1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) B (11) 28857
(51) C01F 7/20 (2006.01)
C01F 7/06 (2006.01)
C01F 7/38 (2006.01)
КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ
МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
(21) 2012/1378.1
(22) 26.12.2012
(45) 15.08.2014, бюл. №8
(72) Космухамбетов Александр Равильевич;
Валишевская Татьяна Юрьевна; Смолин Евгений
Петрович; Омарова Салтанат Абуталиповна;
Бугембаева Асель Кайратовна; Хавалкайрат
Бакберген
(73) Республиканское государственное предприятие
на праве хозяйственного ведения "Национальный
центр по комплексной переработке минерального
сырья Республики Казахстан" Комитета
промышленности Министерства индустрии и новых
технологий Республики Казахстан
(56) Лайнер А.И. Производство глинозема. М.: Гос.
науч.-техн. изд-во лит-ры по черной и цв.
металлургии, 1961. С. 137, 141, 180, 185, 444
SU 969670 A1, 30.10.1982
Патент KZ 4415 C, 14.03.1997
Инновационный патент KZ 19915 A4, 15.08.2008
Патент KZ 8629 B, 15.03.2002
RU 2183193 C2, 10.06.2002
Троицкий И.А., Железнов В.А. Металлургия
алюминия. Глава VIII Получение глинозема из
нефелинового сырья. URL.:
http://www.alfametal.ru/?id=gl8. 2003-2011
US 5716530 A, 10.02.1998
US 4446117 А, 01.05. 1984
(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ
НИЗКОКАЧЕСТВЕННОГО БОКСИТА
(57) Изобретение относится к цветной металлургии
в частности к технологии получения глинозема из
низкокачественного боксита.
Целью данного изобретения является разработка
рационального способа переработки
низкокачественного боксита, позволяющего
повысить степень извлечения глинозема, снизить
энергозатраты и упростить процесс.
Техническим результатом является достижение
высокого извлечения алюминия путем
выщелачивания боксита технической соляной
кислотой, значительного снижения энергозатрат
путем использования обжига и термоконверсии, в
замен процесса высокотемпературного спекания и
упрощения технологии за счет сокращения оборота
промпродуктов внутри технологической схемы в
связи с исключением процесса обескремнивания
алюминатного раствора.
(19)KZ(13)B(11)28857

2. 28857
2
Изобретение относится к цветной металлургии, в
частности к технологии получения глинозёма из
низкокачественного боксита.
Известен способ комплексной переработки
алюмосиликатного сырья (KZ Патент 19812 кл.
C01F 7/30, C0/D 7/00, С01В 33/14 от 15.12.2010 бюл.
№ 12), в котором сырьё спекают с карбонатом
натрия и едким натром при температуре 1150 -
1250°С с последующим выщелачиванием спека
соляной кислотой и получением хлоридного
алюмосодержащего раствора.
Данный способ имеет следующие недостатки.
Способ предусматривает высокотемпературное
спекание исходного сырья с применением
дополнительных реагентов для приготовления
шихты. Это обуславливает высокие энергозатраты и
требует дополнительных затрат на стадии
приготовления шихты.
Известен также способ производства оксида
алюминия из высококремнистого боксита (см.
Патент США №4614641, кл. C01F 7/06, опубл.
1986г.), содержащего более 5% реактивного
кремнезёма. Способ включает дробление боксита в
среде оборотного раствора, разделение на крупную,
обогащенную алюминием, и мелкую, обогащенную
кремнезёмом, фракции. Из крупной фракции
выделяют немагнитный продукт и подвергают его
высокотемпературному выщелачиванию. Мелкую
фракцию подвергают низкотемпературному
выщелачиванию в концентрированном щелочном
растворе, полученную пульпу сгущают,
осветлённый раствор объединяют с пульпой
выщелачивания крупной фракции. Осадок сгущения
(красный шлам) выводят из процесса.
Объединенные растворы сгущают, после
осветленный раствор фильтруют и направляют на
декомпозицию.
