:

Основные результаты диссертации освещались на научных конференциях студентов и молодых ученых СПбГГИ(ТУ) им. Г.В. Плеханова 20062009 г.г.; научных семинарах кафедры металлургии цветных металлов СПбГТИ(ТУ) им. Г.В. Плеханова 2006-2009г.г.; на научно-техническом совете ОАО "Русал ВАМИ", на международных ежегодных специализированных конференциях в Краковской горной академии (Польша, Краков, 2006) и Фрайбергской горной академии (Германия, Фрайберг, 2007).

Публикации:

Основные положения диссертации опубликованы в 5 статьях, получен 1 патент.

Внедрение результатов диссертационной работы в производство: Основные результаты работы будут внедрены в промышленность на ОАО «РУСАЛ Ачинск», а также на других предприятиях, перерабатывающих нефелиновое сырьё.

Структура диссертации: Диссертация состоит из введения, 4 глав, выводов, списка литературы. Работа изложена на 157 страницах машинописного текста, содержит 42 таблицы и 39 рисунков. Библиография включает 102 наименования.

Основные результаты расчета приведены в таблице 31.

Основные удельные материальные потоки на серой стороне глиноземного производства и распределение содобикарбонатного раствора

Удельный материальный поток на основных переделах Ед. изм. Доля боксита в рудной смеси

0% 10% 20% 30%

Мщ в спеке Ма+/ щ 0,95 0,92 0,95 0,90 0,95 0,88 0,95

М" щ 1,08 1,08 1,12 1,08 1,15 1,08 1Д7

Приготовление шихты

Известняк (т+ж) Кг/т 5974,0 5245,9 5195,0 4600,1 4533,3 4023,1 3964,9

Рудная смесь (т+ж) Кг/т 4658,7 4377,9 4334,8 4128,6 4067,9 3905,6 3848,4

Оборотный поток (ж) Кг/т 5203,5 5028,4 5066,7 4877,2 4949,7 4743,0 4854,4

Т) Кг/т 599,8 590,6 594,4 " 581,7 588,3 571,8 580,7

Спекание

Спек Кг/т • 8639,2 8006,4 7971,0 7446,4 7408,1 6945,8 6932,6

Потери при спекании Кг/т 89,1 87,2 87,1 85,5 85,3 84,0 83,9

Выщелачивание спека

Спек Кг/т 8613,3 7982,4 7947,1 7424,1 7385,9 6924,9 6911,8

Оборотный раствор (из с-щ ветви) мЗ/т 21,4 20,89 20,9 20,45 20,5 20,0 20,1

Атоминатный раствор мЗ/т 17,1 1 17,048 17,1 17,0 17,1 17,0 17,1

Промывка шлама выщелачивания

Шлам не промытый (т+ж) т/т 11,9 10,8 10,7 9,7 9,6 8,8 8,7

Вода на промывку шлама т/т 11,1 10,7 10,7 10,3 10,3 10,0 10,0

Шлам промытый (в отвал) (Т) т/т 6,65 6,0 5,9 5,4 5,3 4,9 4,8

Распределение содо-бикарбонатного раствора

В оборот на спекание мЗ/т 4,6 5,6 5,8 6,5 6,8 7,3 7,6

В содовый цех мЗ/т 3,5 2,4 2,3 1,55 1,3 0,7 0,5

В основу расчета положены неизменный выпуск спека цехом спекания и необходимость реализации соответствующих мероприятий, обеспечивающих увеличение пропускной способности цехов гидрохимии и кальцинации глинозема.

Расчет производительности (Q) ведется по формуле: р в =

Sen где:

Рсп - годовой выпуск спека, т Sen - удельный расход спека, т/т

Удельный расход спека на основании балансовых расчетов , выполненных на базе полученных лабораторных данных при различной добавке боксита в шихту установлен на следующем уровне:

Добавка боксита, %: 0 10 20 30

Уд. расход спека, т/т: 8,64 7,94 7,38 6,91

Ы Ы fe) Ы

Преобразуя формулу (1), составляем следующие уравнения, исходя из постоянства выпуска спека:

Q'gen =Q\' Sen = Ql • Sen2 = Ql • Sen , ГДе'

12 3 gen > gen , gen ~ удельный расход спека соответственно при добавке 10, 20 и 30% боксита.

Исходя из изложенного рассчитываем повышение производительности комбината при добавке боксита:

•При добавке 10% боксита: Ql = = Q'8>64 = i^oeSQ

Sen 7,94

•При добавке 20% боксита: Qx = = @'8>64 = \,n\Q gen 7,38

• При добавке 30% боксита: 0, = Q^f- = £-8'64 = 1,2500

8 сп 6'91

Эти коэффициенты могут быть использованы при любом достигнутом уровне производительности комбината без использования добавки боксита.

