Главная | Обратная связь

IV.2. Нефелиновый концентрат – комплексное сырье для алюминиевой промышленности

 

В настоящее время развитие алюминиевой промышленности во всех странах мира (кроме СССР) практически полностью осно­вано на переработке бокситов. Однако публикуемые в послед­ние годы прогнозы показывают, что при предполагаемых сред­негодовых темпах развития алюминиевой промышленности за рубежом ( – 4%) разведанные и прогнозные запасы бокситового сырья в мире будут исчерпаны в течение 40 – 50 лет. Поэтому за последние годы большинство промышленно развитых стран – производителей алюминия – стали уделять больше внимания перспективам и проблемам вовлечения в промышленное произ­водство небокситового сырья, обращаясь к опыту СССР в этой области.

Первоначально производство глинозема в нашей стране осу­ществлялось так. же, как и за рубежом, из бокситов. Однако из-за недостаточных их запасов отечественная промышленность не могла базироваться только на этом единственном виде алюмосодержащего сырья. В связи с этим изыскивались новые виды сырья для производства глинозема и проводились соответствую­щие работы по созданию эффективных технологических процес­сов и аппаратурных схем.

Наиболее рациональным и перспективным сырьем для про­изводства глинозема в нашей стране являются нефелинсодержащие породы. Вовлечение их в производство позволит не толь­ко расширить сырьевую базу алюминиевой промышленности, но и рационально разместить ее промышленные предприятия на территории СССР.

Проблема использования нефелинов в качестве сырья для производства глинозема возникла в связи с открытием в начале 20-х годов богатейших Хибинских месторождений апатито-нефелиновых руд на Кольском полуострове. Уже тогда исследо­вательскими и опытными работами была доказана возможность получения из апатито-нефелиновых руд нефелинового концент­рата, содержащего до 29% А1₂0₃ и до 20% щелочей, а также возможность его комплексной переработки на глинозем, содопродукты и цемент методом спекания с известняком. В резуль­тате эти работы легли в основу создания на базе хибинского нефелинового концентрата двух предприятий: Волховского алю­миниевого завода и Пиколевского ПО «Глинозем», которые уже много лет успешно перерабатывают это сырье, производя из него глинозем, содопродукты и цемент.

По сравнению с бокситами Хибинский нефелиновый концент­рат характеризуется относительно небольшим, но стабильным содержанием оксида алюминия (28,5 – 29,0%) при достаточно высоком содержании кремнезема (более 40%). Однако комп­лексная переработка такого концентрата позволяет использо­вать все его составляющие и наряду с глиноземом получать в зависимости от способа переработки различные другие товарные продукты.

Экономическая целесообразность переработки нефелинового концентрата определяется наличием в нем, кроме глинозема, достаточно высокого количества натрия и калия. Поэтому при комплексной переработке нефелинового концентрата извлека­ются также щелочи, на основе которых производят кальцини­рованную соду, поташ и другие соли. Кроме того, при перера­ботке нефелинов на глинозем в качестве отходов этого произ­водства образуются так называемые белитовые шламы, которые по своему составу являются прекрасным сырьем для производ­ства цемента.

Для переработки нефелинового концентрата в зависимости от требуемой номенклатуры получаемых из него продуктов мо­гут применяться различные способы. Наиболее перспективными из них являются освоенный – спекательный щелочной и разра­батываемые – гидрохимический щелочной, сернокислотный и азотнокислотный методы. Эти способы имеют свои достоинства и недостатки, которые в той или иной мере влияют на их реа­лизацию в промышленности. Несмотря на это, каждый из них должен найти свое место в более полном использовании Хибин­ского нефелинового концентрата.

Спекательно-щелочной способ переработки нефелинсодержащего сырья на глинозем, содопродукты и цемент освоен в про­мышленности.

Сущность спекательно-щелочного способа заключается в высокотемпературном разложении нефелина в присутствии карбо­ната кальция. При этом содержащиеся в нефелине глинозем и щелочи образуют алюминаты натрия и калия, а кремнезем – дикальцевый силикат [25, 26]. Путем дальнейшей переработки полученных продуктов обеспечивается производство глинозема, содопоташного раствора и нефелинового шлама. Из содопоташ-ного раствора получают соду и поташ, а из нефелинового шла­ма – цемент.

