Способ комплексной переработки боксита

СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТА Способ комплексной переработки боксита относится к цветной металлургии, в частности к области производства глинозема из бокситов, особенно эффективен при переработке сидеритизированных бокситов. Техническим результатом является получение при переработке бокситов как глинозема металлургического, так и кондиционного железорудного концентрата. Из боксита гидрохимическим методом выделяют соединения железа в железорудный концентрат,пригодный для производства стали, при этом происходит полная десидеритизация боксита,который далее перерабатывают на глинозем известными способами. Вывод соединений железа в начале процесса и десидеритизация боксита обеспечивают повышение эффективности процесса производства глинозема. Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к области производства глинозема из бокситов, способ особенно эффективен при переработке сидеритизированных бокситов. Основные составляющие бокситов - соединения алюминия и железа. При производстве глинозема из бокситов извлекается максимально возможная доля оксида алюминия, а все соединения железа сбрасываются в отвал, достигая на некоторых глиноземных заводах миллиона тонн оксида железа в год. Вывод соединений железа из процесса получения глинозема не только улучшает технологические показатели переделов сгущения и промывки красного шлама, спекания шламовой шихты, но и обеспечивает существенное позитивное влияние на окружающую среду при продлении жизненного цикла шламовых полей. Известны способы выделения железа, как из боксита, так и из красного шлама. По способу Педерсена смесь боксита с оксидом кальция плавят в электродуговой печи при температуре 1500 С с получением чугуна и алюмокальциевого шлака, который подвергают гидрометаллургической переработке для получения глинозема (см. Ни Л.П., Гольдман М.М., Соленко Т.В. Переработка высокожелезистых бокситов - Металлургия, М., 1979, с.203). Известен также модифицированный последовательный вариант способа Байер-спекание с промежуточной стадией удаления железа путем плавки красного шлама в присутствии восстановителя при температуре 1250-1300 С по методу Круппа-Ренна с магнитной сепарацией железа, спеканием шлака с известняком и содой при 1200 С, выщелачиванием спека для получения раствора алюмината натрия и использованием шлама для производства цемента (см. Ни Л.П., Гольдман М.М., Соленко Т.В. Переработка высокожелезистых бокситов - Металлургия, М., 1979, с. 205). Известен способ магнетизирущего обжига сидеритизированного боксита с целью разложения сидерита и перевода соединений железа в магнитные соединения с последующим их извлечением магнитной сепарацией (Ни Л.П., Гольдман М.М., Соленко Т.В. Переработка высокожелезистых бокситов - Металлургия, М., 1979, с. 215) Вышеперечисленные способы вывода железа, как из боксита, так и из красного шлама предполагают наличие пирометаллургического передела - обжига или плавки, что обуславливает увеличение капитальных затрат при строительстве и эксплуатационных расходов на энергоносители и восстановитель. Пирометаллургические переделы связаны со значительными экологическими выбросами. Ближайшим аналогом заявленного изобретения является способ извлечения алюминия и железа из алюминийсодержащих руд (см. патент США 2155919 кл. С 22 В 3/10, С 22 В 3/22, С 22 В 21/00, С 22 В 3/38, С 22 В 3/00, опубл. 24.02.2010) в данном патенте описываются процессы извлечения ионов алюминия и/или железа из глиноземистых руд. Процесс извлечения из руды состоит из выщелачивания предварительно обожженной руды с применением кислоты для получения продукта выщелачивания и твердого осадка. Продукт выщелачивания содержит в растворе ионы алюминия и железа. Процесс извлечения ионов алюминия из смеси, содержащей ионы железа и ионы алюминия, заключается в извлечении упомянутых ионов алюминия из смеси, содержащей ионы алюминия, ионы железа, органический растворитель и экстракционный реагент, адаптированный для получения металлоорганического комплекса в основном селективно с упомянутыми ионами железа или упомянутыми ионами алюминия, растворимого в упомянутом