Например, при учете достигнутого уровня работы комбината в 2005 г. - 1077,5 тыс.т, добавка боксита могут обеспечить прирост выпуска глинозема:

• При добавке 10% боксита: 0, = 1077,5-1,088 -П12тыс.т

• При добавке 20% боксита: 02 = 1077,5 1,171 = 1261,7тыс.т

• При добавке 30% боксита: 03 = 1077,5-1,250 = 1346,8тыс.т

При изменении базовой производительности соответственно изменяются и расчетные величины Q¡, Q2 и Q3.

Рассчитанные коэффициенты увеличения мощности действительны только при неизменном годовом выпуске спека на комбинате.

На основании данных рассчитанного материального баланса, если условно принять производительность и другие производственные показатели комбината при работе на кия-шалтырской нефелиновой руде за 100%, то можно предполагать, что основные показатели комбината будут изменяться следующим образом (табл. 32):

1. Данциг С .Я. Пивоваров В.В. Нефелиновые породы комплексное алюминиевое сырье : монография / Данциг С.Я., Андреева Е.Д., Пивоваров В.В. и др // М. : Недра, 1988. - 192 с.

2. Сизяков В.М., Шморгуненко Н.С. Научно-технический прогресс в производстве глинозема // Цветные металлы. М. 1981. №8, С.43-45.

3. Лайнер А.И., Еремин Н.И., Лайнер Ю.А., Певзнер И.З. Производство глинозема//М., Металлургия, 1978г., 344с.

4. Влодавец, Н.И. Сборник "Нерудные материалы" // Ленинград : Академия Наук СССР, 1929, Т. IV, стр. 56-66.

5. Влодавец, Н.И. Сборник "Хибинские апатиты" // Ленинград : Госниитехиздат, 1931 г., Т. II, стр. 69-79.

6. Влодавец Н.И. // Доклады Акад.Наук СССР, 1931, стр. 127-130.

7. Сборник "Хибинские апатиты". 1932 г., Т. IV, стр. 47-97.

8. Строков Ф.Н., и др. Труды ГИПХ. 29. 1936, стр. 13-26.

9. Мазель, В.А. К вопросу о рациональном составе алюминатного спека // Труды научно-исследовательского института легких металлов "НИИСАЛЮМИНИЙ", 1932 г., стр. 37.

10. Мазель, В.А. Предварительные опыты по совместному спеканию бокситов с нефелинами // Труды научно-исследовательского института легких металлов "НИИСАЛЮМИНИЙ", 1933 г., Т. 3, стр. 51-59.

11. Строков Ф.Н., и др. Труды ГИПХ. 29. 1936, стр. 183-185.

12. Друцкая, Г.В., и др. Отчет ВАМИ по теме 34/1 1-457 // Лениград : ВАМИ. Отчет ВАМИ. 1949.

13. Друцкая, Г.В. и др. Отчет ВАМИ по теме 272Л, часть 5 // Лениград : ВАМИ. Отчет ВАМИ. стр. 1-40.

14. Мазель, В.А. и др. Краткий отчет по технологическому обследованию печей спекания ВАЗ. // Лениград : ВАМИ. Отчет ВАМИ. 1950. стр. 1-28.

15. Отчет ВАМИ по теме 25 // Лениград : ВАМИ. 1951. стр. 1-18.

16. Отчет ВАМИ по теме 25 // Лениград : ВАМИ. 1952. стр. 1-47.

17. Канцеленбоген П.Д., Крочесвский H.A., Смирнов М.Н. // Цветные металлы, 1957, №4, стр. 37-43.

18. Талмуд И.Л. // Биллютень ЦНИИЦМ, 1957, №8, стр. 30-36.

19. Мазель, В.А. // Труды ВАМИ. Ленинград. 1953. №34. С. 14-23.

20. Каценеленбоген П.Д. и др. // Ленинград. Отчет ВАМИ по теме №73-Д, часть VI. 1950. С.1-17.

21. Каценеленбоген П.Д. и д.р. // Ленинград. Отчет ВАМИ по теме №73-Д, часть VII. 1951. С. 1-44.

22. Друцкая, Г.В. и др. Техпомощь ВАЗу по пуску, наладке и освоению технологического процесса переработки нефелинов // Ленинград : ВАМИ. Отчет ВАМИ. 1949.

23. Каценеленбоген П.Д. и др. Обследование работы печей спекания ВАЗа на четырехкомпонентной шихте // Ленинград : ВАМИ, 1951. Отчет института ВАМИ по теме 25, эт IV.