Основными переделами технологической схемы являются: подготовка шихты к спеканию и ее спекание, выщелачивание спека, отделение и промывка шлама, обескремнивание и карбо­низация алюминатного раствора, кальцинация гидроксида алю­миния и переработка содопоташных растворов. В соответствии с технологической схемой промышленных предприятий перера­ботка нефелинового концентрата методом спекания осуществля­ется следующим образом (рис. IV-7).

 

Рис. IV-7. Схема комплексной переработки нефелинового концентрата спосо­бом спекания

 

 

Кольский нефелиновый концентрат, содержащий 28,5 – 29,0% Аl₂O₃ и 1 ± 0,5% влаги, из параболических бункеров приемного склада заводов системой транспортеров подается либо в произ­водство через промежуточные емкости отделения мокрого раз­мола, либо в силосные башни для хранения, откуда при необ­ходимости также направляется в процесс.

Известняк, содержащий более 90% СаС0₃ и около 15% вла­ги, после предварительного дробления измельчается в шаровых мельницах в присутствии белого шлама, полученного при обескремнивании алюминатных растворов, и оборотной промывоч­ной воды – от промывки гидроксида алюминия.

Полученная при измельчении известняковая пульпа смеши­вается с нефелиновым концентратом, после чего нефелино-известняковая смесь подвергается доизмельчению. Из мельниц домола пульпа поступает в систему усреднения, где она пере­мешивается, анализируется и затем, в случае отклонения ее от .требуемого химического состава, корректируется до получения шихты требуемого состава: остаток на сите +0,8 мм не более 5%; щелочной модуль [отношение (Na₂O + K₂O)/Al₂O₃] – 0,95 – 1,05; известковый модуль (отношение CaO/SiO₂) – 1,93 – 2,0.

Откорректированная до требуемого состава нефелино-известковая шихта поступает в трубчатые вращающиеся печи, футе­рованные шамотным кирпичом. По мере продвижения по печи шихта высыхает и окатывается в мелкие комочки, в результате чего в наиболее горячую зону она поступает как бы в гранули­рованном виде.

При спекании шихты основной является реакция между не­фелином и известняком:

(Na,K)₂O*Al₂О₃*2SiО₂+ 4СаСО₃ = (Na,K)₂О*Al₂O₃ + 2(2CaO*SiО₂) + 4CО₂

Наиболее полное разложение нефелина по этой реакции про­исходит при температуре 1300°С. Шихта при этом частично оплавляется и получается спек, содержащий примерно 15,5% А1₂О₃, 45% СаО, 24,5% SiО₂, 2,1% Fe₂О₃ и 9,3% R20. После печей спек охлаждается, дробится и направляется на выщела­чивание. Отходящие из печи газы, содержащие 24% СО₂ и не более 0,2% СО, очищаются в пылевых камерах, батарейных циклонах, электрофильтрах и скрубберах. Улавливаемая при этом пыль возвращается в печь с ее горячего конца, а часть отходящих газов используется для карбонизации.

Выщелачивание спека осуществляется в шаровых мельницах теплым оборотным раствором, состоящим из смеси содощелочного раствора из отделения карбонизации и промывной воды от нефелинового шлама. Такое совмещение операции выщела­чивания с мокрым измельчением обеспечивает более полный переход из нефелинового спека глинозема и щелочей в жидкую фазу. В оптимальных условиях общее химическое извлечение глинозема и щелочен из спека составляет примерно 88%.

Продуктом выщелачивания является содержащая алюминат-ный раствор и нефелиновый шлам пульпа (Т:Ж = 3 – 3,5:1; содержание А1₂О₃ – 80 – 90 г/л; Na₂О_кaycт – 70 – 80 г/т; Na₂О_карб – 18 – 20 г/л). Ее фильтруют, после чего отфильтрованный алюминатный раствор поступает на обескремнивание, а нефелино­вый шлам подвергается шестикратной проточной промывке го­рячей (70 – 80°С) водой с фильтрацией на фильтрах-сгустителях и репульпацией в пропеллерных мешалках. Шлам, содержащий после промывки 35 – 40% влаги и не более 0,2% Na₂О_общ, на­правляется на производство цемента, а концентрированная про­мывная вода – на приготовление оборотного раствора.