органическом растворителе. Недостатком данного способа является необходимость предварительного обжига руды и трудности регенерации кислоты в цикле выщелачивания, что обуславливает повышенный уровень энергозатрат и существенные экологические аспекты. Задача настоящего изобретения заключается в повышении эффективности переработки бокситов, в том числе и сидеритизированных, с получением как глинозема, так и товарного железорудного концентрата. Техническим результатом является вывод соединений железа в виде товарного продукта на первой стадии переработки боксита на глинозем способами Байера, Байер-спекание. Поставленная задача реализуется по двум вариантам. Вариант 1. Принципиальная технологическая схема представлена на фиг. 1. Боксит размалывают на оборотном растворе комплексона - смеси натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты и слабой, например, уксусной кислоты. При нагреве суспензии происходит экстракция железа из железосодержащих соединений бокситов с образованием комплексоната железа Наряду с комплексонатом железа незначительно образуется комплексонат алюминия Na[Al edta]. Суспензию после экстракции железа разделяют: твердую фазу - обогащенный десидеритизированный боксит -перерабатывают на глинозем любым известным способом; жидкую фазу направляют на разложение двукратным изменением рН раствора. Нейтрализацию комплексоната железа рН до 78 ведут оборотным гидрокарбонатом натрия, при этом происходит выпадение в осадок гидрокарбоалюмината натрия, который отделяют от раствора. Реэкстрацию железа из комплексоната железа ведут при доведении рН раствора до 12 с выделением в осадок гидроксида железа Суспензию разделяют: твердая фаза - гидроксид железа - товарный продукт, жидкая фаза - маточный раствор комплексона. Маточный раствор комплексона упаривают, охлаждают и карбонизируют газообразным диоксидом углерода под давлением не ниже 16 бар для кристаллизации гидрокарбоната натрия. Суспензию разделяют: жидкая фаза - оборотный раствор комплексона, твердая фаза - гидрокарбонат натрия. Твердую фазу делят на два потока: один оборотный - для нейтрализации, второй выводят из схемы, например в процесс спекания глиноземной шихты. Гидрокарбоалюминат натрия кальцинируют при температуре 700-900 С с образованием алюмината натрия Твердый алюминат натрия направляют в процесс получения глинозема. Вариант 2. Принципиальная технологическая схема представлена на фиг. 2 Боксит размалывают на оборотном растворе комплексона - натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты. При нагреве суспензии с карбонизацией CO2 под давлением не менее 16 бар происходит экстракция железа из железосодержащих соединений боксита с образованием комплексоната железа Разложение комплексоната и реэкстракцию железа ведут аналогично варианту 1. Суспензию после реэкстракции железа разделяют: твердая фаза - гидроксид железа - товарный продукт, жидкая фаза - маточный раствор комплексона. Маточный раствор комплексона упаривают, охлаждают и карбонизируют под давлением газообразным диоксидом углерода для кристаллизации гидрокарбоната натрия. Далее процесс ведут аналогично варианту 1. Предложенный способ обеспечивает комплексную переработку боксита с получением глинозема металлургического и кондиционного железорудного сырья. Примеры использования изобретения Пример 1. Для опыта использовали образец сидеритизированного боксита. Химический состав боксита приведен в табл. 1. Образец боксита измельчили в лабораторном истирателе и обработали раствором смеси двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты концентрацией 150 и 70 г/дм 3 уксусной кислоты для экстракции железа. Условия экстракции Весовое отношение жидкое: твердое в исходной суспензии раствора и боксита ж:т 14,5. Время 1 ч. Температура 100 С. После экстракции суспензию разделили фильтрацией, твердый осадок промыли. Твердый осадок обогащенный боксит, не содержащий CO2. Жидкую фазу - раствор комплексоната железа - нейтрализовали гидрокарбонатом натрия до рН 7,5, в результате в осадок выпал гидрокарбоалюминат натрия, осадок отфильтровали, промыли. В нейтрализованный раствор комплексоната железа добавили каустическую щелочь с