24. Чистякова A.A. Некоторые данные по системе Na20-Al20rH20 // Цветные металлы. 1964. №9, С. 54-60.

25. Пат. 460707 СССР. Способ получения глинозема / И.З. Певзнер, B.JI. Райзман, Н.И. Еремин и др.

26. Пат. 775990 СССР. Способ совместной переработки нефелиновых и бокситовых руд на глинозем и щелочные продукты / Певзнер И.З., Райзман B.JL, Еремин Н.И. и др.

27. Пат. 747084 СССР. Способ получения алюмината натрия из нефелиновой руды / Райзман B.JL, Певзнер И.З. Казаков В.Г. и др.

28. Пат. 610359 СССР. Способ получения глинозема из красного шлама / Майер A.A., Горелик Г.Г., Мальц, Н.С.

29. Пат. 1578081 СССР. Способ производства глинозема из нефелина / Арлюк Б.И., Киселев А.И., Пивнев А.И.

30. Заяв. 93035277 РФ. Способ совместной переработки нефелиновых и бокситовых руд на глинозем и щелочные продукты / Арлюк Б.И., Сандлер Д.Р., Пивнев А.И.

31. Заяв. 9305280 РФ. Способ совместной переработки нефелиновых и бокситовых руд на глинозем и щелочные продукты / Арлюк Б.И., Сандлер Д.Р., Пивнев А.И.

32. Арлюк Б.И., Сандлер Д.Р. Разработать технологию переработки нефелинового сырья с использованием добавок боксита» Этап 2. Разработать технологию ввода добавок боксита на переделы выщелачивания и обескремнивания //JL, Отчет ВАМИ. 1990 г.

33. Ни Л.П., Райзман В.Л. Комбинированные способы переработки низкокачественного алюминиевого сырья // Алма-Ата : Наука. 1988.

34. Райзман В.Л., Певзнер И.З. Исследование кинетики совместного автоклавного выщелачивания бокситов и нефелинов // Изв. ВУЗов, Цветная металлургия. 1981 г., №3, стр. 30-32.

35. Фиттерман М.Я., Райзман В.Л., Певзнер И.З. Оптимизация технологического цикла переработки боксита и нефелина в ветви Байерапоследовательного варианта Байер-спекание // Комплексное использование минерального сырья. 1981., №4. С.49-54.

36. Ни Л.П., Пономарев В.Д., Осипова Е.Ф. Совместная переработка красного шлама и нефелина по гидрохимическому способу // Химия и технология глинозема. 1964, С.51-54.

37. Андреев Е.И., Добрынин В.А., Райзман B.JI. Опытно-заводские испытания технологии переработки боксито-нефелинового шлама по способу спекания // Цветная металлургия. 1984. №6. С. 18-20.

38. Арлюк Б.И., Зенькова H.A. Провести исследования и выполнить технико-экономическую оценку целесообразности добавки краснооктябрьского боксита в нефелиновое сырье АГК // Ленинград : ВАМИ, 1989.

39. Отчет АГК о проведении промышленных испытаний по использованию североонежских бокситов // Ачинск : б.н., 1995.

40. Петров В.П., Андреева Е.Д., Бородин Л.С., Свешникова Е.В. // Нефелиновое сырье. Москва : Наука, 1978. С. 3-4.

41. Данциг С .Я., Яшунин П.В., Пивоваров В.В. Новые источники глинозема в районе АГК // Повышение качества глинозема и комплексная переработка сырья. Ленинград : ВАМИ, 1981, С.5-11.

42. Думская А.Ф., Бенеславский С.И. Разработка технологии получения глинозема и содопродуктов из нефелинового концентрата, полученного из сиенитов Красноярского края У/ Ленинград : ВАМИ. 1951.

43. Думская А.Ф. Уточнение технологии получения глинозема из нефелиновых сиенитов Красноярского края // Ленинград : ВАМИ: Отчет ВАМИ по теме №10, 1952.

44. Думская А.Ф. Изыскание способа переработки необогащенных ужурских нефелиновых сиенитов на глинозем. Ленинград: Отчет ВАМИ, 1954.

45. Думская А Ф. Усовершенствование технологической схемы и уточнение показателей переработки ужурских нефелинов. Этап 1 // Ленинград : ВАМИ. Отчет ВАМИ по теме №1-10, 1957.

46. Шапиро, Р. В. Испытания обогатимости нефелиновой породы Ужурского месторождения // Ленинград : Отчет института Механобр, 1956.