Отфильтрованный алюминатный раствор, как правило, содер­жит 2 – 3 г/л кремнезема, поэтому для выделения из него высо­кокачественного гидроксида алюминия раствор тщательно очи­щается от этой примеси, т. е. подвергается глубокому обескремниванию.

Технологически обескремнивание осуществляется в две ста­дии. Первую стадию проводят под давлением и при высокой температуре (160°С) в непрерывнодействующих автоклавах. Процесс идет в присутствии алюмосиликата натрия – белого шлама, дозируемого в автоклавы из второй стадии очистки алюминатного раствора. Добавляемый оборотный белый шлам играет роль затравки, т. е. он способствует кристаллизации и ускоряет выпадение в осадок Si02 в виде алюмосиликата натрия.

После обескремнивания автоклавная пульпа поступает на сгущение. Полученный при этом сгущенный материал (белый шлам) фильтруется на вакуум-фильтрах, промывается и воз­вращается в голову технологического процесса на участок при­готовления исходной нефелино-известняковой шихты. Осветлен­ный раствор от операции сгущения и фильтрат с вакуум-филь­тров направляют на вторую стадию обескремнивания, которая проводится при температуре 92 – 97°С с добавлением к смеси известкового молока. Эта операция продолжается в течение 2 ч, после чего пульпа направляется на сгущение с последующей дополнительной очисткой слива сгустителей от твердых взвесей, т. е. фильтрации осветленного алюминатного раствора.

Полученный после контрольной фильтрации очищенный от Si02 алюминатный раствор, содержащий не менее 75 г/л А1₂О₃, 10 – 15 г/л Na₂О_карб и не более 0,02 г/л твердой фазы, поступа­ет на следующую технологическую стадию для разложения на гидроксид алюминия и содопоташный раствор методом карбо­низации. Продукты после сгустителей и фильтров, т. е. белый шлам, используются, как отмечалось выше, в качестве активной добавки в первой стадии обескремнивания.

Разложение очищенного от Si02 алюминатного раствора на гидроксид алюминия и содопоташный раствор проводят путем пропускания диоксида углерода через алюминатный раствор

В соответствии с технологической схемой выделение гидроксидоалюминия из алюминатного раствора производится следую­щим образом. Алюминатный раствор после обескремнивания разделяется на два потока, один из которых направляется в со­довую, а другой – содощелочную ветви карбонизации.

В содовой ветви процесс карбонизации осуществляется в две стадии, что обеспечивает практически полное его разложение и получение чистого содопоташного раствора. После первой стадии карбонизации полученный при отстаивании гидратной пульпы слив (маточный содопоташный раствор) с содержанием 4 – 5 г/л А1₂О₃ направляется на вторую стадию карбонизации, а уплотненный гидратный продукт (гидроксид алюминия) ис­пользуется в качестве затравки при разложении алюминатного раствора в содощелочной ветви. На второй стадии карбонизации вся содержащаяся в исходном растворе каустическая щелочь переходит в карбонат, а карбонат – частично в гидрокарбонат натрия. На этой стадии в осадок выделяется остаток глинозема в составе щелочных алюмокарбонатов, большая часть галлия и кремнезем. В результате содержание глинозема в растворе уменьшается до 0,1 – 0,15 г/л, что удовлетворяет требованиям содового производства.

После отстаивания гидратной пульпы отделяемый от осадка маточный раствор фильтруется и направляется в содовый цех для получения соды и поташа, а осадок карбонатов и силикатов частично используется для выделения галлия, а частично в ка­честве затравки на первой стадии карбонизации.

В содощелочной ветви карбонизации из алюминатного рас­твора выделяется продукционный гидроксид алюминия с одно­временным получением содощелочного раствора. Процесс кар­бонизации алюминатного раствора осуществляется, как указы­валось выше, в присутствии уплотненного гидратного продукта от первой стадии карбонизации содовой ветви. Полученный при этом продукционный гидроксид алюминия после сгущения от­деляется от содощелочного раствора, промывается и направля­ется на кальцинацию для производства глинозема, а содоще­лочной раствор поступает в голову технологической схемы для выщелачивания нефелино-известнякового спека.