К недостаткам способа относятся энергетические
затраты на высокотемпературное выщелачивание.
По данной технологии теряется часть щелочи и
гидроксида алюминия так как щелочь реагирует с
некоторым количеством алюминия и реактивного
кремнезема, а продукты реакции выводятся с
красным шламом.
В качестве прототипа принимается способ
переработки на глинозем низкокачественного
боксита по последовательной схеме Байер-спекание,
включающий размол боксита, выщелачивание его
разбавленной вареной пульпой, её сгущение с
получением алюминатного раствора и красного
шлама, промывку красного шлама, декомпозицию
алюминатного раствора с получением гидроксида
алюминия и оборотного раствора, спекание
красного шлама с содой и известняком при
температуре 1150-1250°С, выщелачивание
шламового спека с получением алюминатного
раствора, направляемого после обескремнивания на
совместную декомпозицию с алюминатным
раствором ветви Байера и спекового шлама
(Лайнер А.И. и др. Производство глинозема. М.:
металлургия, 1978, с.268 - 271).
К недостаткам прототипа относятся энергоёмкое
высокотемпературное спекание боксита и
необходимость проведения процесса
обескремнивания.
Задачей предполагаемого изобретения является
повышение извлечения глинозема при переработке
низкокачественного боксита, снижение энергозатрат
и упрощение процесса.
Техническим результатом является достижение
высокого извлечения алюминия при выщелачивании
боксита технической соляной кислотой, исключение
энергоёмкого процесса спекания, а также
исключение процесса обескремнивания.
Дополнительным положительным результатом
служит снижение потерь кислоты за счёт её
возвращения в голову процесса после
термоконверсии.
Технический результат достигается тем, что
боксит выщелачивают при температуре 60-100 °С
технической соляной кислотой в две стадии с
промежуточным обжигом твердого остатка после
первой стадии при температуре 500-550°С, а
полученный кислый алюмосодержащий раствор
после первой стадии доукрепляют соляной кислотой
и подают на вторую стадию выщелачивания.
Кислый алюмосодержащий раствор после второй
стадии подвергают упариванию и термоконверсии
при температуре 400-600°С. Осадок термоконверсии
выщелачивают щелочью с получением
алюминатного раствора, который направляют на
декомпозицию.
Новым, отличительным признаком заявляемого
способа является выщелачивание боксита в две
стадии при температуре 60-100°С технической
соляной кислотой с концентрации в первой стадии
200-250г/дм3
, 100-150 г/дм3
во второй стадии и с
промежуточным обжигом твердого остатка после
первой стадии при температуре 500-550°С.
Полученный после выщелачивания кислый
алюмосодержащий раствор после первой стадии
доукрепляют соляной кислотой и направляют на
вторую стадию выщелачивания, после чего раствор
подвергают упариванию и термоконверсии при
температуре 400-600°С с рециклингом соляной
кислоты. Твердый осадок термоконверсии
выщелачивают щелочью с получением
алюминатного раствора.
Сущность предполагаемого изобретения
поясняется фиг.1, на котором приведена
технологическая схема заявляемого способа (см.
фиг.1 стр.5).
Сущность отличий заявляемого способа состоит
в том, что измельченный в воде боксит после
фильтрации выщелачивают в две стадии
технической соляной кислотой с концентрацией в
первой стадии 200-250г/дм3
и 100-150г/дм3
во
второй. В первой стадии выщелачиваются
соединения алюминия, растворимые в соляной
кислоте без предварительного обжига. Потеря веса
при данном процессе зависит от минералогического
состава сырья.
После первой стадии остаток боксита обжигают
при температуре 500-550°С, что достаточно для
активатиции алюмосодержащего минерала
каолинита, нерастворимого в первой стадии, за счет

3. 28857
3
потери одной малекулы воды (процесс
термокоррекции).
Выщелачивание огарка во второй стадии
проводят доукреплённым соляной кислотой
алюмосодержащим кислым фильтратом первой
стадии. При этом после фильтрации пульпы
получают кислый алюмосодержащий раствор и кек,
который после промывки водой направляют в отвал.