47. Данилов В. Г. Испытания обогатимости нефелиновой породы Ужурского месторождения (разработка флотационной схемы обогащения) // Ленинград : Отчет института Механобр по теме №29, 1956.

48. Шапиро Р. В. и др. Магнитное обогащение 200т нефелиновой породы на Красноярской фабрике с целью получения нефелиновых концентратов для опытов в ВАМИ // Ленинград : Отчет института Механобр по теме №29 "б", 1956.

49. Шапиро Р. В. Магнитное обогащение 3000т нефелиновой породы на Красноярском заводе "Сибэлектросталь" // Ленинград: Отчет института Механобр по теме 29 "в", 1956.

50. Сусликов Г. Ф. Исследование на обогатимость нефелиновых пород месторождения горя Горячей методом флотации // Красноярск: Отчет Красноярского завода Сибэлектросталь, 1960.

51. Сусликов Г.Ф:, Антонычев* М;Я. Испытания флотационной технологии обогащения нефелиновых руд Горячегорского месторождения // Красноярск : Отчет Красноярского завода Сибэлектросталь, 1962.

52. Ходоров Е.И., Шморгуненко Н.С. Техника спекания глиноземных шихт. М : Металлургия, 1978.

53. Мазель В. А. Изучение взаимодействий и равновесных состояний в системе Ка20А120з-Ка20Ре20з-2Са08Ю2 // Труды ВАМИ. 1957. №39, С.115-128.

54. Шварцман Б.Х., Аракелян О.И., Волкова Н.С. О влиянии кремнезема на формирование кристаллов при карбонизации растворов полученных в процессе переработки нефелинового сырья // Цветные металлы. №4, 1964 г., стр. 35-41.

55. Гордеева В.А., Хаброва Г.И., Кушнарев М.Л. Исследование разложения карбонатов магния кинетическим, сорбционным и рентгеноструктурным методами // б.м.: ДАН СССР, 1959. т. 129.

56. Хазанов Е.И., Стажеева С.А., Кузьмина Г.В. К вопросу о механизме взаимодействия нефелина с известняком // б.м. : Известия СОАН СССР, вып.1. №3, 1964.

57. Авдеева Г.А., Новолодская А.А. О взаимодействии алюмосиликатов натрия и калия состава К20А120328Ю2 // б.м.: Известия СО АН СССР, серия химических наук, вып.2, №7., 1964.

58. Стакеева С.А., Хазанов Е.И. Исследование некоторых твердофазных реакций глиноземного производства методом высокотемпературной рентгенографии // Новосибирск: Сб. Химия и технология глинозема. Труды ГХВсес. совещ. 19-22 апреля, 1971.

59. Китлер НИ., Лайнер А.Ю. Нефелины комплексное сырье алюминиевой промышленности //Москва : б.н., 1962.

60. Хазанов, Е. И. Роль восстановителя в процессах спекания алюминиевых и титановых руд // Изв. АН СССР, ОТН. №10, 1957.

61. Уточнение показателей при переработке нефелиново-сиенитовой породы ужурского месторождения: а) с целью выдачи данных для проектирования; б) для усовершенствования аппаратурно-технологической схемы. Этап 5 // Ереван : Отчет о НИР/ВАМИ по теме №7.

62. Хазанов Е.И., Хлюпина А.Ф., Бессонова A.C., Шйшлянникова Э.И., Меньшиков П1С. О спекании ужурских нефелиновых сиенитов с известняком в присутствии восстановителя // б.м. : Труды ВС ФАН СССР, вып. 13, 1958.

63. Хазанов Е.И., Кузьмина Г.В. Изменение фазового состава нефелиново-содово-известняковой шихты при спекании в присутствии восстановителя // б.м. : Изв. Сибирского отделения АН СССР, №9, 1959.

64. Хазанов, Е. И. Роль восстановителя в процессе спекания алюминиевых // Новосибирск : Изд. СО АН СССР, 1960. стр. с. 79-85.

65. Хазанов В.И., Хлюпина А.Ф., Бессонова A.C. и д.р. Исследование физико-химических процессов спекания нефелино-сиенитовых пород Ужурского месторождения с известняком в присутствии восстановителя // Иркутск : Вост.-Сиб.филиал АН СССР, 1958.

66. Аракелян О.И. О твердых растворах системы Na20-Al203-Fe203. Труды пятого совещания по экспериментальной и технической минералогии и петрографии // Изд. АН СССР, 1958. С.89-96.

67. Яковлев JI.K. Технологическое опробование боксонских бокситов по восстановительно-окислительному способу // Новосибирск : СО АН СССР : Отчет о НИР/ИХТТИМС. 1977.

