Способ гидрохимической обработки нефелинового шлама
ОЛИСЛНИЕ
И.ЗОБРЕТЕ Н ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ !
Союз Советскик
Социалистичесиик ,Республик
<«> 9812?4
/ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22)Заявлено 05.01.81 (21) 3268408/29"33 с присоединением заявки № (23) Приоритет
Опубликовано 15.12.82. бюллетень ¹ 46 (5! )М. Кл.
С 04 3 7/38
Всударствеай квинтет
СССР ао делан «зебрвтеннк и юткрытия (53) УДК ббб.92 (088.8) Дата опубликования описания 1/. 12. 82
/ В.И. Корнеев, А.И. Сафарян, A.И. Алексеев и В.В. Данилов (72) Авторы изобретения
Ленинградский ордена Октябрьской Революции и ордена
Трудового Красного Знамени технологический институт им. Ленсовета (7!) Заявитель (54) СПОСОБ ГИЛРОХИИИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ
НЕФЕЛИНОВОГО шЛА 1А
Изобретение относится к технологии строительных материалов, в част" ности к технологии производства портландцементного клинкера на основе нефелинового шлама - отхода комплексной переработки алюмосиликатных руд.
Известен способ гидрохимической обработки нефелинового шлама, при ко" тором обработку осуществляют в две стадии. На первой стадии его обрабатывают в водной среде углекислым газом при 25-95ОC в течение 2-24 ч, на второй стадии нефелиновый шлам подвергается обработке раствором едкого натрия при концентрации Na 0„ 25««
500 г/л Ã1 3.
Недостатками этого способа являют" ся двухстадийность процесса извлечения кремнезема из нефелинового шлама (карбонизация и гидрохимическая обработка); переход СО -иона из карбони- зированного нефелинового шлама в ще. лочной раствор.
Выделение кремнезема из щелочного раствора возможно только методом карбонизации, но вместе с этим карбо-, низируется определенная часть едкого натрия. Для возвращения едкого натрия обратно в цикл его необходимо каустифицировать. При этом образуется осаждаемый углекислый кальций, который надо как-то использовать (во из бежание новых шламо"отвалов). Кроме этого, способ характеризуется длительностью (по времени ) процессов карбонизации и гидрохимической обработки нефелииового шлама, большим рас. .ходом тепла и электроэнергии, много.численностью оборудования для веде;ния процессов.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является способ гидрохимической обработки нефелинового шлама щелочным раствором. Нефелиновый шлам обрабатывают содовым раствором, извлекающим из основной фазы
3 98127
-(двухкальциевого силиката) двуокись кремния (ьiÎ ) . Выщелачивание (обескремнивание) нефелинового шлама производится 153-ным раствором соды (Ма СОЗ
170 г/л), при Ж:Т = 6:1, в интервале температур 60-80 С, время,необходимое для проведения процесса 4-5 и f2 ).
Недостатками известного способа являются длительность по времени проведения гидрохимической обработки не- 1О фелинового шлама, использование содового раствора, который- по технологии комплексной переработки нефелина не имеется. Содовый раствор получается растворением кристаллической соды, получаемой из содо-поташного раствора.
Целью, изобретения является интенсификация процесса.