Кальцинация гидроксида алюминия является завершающей технологической операцией в производстве глинозема из нефе­лина. Этот процесс осуществляется во вращающихся печах, где предварительно сгущенный и промытый гидроксид алюминия подвергается прокаливанию при 1200 – 1400 СС. В результате происходит обезвоживание гидроксида алюминия и в печи обра­зуется негигроскопичный глинозем, который после охлаждения до 60 – 70 °С в виде готового продукта направляется в силосные башни для глинозема. Получаемый на заводах из нефелинового концентрата глинозем в основном соответствует продукту пер­вого сорта. В таком глиноземе в качестве примесей содержатся примерно 0,13% SiО₂, 0,035% Fe₂О₃, 0,42% Na₂О, 0,04% влаги и 0,7% потери при прокаливании.

Разделение соды и поташа из маточного раствора содовой ветви осуществляется политермическим методом, основанным на различной растворимости этих солей в воде, а также на том, что растворимость поташа непрерывно увеличивается с повышением температуры, а растворимость соды увеличивается только до 40°С, а затем снижается. Поэтому для получения соды и поташа маточный содопоташный раствор упаривают; различная раство­римость соды и поташа позволяет таким путем осуществить их раздельное производство.

Поскольку полученный после второй стадии карбонизации содопоташный раствор, как правило, содержит кроме 120 г/л Na₂CО₃, 65 г/л К₂СО₃, 10 г/л K₂SО₄ и гидрокарбонаты натрия и калия, которые вызывают коррозию технологической аппара­туры, приводящей к загрязнению соды и поташа оксидами же­леза, то для предотвращения этого раствор перед выпаркой нейтрализуется каустической содой, после чего он подвергается трехступенчатой выпарке.

С этой целью исходный содопоташный раствор плотностью 1,15 г/см3, содержащий 200 г/л суммы солей, первоначально упаривается до концентрации около 400 г/л. Плотность упарен­ного раствора 1,33 г/см3. В этих условиях концентрация упа­ренного раствора не достигает предела насыщения, а следова­тельно, соли eaie не кристаллизуются.

Во второй стадии упаривания концентрация раствора дости­гает 700 – 720 г/л. Происходит насыщение содопоташного рас­твора солями Na₂CО₃ и K₂SО₄ и при температуре около 123 °С раствор становится ими пересыщен, что приводит к выпадению в кристаллический осадок основной массы соды и частично суль­фата и поташа. Выпавший осадок, представляющий собой гото­вый продукт – кальцинированную соду, отделяют от маточного раствора, который направляется на третью стадию упаривания для получения поташа.

Третья стадия выпарки осуществляется при температуре около 110 °С. Упаривание проводят до достижения концентрации солей 1100 г/л с изменением плотности раствора от 1,47 до 1,65 г/см3. При этом из раствора в твердую фазу выделяется двойная соль Na₂CО₃*К₂СО₃, а содержание соды в маточнике изменяется от 16 до 2,5%. Полученный после третьей стадии выпарки твердый осадок растворяется в слабом исходном со-допоташном растворе и направляется на первую стадию упарки. а отфильтрованный поташный раствор охлаждается до 40 – 60°С, в результате чего из него в твердую фазу выделяется полутороводный поташ К₂СО₃* 1,5Н₂О.

Кристаллы поташа отделяют от раствора и отмывают теплой водой от сульфатных соединений и соединений хлора. Остав­шийся после кристаллизации поташа маточник частично возвращается на выпарку с выделением двойной соли, а частично направляется в глиноземное производство для вывода из содо­поташного производства каустической щелочи, соединений алю­миния и других примесей.

Выпускаемая в настоящее время из Кольского нефелинового концентрата сода содержит примерно 93,8% Na₂CО₃, 3,2% K₂SO₄, 2,8% К₂СО₃ и 0,05% KC1, а поташ – 99,0% К₂СО₃, 0,3% Na₂CО₃, 0,05% KCI и 0,60% K₂SО₄. По химическому составу получаемый из нефелинов поташ соответствует первому сорту, не уступает по качеству импортному и успешно применяется в производстве хрусталя, оптического стекла, радиотехнической аппаратуры и в других отраслях промышленности.