Выщелачивание в первой и второй стадии
проходит при температуре 60-100°С. Сквозное
извлечение алюминия в жидкую фазу в интервале
температур 50-100°С, представлено в таблице 1.
Таблица 1
Зависимость извлечения алюминия от температуры
t, °с 50 60 70 80 90 100
Извлечение А1 в
раствор, %
75,0 90,0 95,2 97,5 97,6 98,0
При выщелачивании боксита соляной кислотой
как в первой, так и во второй стадии не растворяется
кремний, что полностью исключает процесс
обескремнивания раствора, который подвергают
упариванию и термоконверсии с рециклингом
соляной кислоты. Осадок термоконверсии
обрабатывают щелочью с получением после
фильтрации пульпы алюминатного раствора и
нерастворимого остатка. Алюминатный раствор
поступает на декомпозицию. Кек после промывки
водой направляют в отвал. Промывка кека водой
при фильтрации пульпы после второй стадии
выщелачивания и после растворения в щелочи
осадка термоконверсии позволяет снизить потери
алюминия. Промывные воды поступают в
соответствующие фильтраты, где в первом случае
дополнительно отмытый алюминий переходит в
соли перед термоконверсией, а во втором -
пополняет алюминатный раствор.
Осуществление заявленного способа позволяет
достичь технического результата, а именно снизить
энергозатраты на обжиг и термоконверсию в
сравнении с существующим процессом спекания
шихты по протипу и полностью исключает процесс
обескремнивания алюминатного раствора, что
упрощает процесс переработки бокситов.
Исключение из заявляемого способа хотя бы
одного существенного отличительного признака не
обеспечивает достижение технического результата и
решение поставленной задачи.
Заявленный способ осуществлен в лаборатории
гидрометаллургии филиала РГП "НЦ КПМС РК"
ГНПОПЭ "Казмеханобр" г. Алматы.
Пример осуществления способа. Для
осуществления заявленного способа и способа
прототипа использовался низкокачественный боксит
КБРУ Кустанайской области РК. Содержание в нем
А12О3 составляло 39,35%, а SiO2 -16,87%.
Кремневый модуль боксита равен αSi -2,33. Навеска
боксита в опытах составляла 100 г.
Пример 1. Способ прототип. В первой стадии
боксит выщелачивали щелочью концентрацией
300 г/дм3
при температуре 80°С в течение 4х
часов.
Затем пульпу фильтровали. Остаток боксита после
выщелачивания (кек) был равен 69,3 г. Содержание
в нем Al2O3 составляло 21,26%. Далее готовили
шихту из кека, известняка и соды в соотношении
1:0,8:1 соответственно (всего 196,3г). Шихту
спекали при температуре 1200° С в печи SNOL
7,2/1300 в течение 1 часа. Время набора
температуры - 2 часа 15 минут. Суммарное время
работы печи 3,25 часа. При мощности печи 4кВт
расход электроэнергии составил 13 кВт·ч.
Затем проводили щелочное выщелачивание
спека во второй стадии. Объединенный раствор
после двух стадий выщелачивания содержал А12O3-
220 г/дм3
, SiO2 - 10,5 г/дм3
и подлежал
обескремниванию. Степень извлечения А12O3 -
составила 87,1%.
Пример 2. Заявляемый способ. В первой стадии
измельчённый боксит выщелачивался технической
соляной кислотой концентрацией 200 г/дм в течение
трех часов при температуре 90°С в эмалированной
ёмкости. Полученную после выщелачивания пульпу
фильтровали на керамическом нутч-фильтре с
промывкой осадка водой. Остаток боксита после
выщелачивания (кек) составлял 36,55 г. В
полученном кеке содержалось А12O3-36,82% и SiO2-
46,16%. В фильтрате вместе с промывной водой
содержалось 136,5г/дм3
А1С13, а соединений
кремния не обнаружено. Расход кислоты составил
84% от исходного.