Поставленная цель достигается. тем, 20 что согласно способу гидрохимической обработки нефелинового шлама щелочным раствором, нефелиновый шлам обрабатывают поташно-содовым раствором с концентрацией Na 20-90 г/л при Ж:Т = (10-14 ):1, температуре 70-90 С в течеwe 15-60 мин. Нефелиновый шлам после гидрохимической обработки представляет собой однокомпонентную сырьевую смесь с 30. коэффициентом насыщения (KH t в пределах О,о2-0,9, которая полностью удовлетворяет получению алитового цемента. Температурный интервал 70-90 С вы- з бран как наиболее технологически приемлемый. Выбор концентрации содо-поташного раствора (90-120 г/л Ma<0 „p 20-90 г/л К О„цР связан с тем,что содо-поташный раствор, получающийся в технологическом цикле при комплексной переработке нефелинового концентрата, имеет такую же концентрацию. Ж:Т (10-14 3:1 выбран потому, что процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама интенсифицируется не только введением в раствор поташа, но и с повышением Ж:Т. Пример 1. Исходный нефелино- 5О вый шлам имеет следующий химический состав, Ф: S10 30,28; Al О 2,68; Ге О 2,75; СаО 57,8; К О 1,7. Для опыта взято 50 r. нефелинового шлама и 416 мл содо-поташного раство- 5 ра, содержащего 120 г/л йа20„„„и 45 г/л К О „,все это помещают в реактор снабженной мешалкой. Время гид4 4 рохимической обработки 20 мин, Ж: Т = = 10:1, температура 80 С. Полученную суспензию фильтруют, количество фильтрата 381 мл, содержание щелочи в пересчете íà Ma<0 Na О, 149 г/л в нем, a Ϋð25,7 г/л; МО 7,8 г/л. Влажность полученного осадка 42,3 вес.Ф; сухого осадка 47,2 r. Химический состав осадка, 3: si0< 21,6; 1яОЭ 2,55; Рефат 2,63; СаО 54,8; п.п.й. 17,7; КЙ = 0,84. Пример 2. Взято нефелинового шлама 50 г и 600 мл содо-поташного раствора, содержащего 124 г/л Ма О„ и 45 г/л К О„„РПомещают в реактор с мешалкой, время. проведения опыта 15 мин, Ж:Т = 4:1 при 80 С. После опыта полученную суспензию фильтруют. Количество фильтрата 565 мл, где содержится 152 г/л Na>0 и в нем 20,3 г/л Иа О„С,Р,щелочь в пересчете на Na>0, SiO< 6,9 г/л. Влажность полученйого осадка 41,1 вес.3; сухого осадка 45,3 г.. Осадок имеет следующий химический состав, 3: SiO 20,47; Ai О 2,61; Ге Оз 2 58; СаО 53,8; п.п.п. 19,6; KH = 0,85. Результаты сравнительного выщелачивания нефелинавого шлама содо-поташной смесью (предлагаемое изобретение ) и содовым раствором (прототип приведены в таблице. В соответствии с предлагаемым способом концентрация содо-поташного раствора 90-120 r/ë Ма О„„и 20-90 г/л К Ок Р,процесс ведется в интервале температуР 70-90 С при Ж:Т = (10-14):1 ! время, необходимое для проведения процесса, 15-60 мин. При концентрации ниже 90 г/л йа О п и ниже 20 г/л К, процесс обескремнивания прохоДит йлохо и получаем КН 0,75-0,8, что соответствует белйтовым цементам. При концентрации выше 120 г/л 1йа20Ä 90 г/л К ОщРпроцесс обескремнивания проходит более глубже и KH 0,95-1, при обжиге такой шихты в клин. кере остается 10-153 Са(в, что не допустимо. Кроме того, содо-поташный раствор 90-.120 г/л Na Î и 20-90 г/л К2 %арполучается б технологическом цикле при комплексной переработке нефелинового концентрата. Для определения влияния концентрации суспензии, значение Ж:Т меняется при прочих равных условиях (t= 80 С, Из содо-поташно-кремнеземистого раствора методом карбонизации можно выделить содо-поташно-кремнеземистую смесь для стекольной промышленности, аморфный кремнезем чистотой 10 3 "белая сажа", циолиты и т.д. Предлагаемый способ интенсифицирует процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама с повышением экономической эффективности основного производства, получения глинозема пу" тем исключения сброса нефелинового шлама в отвал, это достигается повы5 98127 = 30 мин, 105 г/л Na20„„р 55 г/л К О„)10:1, 5:1 и 2 .1. При изменении Ж:Т концентрация SiO< в растворе меняется незначительно (7,3-9 г/л10,3 г/л. Si0<). При изменении Ж:Т увеличение концентрации SiO< в растворе не свидетельствует о повщаении выхода реакции, т.