Опыт работы заводов по комплексной переработке нефели­нового концентрата показывает, что производство из него соды и поташа гораздо проще и эффективнее, чем их получение в от­дельности традиционными методами. Особо следует отметить два важных преимущества получения соды по этой технологии. Первое – заключается в том, что этот процесс не сопровожда­ется отходами в отличие от производства соды по аммиачному способу, при котором приходится организовывать дорогостоящие сооружения для сброса и хранения хлорида кальция. Второе – обусловлено ее высокой (1,3 кг/м3) насыпной плотностью (в 2 – 2,5 раза больше), что в аммиачном способе достигается путем значительных дополнительных затрат.

Экономическая эффективность комплексной переработки не­фелинового концентрата в значительной степени зависит от пол­ноты использования нефелинового (белитового) шлама, полу­чаемого в процессе выщелачивания нефелино-известнякового спека. Основной областью утилизации белитового шлама явля­ется производство портландцемента, так как шлам представляет собой тонкоизмельченный материал, в котором известь связана с кремнеземом в виде дикальцевого силиката. Поскольку содер­жание последнего в шламе достигает 80%, то такой материал по существу является полупродуктом производства цемента.

Получение портландцемента основано на использовании бе­литового шлама в качестве адгюмосиликатного компонента в со­ставе четырехкомпонентной сырьевой смеси, состоящей из 42% шлама, 50% известняка, 4% боксита и 2% колчеданного огарка. Такая смесь в виде пульпы после перемешивания в коррекционных бассейнах подвергается обжигу во вращающихся печах, где образуется клинкер. Последний после охлаждения в холо­дильниках и дробления валковыми дробилками направляется на открытый склад для доохлаждения, а затем подвергается сухому тонкому измельчению во многокамерных мельницах и в виде готового продукта транспортируется пневмонасосами и силосные башни. Полученный по этой схеме цементный клинкер имеет следующий состав: 64 – 65% СаО; 5,4 – 5,6% А1₂О₃; 22,0% SiО₂; 0,5 – 0,6% Na₂О; 4,6 – 4,7% Fe₂О₃; 1,5-1,72% MgO и 0,1 – 0,16% потерь при прокаливании. Минералогический состав клин­кера следующий: 49 – 55% 3CaO*SiО₂; 22 – 27% 2CaO*SiО₂; 6 – 8% ЗСаО*А1₂О₃; 13 – 15% 4СаО*Al₂О₃*Fe₂О₃.

В последние годы намечены пути усовершенствования тех­нологии получения цемента на основе белитового шлама. Одним из них является увеличение доли этого шлама в составе портландцементной сырьевой смеси, что позволит повысить произ­водительность вращающихся печей и улучшить технико-эконо­мические показатели основного производства – глинозема.

Кольский нефелиновый концентрат, кроме алюминия, щело­чей и кремния, является достаточно крупным источником и гал­лия. В настоящее время известны различные методы извлечения галлия из нефелина, которые обычно заканчиваются электро­лизом очищенного раствора галлата натрия. На практике гал­лий из нефелинового концентрата обычно извлекают из осадка карбонатов после второй стадии карбонизации обескремненного алюминатного раствора. В этом осадке, как отмечалось выше, в основном концентрируются алюмокарбонаты (Na, К)₂О*А1₂О₃*2СО₂*nН₂О, большая часть галлия в составе (Na, K)₂O*Ga₂O₃*2СO₂*nН₂O и остаток кремнезема в составе (Na, K)₂O* А1₂O₃*2SiO₂*nH₂O. Осадок растворяется в едкой щелочи и направля­ется на электролиз для извлечения из полученного раствора галлия.