Полученный после фильтрации кек обжигали в
печи SNOL-162008/9- М1 У4 (мощность2.5 кВт) при
температуре 550°С в течение 1 часа. Потребляемая
мощность печи при обжиге равнялась 1,3 кВт.
Учитывая, что время разогрева печи до 550°С
вместе с садкой составляло 0,5 часа, то общий
расход электроэнергии будет равен 3,55 кВт-ч.
Вторую стадию выщелачивания проводили
раствором I стадии доукреплённым соляной
кислотой до 100 г/дм3
в течение трех часов при
температуре 90°С с последующей фильтрацией
пульпы и промывкой кека водой. Полученный кек -
это, в основном, силикат, он выводится из процесса
на случай дальнейшего использования.
Суммарная убыль веса после двухкратного
выщелачивания составила 79,6%, а степень
извлечения А12O3 в раствор - 97,6%. Соединений
кремния в растворе не обнаружено.
Полученный после двухкратного выщелачивания
хлоридный раствор упаривали с целью регенерации
кислоты, а затем проводили термоконверсию
упаренного раствора на установке, состоящей из
шахтной печи, керамических шамотных тиглей и
системы поглощения выделившейся кислоты.
Температура термоконверсии составляла 550°С,
время процесса - 1 час. Расход электроэнергии (по
аналогии с обжигом) составил 2,55 кВт·ч. Таким

4. 28857
4
образом суммарный расход электроэнергии на
обжиг и термоконверсию составил 5,1 кВт·ч.
Осадок термоконверсии, содержащий 57,09%
А12O3, выщелачивали щелочью концентрацией
300 г/дм3
в течение 3 часов с получением
алюминатного раствора, в который переходят
только соединения алюминия. Все другие
соединения остаются в осадке. Оставшийся осадок
поступает в отвал.
Обобщая экспериментальный материал,
полученный при осуществлении способа прототипа
и заявляемого способа, можно сделать вывод о
более высокой технико-экономической
эффективности заявляемого способа в сравнении с
уже существующими, т.е. повышение извлечения
глинозема до 97,6с
/0 вместо - 86,1с
/0 по прототипу и
энергозатраты на обжиг и термоконверсию в 2,5
раза ниже (5,1 кВт·ч) заявляемом способа в
сравнении с затратами на спекание по прототипу
(13 кВт·ч). Кроме того по заявляемому способу
исключается процесс обескремнивания, что
значительно упрощает технологию переработки
бокситов, в том числе за счет сокращения оборота
промпродуктов.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Способ переработки низкокачественного
боксита, включающий измельчение и
выщелачивание руды в две стадии, фильтрацию
пульпы и температурную обработку кека после
первой стадии, выщелачивание его во второй
стадии, фильтрацию, с получением кека и
алюминатного раствора, последующее выделение
глинозема методом декомпозиции или
карбонизации, отличающийся тем, что
выщелачивание руды проводят в две стадии
разбавленной технической соляной кислотой,
нерастворившийся в первой стадии боксит сушат и
обжигают при температуре 500-550°С с получением
огарка, а кислый алюмосодержащий раствор после
первой стадии доукрепляют соляной кислотой и
осуществляют выщелачивание им огарка во второй
стадии, после чего полученный нерастворившийся
остаток, содержащий кремнезём, выводят из
процесса, а кислый алюмосодержащий раствор
подвергают упариванию и термоконверсии с
возвратом выпарной соляной кислоты в оборот, а
затем проводят обработку осадка термоконверсии
щелочью, с получением отвального твердого
продукта и алюминатного раствора.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что
концентрация кислоты составляет в первой стадий
200-250 г/дм3
и 100-150 г/дм3
во второй, а
температура раствора при выщелачивании равна 60-
100°С.
3.Способ по п.1, отличающийся тем, что
температура термоконверсии составляет 400-600°С.
Верстка А. Сарсекеева
Корректор Р. Шалабаев