е. большей степени разложения исходного продукта (нефелинового шлама) так как количество крем незема, перешедшего в раствор, раст воряется в меньшем количестве жидкой фазы, чем при высоких значениях Ж-:Т, Увеличение Ж:Т больше, чем 14:l,âåäåò к тому,что увеличивается объем жидкои "15 фа зы, что неминуемо при водит к увеличению объема бак-мешалок, что эконо\ мически нецелесообра: но. Также исследована температурная и временная зависимость процесса обес2о кремнивания нефелинового шлама при прочих равных условиях (концентрация садо-поташного раствора 105 г/л Ма О„„„ и 55 г/л Время проведения опыта меняют от 0,25, 0,5, 1, 2, 4 ч. При 20 С и времени обработки нефелинового шлама содо-поташным раствозо ром, равным 4 ч, выход SiOg в раствор составляет 4,1 г/л, т.е. достиг:нута нужная глубина обескремнивания (7-8 г/л ЯО ). При 50 С и времени обработки.4 ч выход %Од в раствор составляет 6,9 г/л. При 70, 86.и 90ОC и времени обработки 30 мин выход Si 0 в раствор составляет 6,8 г/л, 7,-3 г/л и 7,8 г/л соответственно. Как видно из приведенных данных, выход ЯО ° в раствор в интервале температур 7090 С близки между собой и достигается нужная глубина обескремнивания нефелинового шлама. В связи с этим и вы-бран температурный. интервал 70-90ОС. Со снижением концентрации содо"поташного раствора время, необходимое для достижения нужной глубины обескремнивания, увеличивается. Это хорошо видно из следующих примеров: концентрация содо-поташного раствора 120 г/л Ма О„„и 90 г/л К Оц4„ Э:Т 10:1, < 80 С и времени обработки 15 мин выход Si0g cocTasJIRBT 7,5 Г/л При концентрации 105 г/л Na 0qqp 55 г/л К О „,Ж:Т = 10:1., < 80 С и времени обработки 30 мин выход ЫО составляет 7, 3 г/л, При концентрации 4 6 90 c/ë йа Ока и 20 г/л К О„„р,Ж:Т = = 10:1, 4 80 C и времени обработки 60 мин выход . SiOg составляет 7,9 г/ /л. Исходя йз этого, с изменением концентрации содо-поташного раствора 90-120 г/л йа Ос,ри 20"90 г/л КдО„ время обработки меняется от 15 до 60 мин. Таким дбразом, приведенные пара 4етры процесса являются обоснованными и соответствуют: концентрация содопоташного раствора 90-120 г/л Ма О„ и 20-90 г/л К О„„,. Температурный интервал для ведения процесса 70-90 С, Ж:Т (10-14):1, время, необходимое для проведения процесса, l5-60 мин. Обработка нефелинового шлама по предлагаемому способу позволяет повысить экономическую эффективность производства глинозема, ликвидировать шламоотвалы и получить новые силикатные продукты. Нефелиновый шлам, обработанный по предлагаемому способу, обжигается в лабораторной силитовой печи при 1450ОС с выдержкой (no времени ) при максимальной Температуре 2 ч. Полученный цемент подвергается испытаниям по ГОСТ 310-76, Цемент соответствует марке "500" . В предлагаемом изобретении интенсифицируется процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама содопоташным раствором; снижается время проведения процесса от 4-5 ч до 15-60 мин; уменьшаются энергетические и тепловые расходы; уменьшается объем бак-мешалок и другого оборудования; использование раствора, который получается в технологическом цикле при комплексной переработке нефелина, упрощает технологию по сравнению с прототипом. 7 981274 8 шением его доли в портландцементной ным получением новых силикатных, сосырьевой смеси до 1004, с одновремен- до-поташно-силикатных материалов. »»»»»»»» » Обработка садо-поташным раствором Ж:Т Si02у г/л в растворе Время, мин 3 СОСО п,п.п., Способ Предла- 90 г/л гаемый 20 г/л йа со к,со, 10:1 60 7.,9 50,6 120 r/ë 90 г/л йети С03 Прото тип 14:1 15 42,3 5,1 К,СО, 120 r/ë Ив СО 11:1 45 46,5 20 г/л к,со, 90 г/л Иа CG 5,6 44,2 12:1 20 90 г/л К СО 105 г/л Ма СО 47,8 7,3 10:1 30 55 г/л Содовым раствором 153-ный раствор. Na C03 6,81 10: 1 240 38,5 17,9 40 3 153-ный раствор Йа СО 7ф77 10:1 300 18,5 Формула изобретения Составитель А.- Кулабухова Редактор А. Гулько Техреду М.Надь . Корректор И. Коста Заказ 9613/322» Тирам 1 Подписное ВНИИПИ Государственного. комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Иосква I-35 Раушская наб. д. 4/5 3 35 „ „„„ „ -„„„, ì„ „ . 8. е филйап ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, М Способ гидрохимической обработки нефелинового шлама щелочным раство- 4 ром, отличающийся тем, что, с целью интенсификации, процесса, нефелиновый шлам обрабатывают поташно"содовым раствором с концентрацией 8а соз 90-120 г/л, К соз 20-90 г/л 45 при Ж:Т (10-14):1, темперавурв 7090 С в течение 15-60 мин. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР И 530001, кл. С 04 В 7/24, 1975. 2. Авторское свидетельство СССР и 381628, кл. С 04 В 7/38, 26.1О.70 (прототип).