Таким образом, несмотря на то, что нефелиновый концентрат содержит значительно меньше оксида алюминия и больше крем­незема, по сравнению с бокситом, тем не менее, комплексная его переработка характеризуется высокими технологическими показателями. Из нефелинового концентрата в зависимости от состава используемого известняка одновременно получают 1 т глинозема, 0,76 г кальцинированной соды (100% Na₂CO₃),0,30 т поташа (100% К₂СO₃), 0,05% сульфата калия (52% К₂O) и 10 т портландцемента. При этом для производства 1 т глинозема и указанных выше количеств соды, поташа и сульфата калия расходуется примерно 4,1 т нефелинового концентрата, 7,6 г из­вестняка, 1,6 т топлива в пересчете на условное (29 МДж/кг), 1100 кВт*ч электроэнергии, 18 ГДж тепловой энергии (пара) и 20,0 м3 воды. Кроме того, для производства 10 т портланд­цемента дополнительно расходуется около 5,5 т известняка, 1,4 т топлива в пересчете на условное и 750 кВт*ч электроэнер­гии. Эксплуатационные же затраты на производство глинозема, соды, поташа и цемента из нефелинового концентрата на 10 – 15% ниже (при незначительном повышении капитальных вло­жений) затрат на производство этих продуктов при раздельном получении глинозема из бокситов по способу Байера, соды по аммиачному способу, поташа из других видов сырья и цемента из известняка и глины [26].

Высокая экономическая эффективность комплексной перера­ботки нефелинового концентрата на глинозем, содопродукты и цемент доказана длительной эксплуатацией Волховского алю­миниевого завода и ППО «Глинозем». Себестоимость глинозема, соды, поташа и цемента, производимых из нефелинового кон­центрата этими предприятиями значительно ниже, чем их про­изводство из традиционных видов сырья.

Дальнейшие усовершенствования технологии переработки не­фелинового концентрата спекательным способом направлены на снижение топливно-энергетических затрат, повышение качества продукции, расширение ее ассортимента и снижения материаль­ных потоков. Одним из таких направлений является разработка так называемого сухого способа спекания нефелино-известняковой шихты и получения цементного клинкера. Другое направ­ление комплексной переработки нефелинового концентрата за­ключается в его спекании не с известняком, а с двойными кар­бонатными солями или СаСO₃, получаемыми из промышленных отходов и содержащими силикаты (нефелиновый шлам) или сульфиты кальция (фосфогипс). Это позволит, во-первых, исключить доставку большого количества нефелинового кон­центрата к месторождениям известняка, а, во-вторых, значи­тельно сократить материальные потоки.

На основании этого уже разработаны новые схемы перера­ботки нефелинового концентрата, позволяющие получить при улучшенных технико-экономических показателях не только гли­нозем, соду, поташ и цемент, но и другие продукты, например, каустические щелочи, алюминат натрия, активный оксид алю­миния, силикат натрия и другие.

Гидрохимический способ переработки нефелинсодержащего сырья и Кольского нефелинового концентрата, в частности, ос­нован на автоклавном разложении нефелина концентрированным раствором едкой щелочи при высоком молярном отношении Na₂O : А1₂O₃ ( >9) в присутствии извести. Этот способ разра­ботан в Институте основной неорганической химии АН УССР и ВАМИ и известен как способ Пономарева и Сажина [28, 29].

Известно, что при обработке нефелина щелочью глинозем в раствор практически не переходит, так как образующиеся при выщелачивании щелочные алюминаты и силикаты взаимодей­ствуют между собой, образуя щелочные алюмосиликаты, кото­рые остаются в осадке. Однако, если выщелачивание нефелина проводить в присутствии извести, то глинозем переходит в рас­твор в виде алюминатов натрия и калия, а щелочь, кремнезем и известь остаются в осадке в виде щелочного кальциевого си­ликата (Na,K)₂O*CaO*2SiO₂*nH₂O.