68. Буторин JIM. Оптимизация состава нефелинового спека // Лениград : Отчет ВАМИ, 1971.

69. Сизякова Е.В., Бричкин В.Н., Косовцева Т.Р. Снижение щелочности нефелинового шлама и проблема качества портландцементного клинкера // Цветные металлы. 2005. №12, стр. 66-68.

70. Смирнов М.Н. Диссертация доктора наук // б.м. : ЛГИ им. Г.В. Плеханова, 1975.

71. Мальц Н.С., Сизяков В.М., Шморгуненко Н.С. Новое о взаимодействии двухкальциевого силиката с алюминатными растворами // Travo. 1974. №11. С.79-88.

72. Арлюк Б.И. Выщелачивание алюминатных спеков // Москва: Металлургия, 1979. С. 100.

73. Сизяков В.М., Яшунин П.В., Алексеев А.И. Повышение качества белитового шлама при комплексной переработке нефелинов // Цветная металлургия. 1980. №13. С.24-26.

74. Бергер A.C. Диссертация канд. техн. Наук // Новосибирск : ХМИ Сиб. отд. АН СССР. 1961.

75. Малышев М.Ф. Сравнительная химическая активность ß-CaO Si02 и Ca0Si02H20 // Цветные металлы. 1964. №11. С59-62.

76. Сизяков В.М. и др. Исследование фазового состава устойчивых продуктов взаимодействия b-2Ca0Si02 и Ca02Si02nH20 с растворами едкого натра//Цветные металлы. 1969. №3. С. 126-134.

77. Абрамов В.Я. Диссертация доктора техн. Наук // б.м. : ЛГИ им. Г.В. Плеханова. 1973.

78. Абрамов В.Я., Еремин Н.И. Выщелачивание алюминатных спеков // Москва : Металлургия. 1976. С.207.

79. Сизяков В.М. Диссертация доктора техн. Наук // Ленинград : ЛГИ им. Г.В. Плеханова. 1983.

80. Мальц Н.С. Новое в производстве глинозема по схемам Байер-спекание // Москва : Металлургия, 1989. С.176.

81. Корнеев В.И. В кн.: Шестой международный конгресс по химии цемента//Москва : Стройиздат. 1976. Т. 1. С.71-74.

82. Сизяков В.М., Смирнов М.Н. // Цветные металлы. 1970. №8. С.1822.

83. Абрамов В.Я., Бадальянц Х.А., Финкелынтейн Л.И., Петушок В.Л. Основные закономерности выщелачивания нефелиновых спеков // Цветные металлы. 1971. №11. С.37-39.

84. Смирнов М.Н. // Ленинград : Труды ВАМИ. 1960. №46, стр. 19-24.

85. Журнал прикладная химия, XXXVIII1. стр. 16-22.

86. Сизяков В.М., Насыров Г.З. Эффективные способы комплексной переработки небокситового алюминиевого сырья на глиноземные и попутные продукты // Цветные металлы. 2001. №12. С.63-68.

87. Арлюк Б.И. Усовершенствование процессов переработки алюминатно-щелочных спеков//Москва : Цветметинформация. 1978. С.50.

88. Сизяков В.М., Мюнд Л. А., Бурков К.А. Тезисы V Всесоюзной Менделеевской дискуссии // Ленинград : Наука. 1978. С.225.

89. Бурков К.А., Сизяков В.М., Мюнд Л.А. // б.м. : Журнал прикладная химия. 1979. С.53-57.

90. Сизяков В.М. О роли соды в процессе выщелачивания нефелиновых спеков // Цветные металлы. 1974. №6, С.36-38.

91. Янковский H.A. Совместная переработка бокситов и нефелинов в условиях ТАК"а // Ленинград : ВАМИ. Отчет по теме №801. 1935.

92. Хазанов Е.И., Луданова Г.А. О кинетике взаимодействия нефелина с углекислым кальцием и влияние восстановителя на этот процесс // б.м.: Изв. института нефте- и углехимического синтеза. 1969. том X, часть 2.

93. Хазанов Е.И., Луданова Г. А., Варганова A.B. Синтез однокремнистого силиката натрия и его взаимодействие с углекислым кальцием // б.м. : Изв. института нефте- и углехимического синтеза, 1969. том X, ч.2.

94. Сизяков В.М., Яшунин П.В., Вишнева Л.И. О переработке низкожелезистых нефелиновых концентратов // Цветные металлы. 1979. №2, С.42-43.

95. Буторин Л.М. Изыскание оптимального фазово-минералогического состава щелочных алюминатных спеков // Лениград: Отчет ВАМИ по теме 5-73-ПГ-14. 1974.