Получение глинозема из нефелинов

29.01.2017

Нефелин (NaK)2O. Al2O3. 2SiO2 является комплексным сырьем. Переработка его позволяет, наряду с глиноземом, получать соду, поташ и цемент.
На рис. 20 показана схема переработки нефелинового концентрата способом спекания. Этот способ разработан в бывш. СССР.
Кроме нефелинового концентрата, используют обычно только известняк. Однако некоторые нефелиновые породы содержат пониженное количество щелочей и при их спекании необходимо добавлять в шихту незначительное количество соды, которую можно вводить в виде части оборотного раствора. Нефелиновый концентрат поступает на алюминиевый завод в виде порошка помола — 175 меш и непосредственно используется для приготовления шихты.
Известняк после дробления подвергается сушке, а затем тонкому измельчению в мельницах сухого помола до той же, примерно, крупности (—175 меш).
Компоненты шихты дозируют в таком соотношении, чтобы на каждый моль SiO2 приходилось 2 моля CaO. Последнее необходимо для получения в процессе спекания двухкальциевого силиката.
Тщательно перемешанная шихта спекается в трубчатой вращающейся печи при температуре порядка 1300° C. В процессе спекания происходит разложение нефелина известняком с образованием алюмината натрия (или калия) и двухкальциевого силиката
(Na, К)2O*Al2O3*2SiO2 + 4СаСO3 = (Na, К)2O*Аl2O3 + 2 (2CaO*SiO2) + 4СО2.

Полученный спек размалывают до — 60 меш и выщелачивают. Целью выщелачивания является перевод алюминатов в раствор и отделение их таким образом от труднорастворимого двухкальциевого силиката. Это достигается путем обработки тонкоизмельченного спека оборотными содово-щелочными растворами в мешалках при температуре 70—80° С. Применяемый для выщелачивания оборотный содово-щелочной раствор должен содержать один моль Na2CO3 на каждый моль Al2O3 спека. Продолжительность выщелачивания составляет 30 мин. При выщелачивании происходит разложение некоторого количества двухкальциевого силиката содовым раствором, что приводит к загрязнению алюминатного раствора кремнеземом и появлению в нем едкой щелочи. Присутствие в растворе едкой щелочи делает его более стойким.
Получение глинозема из нефелинов

В результате выщелачивания получается алюминатный раствор, содержащий около 8Э—85 г/л Al2O3 и с αкст—1,4. Его отделяют от нерастворимого остатка—шлама и направляют на обескремнивание. Шлам промывают водой, а промывные воды, вместе с частью маточного раствора после карбонизации, направляют на выщелачивание новых порций спека.
Обескремнивание алюминатного раствора производится в автоклавах при давлении 5—7 ат, без химических добавок. Образующийся белый шлам отделяют от алюминатного раствора и направляют в голову процесса на приготовление шихты.
Обескремненный алюминатный раствор затем подвергают карбонизации топочными газами из печи спекания при температуре порядка 70—75° С. Полученную при карбонизации гидроокись алюминия промывают горячей водой и кальцинируют. Примерно 2/3 маточного раствора поступает на выщелачивание спека, а остальная 1/3— на получение безводных соды и поташа. Последнее достигается путем упаривания маточного раствора. При упаривании сначала кристаллизуется моногидрат соды Na2CO3*H2O, который отделяют и кальцинируют. Оставшийся раствор затем упаривают досуха для выделения из него поташа.
Нефелиновый шлам, полученный после выщелачивания, используют для получения высококачественного цемента. Для этого его измельчают в шаровой мельнице мокрого помола совместно с известняком в соотношении: 75% шлама и 25% известняка. Полученную шихту подвергают спеканию в трубчатой печи при температуре факела не ниже 1550° С. В результате спекания образуется так называемый клинкер, который размалывают до крупности — 175 меш, и получают цемент.
Комплексная переработка способом спекания позволяет использовать все составляющие нефелинового концентрата, причем на каждую тонну глинозема получают примерно 1 т соды и поташа и около 7,5 т цемента.
Расход сырья и топлива на 1 т глинозема выражается примерно следующими величинами: нефелина 4,3 т, известняка 9,7 т, пара 4,5 т, топлива на кальцинацию 0,2 т, топлива на спекание 1,9 т, пара 4,5 т.