В оптимальных условиях процесс разложения нефелина про­должается около 30 мин и осуществляется при 260 – 300 °С и 3 МПа. Концентрация каустической щелочи в пульпе при этом должна быть на уровне 400 – 500 г/л, а содержание извести должно составлять 1,1 моль СаО на 1 моль SiO₂, что соответ­ствует 40% от массы нефелина в шихте. В результате такой обработки оксид алюминия, содержащийся в нефелине, почти полностью переходит в щелочно-алюминатный раствор. Кремне­зем, известь и щелочь нефелина связываются в нерастворимый осадок, который осаждается в виде натриево-кальдиевого сили­ката, что позволяет селективно разделить глинозем и кремнезем. Если вся щелочь, присутствующая в пульпе, находится в виде Na₂O, то процесс гидрохимического разложения нефелина про­исходит по следующей основной реакции:

 

Рис. IV-8. Схема гидрохимического способа переработки нефелинового сырья

 

В соответствии со схемой гидрохимического способа перера­ботки нефелинового концентрата (рис. IV-8) нефелиновый кон­центрат и известь, измельченные до крупности не более 10% класса 175 мкм, смешиваются с оборотным раствором каустиче­ской щелочи и оборотным белым шламом, после чего полученная пульпа, нагретая острым паром, подвергается автоклавной вар­ке. При этом в соответствии с реакцией

 

происходит выщелачивание нефелина. Образуется смесь, состоя­щая из высокомодульного щелочно-алюминатного раствора и шлама на основе натриево-кальциевого или дикальциевого си­ликата, которые затем перерабатываются на глинозем, каусти­ческий раствор (соду и поташ).

Полученная после выщелачивания пульпа, содержащая до 70 г/л А1₂O₃, разбавляется, фильтруется и промывается горячей водой, расход которой определяется исходя из получения обо­ротного раствора необходимой для автоклавной варки концент­рации. Образующийся после этих операций промытый осадок из натриево-кальциевого силиката обрабатывается разбавлен­ным щелочным раствором при температуре 90 – 95 °С, в резуль­тате чего из него переходит в раствор более 90% каустической щелочи. Остающийся после такой обработки предварительно промытый шлам состоит, в основном, из моносиликата кальция и может быть использован для производства цемента, а полу­ченный раствор одновременно поступает на промывку натриево-калиевого силиката, на растворение алюмината натрия и на производство содопродуктов.

Отфильтрованный высокомодульный щелочно-алюминатный раствор, полученный после автоклавного выщелачивания нефе­лина, направляется на производство глинозема. Однако этот раствор, как правило, содержит еще большое количество крем­незема (до 7 г/л), что отрицательно сказывается на выходе глинозема. Поэтому автоклавный алюминатный раствор пред­варительно в течение 5 ч подвергается обескремниванию при 95 – 105°С в присутствии оборотного белого шлама. Затем рас­твор, содержащий 0,32 – 0,35 г/л Si02, отделяется от выпавшего осадка (белого шлама) и упаривается до 400 – 500 г/л Na₂O и из него при постепенном охлаждении до 30 °С кристаллизуется алюминат натрия. Последний отделяют от маточного раствора, растворяют и из полученного низкомодульного алюминатного раствора методом выкручивания так же, как и при переработке бокситов по способу Байера, осаждают гидроксид алюминия, из которого с помощью кальцинации получается глинозем. Ма­точный раствор, полученный после отделения твердого алюми­ната, возвращается на выщелачивание исходного нефелинсодержащего сырья, а раствор после стадии выкручивания поступает на кристаллизацию вместе с основным раствором.

Гидрохимический способ переработки нефелинового сырья проверен в опытно-промышленных условиях на нефелиновом концентрате. Эти исследования подтвердили возможность осу­ществления данной технологии. Однако этот способ не нашел применения в промышленности из-за отсутствия технологиче­ского оборудования, необходимого для реализации автоклавного способа в промышленности.

Оценка экономической эффективности гидрохимического спо­соба, выполненная ВАМИ, показала, что себестоимость и при веденные затраты на 1 т глинозема примерно в 1,5 раза ниже, чем при способе спекания. По сравнению с последним этот спо­соб имеет и целый ряд других достоинств, важнейшие из кото­рых следующие:

отсутствие громоздкого и дорогостоящего процесса спекания;

значительное сокращение расхода известняка и энергозатрат на тонну глинозема;

возможность выпуска части щелочи в виде концентрирован­ного щелочно-алюминатного раствора.

К основным недостаткам рассматриваемого способа относят­ся большой оборот щелочи и достаточно высокий расход тепла на упаривание растворов, а также повышенный водный баланс. В то же время анализ отдельных переделов показал, что суще­ствуют и немалые резервы, использование которых значительно повысит эффективность этой технологии.