целью смещения рН раствора до величины 12. Это обусловило разложение комплексоната железа с выделением осадка железистого продукта, осадок отфильтровали, промыли. Условия разложения: Температура 100 С. Время 5 ч. Гидроалюмокарбонат прокалили при температуре 750 С в течение 30 мин с получением твердого алюмината натрия. Составы исходного боксита и полученных продуктов приведены в табл. 1. Пример 2. Для опыта использовали образец сидеритизированного боксита. Химический состав боксита приведен в табл. 2. Образец боксита измельчили в лабораторном истирателе и обработали раствором двунатриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты концентрацией 120 г/дм 3 для экстракции железа. Условия экстракции железа Весовое отношение жидкое: твердое в исходной суспензии раствора и боксита ж:т 14,5. Время 5 ч. Температура 120 С. Давление СО 2 40 бар. После экстракции суспензию разделили фильтрацией, твердый осадок промыли. Твердый осадок обогащенный боксит, не содержащий CO2. Жидкую фазу - раствор комплексоната железа - нейтрализовали гидрокарбонатом натрия до рН 7,5, в результате в осадок выпал гидрокарбоалюминат натрия, осадок отфильтровали, промыли. В нейтрализованный раствор комплексоната железа добавили каустическую щелочь с целью смещения рН раствора до величины 12. Это обусловило разложение комплексоната железа с выделением осадка железистого продукта, осадок отфильтровали, промыли. Условия разложения: Температура 100 С. Время 5 ч. Гидроалюмокарбонат прокалили при температуре 750 С в течение 30 мин с получением твердого алюмината натрия. Составы исходного боксита и полученных продуктов приведены в табл. 2. Таблица 1. Химический состав исходного боксита и продуктов переработки по варианту 1 Таблица 2. Химический состав исходного боксита и продуктов переработки по варианту 2 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ комплексной переработки боксита, отличающийся тем, что размол боксита ведут на оборотном растворе комплексона, состоящего из смеси натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты/этилендиаминтетрауксусной кислоты и слабой кислоты - угольной или уксусной; полученную суспензию нагревают для экстракции железа с образованием комплексоната железа и незначительного количества комплексоната алюминия; суспензию после экстракции железа разделяют: твердую фазу - обогащенный десидеритизированный боксит - перерабатывают на глинозем известными способами; жидкую фазу направляют на разложение двукратным изменением рН раствора; нейтрализацию до рН 7-8 ведут оборотным гидрокарбонатом натрия, при этом происходит реэкстракция алюминия с выпадением в осадок гидрокарбоалюмината натрия, который отделяют от раствора; реэкстрацию железа ведут при рН раствора выше 12 с выделением в осадок гидроксида железа, который отделяют в виде железорудного концентрата, а жидкую фазу - маточный раствор комплексона - упаривают, охлаждают и карбонизируют под давлением газообразным диоксидом углерода для кристаллизации гидрокарбоната натрия, который отделяют от раствора комплексона; раствор комплексона и гидрокарбонат натрия являются оборотными продуктами. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что на стадии экстракции железа слабая угольная кислота об-3 021253 разуется при карбонизации диоксидом углерода оборотного раствора комплексона - натриевой соли этилендиаминтетрауксусной кислоты/этилендиаминтетрауксусной кислоты под давлением не ниже 16 бар. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что температура экстрагирования железа составляет 100 С. 4. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что смещение рН раствора при реэкстракции железа ведут дозировкой гидроксида натрия. 5. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что при реэкстракции железа применяется оборотная затравка гидроксида железа. 6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что давление СО 2 при карбонизации маточного раствора составляет не ниже 16 бар. 7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выделенный гидрокарбоалюминат натрия кальцинируют при температуре 700-900 С с получением алюмината натрия, который направляют в процесс Байера.