Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», РФ:

Сизяков В. М., профессор, д-р техн. наук, kafmetall@mail.ru

Бричкин В. Н., заведующий кафедрой, д-р техн. наук, kafmetall@mail.ru

Куртенков Р. В., аспирант, kurtenkov@mail.ru

Рассмотрены проблемные вопросы комплексной переработки нефелинового сырья на глинозем и попутные продукты с утилизацией нефелинового шлама в производстве портландцемента. Показано, что увеличить глубину переработки нефелинового сырья и сбалансировать количество попутно выпускаемого портландцементного клинкера можно за счет улучшения показателей обогащения исходного сырья, увеличения сквозного извлечения глинозема, а также за счет конверсионной переработки нефелинового шлама. Установлена связь степени конверсии белита и общего объема нефелинового шлама, нуждающегося в переработке для получения однокомпонентной портландцементной сырьевой смеси. Это позволяет при высоких показателях процесса перейти к двухпотоковой схеме, обеспечивающей минимизацию производственных затрат. Установлены закономерности содовой конверсии и ее показателей в зависимости от продолжительности процесса, температуры и концентрации содового раствора. С учетом высокой концентрации содощелочного раствора обоснована стехиометрия суммарного процесса конверсии с образованием устойчивого в этих условиях метасиликата натрия. Показаны причины снижения степени содовой конверсии, связанные с высокими показателями каустификации растворов и осаждением двойных карбонатов натрия и кальция. Высказаны предложения по увеличению степени конверсии за счет карбонизации образующейся каустической щелочи. Обоснован механизм взаимодействия белита, включающий образование твердых продуктов, вызывающих рост диффузионного сопротивления массопереносу. Предложен процесс механической активации поверхности реагирующих веществ. Рассмотрены принципиальные технологические решения для конверсионной переработки нефелинового шлама и приготовления однокомпонентной сырьевой смеси.

Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (Государственный контракт № 14.577.21.0127 от 20 октября 2014 года. Уникальный идентификатор прикладных научных исследований RFMEFI57714X0127).

1. Сизяков В. М. 80 лет алюминиевой промышленности России (Историко-аналитический обзор) // Цветные металлы. 2012. № 5. С. 76–84.
2. Абрамов В. Я. Алексеев А. И., Бадальянц Х. А. Комплексная переработка нефелино-апатитового сырья. М.: Металлургия, 1990. 392 с.
3. Wang Xing Li. Alumina production theory & technology. Changsha: Central South University, 2010. 411 p.
4. Лапо В. Ф., Кравченко М. В. Оценка эффективности комплексной переработки сырья (на примере переработки нефелиновой руды с добавкой бокситов) // Цветные металлы. 2013. № 2. С. 52–57.
5. Цукерман В. А., Селин В. С., Горячевская Е. С. Комплексная переработка хибинских апатито-нефелиновых руд: экономический аспект // Обогащение руд. 2015. № 3. С. 41–46.
6. Economic analysis of producing alumina with low-grade bauxite (red mud) by calcificationcarbonization method / Zhao Qiuyue, Zhang Zimu, Zhu Xiaofeng, Liu Yan, Lv Guozhi, Zhang Ting'an, Wang Shuchan // Light Metals. 2014. P. 165–168.
7. Cherkasova М. V., Brichkin V. N., Kremcheeva D. A. Recovery of valuable compo-nents during co-processing of nepheline concentrates and urtite rocks from Khibiny region of Russia // Scientific reports on resource issues 2015, Innovations in Mineral Resource Value Chains. Freiberg (Germany): Medienzentrum der TU Bergakademie Freiberg, 2015. P. 178–182.
8. Использование техногенных отходов в глиноземном производстве при переработке нефелинового сырья / Н. В. Головных, И. И. Шепелев, А. Г. Пихтовников, С. Н. Горбачев // Цветные металлы. 2012. № 5. С. 84–88.
9. Dry sintering of nepheline – a new more energy efficient technology / S. B. Skaarup, Yu. A. Gordeev, V. V. Volkov, V. M. Sizyakov // Light Metals. 2014. P. 111–116.
10. Energy in alumina refining: setting new limits / A. A. Scarsella, S. Noack, E. Gasafi, C. Klett, A. Koschnick // Light Metals. 2015. P. 131-136.
11. Decomposition property of γ-2CaO·SiO₂ during leaching process of calcium alumi-nate slag / Sun Huilan, Wang Bo, Zhang Jianxin, Zong Shufeng // Light Metals. 2014. P. 81–85.
12. Шморгуненко Н. С., Корнеев В. И. Комплексная переработка и использование отвальных шламов глиноземного производства. М.: Металлургия, 1982. 129 с.
13. Бабушкин В. И., Матвеев Г. М., Мчедалов-Петросян О. П. Термодинамика силикатов. М.: Изд-во литературы по строительству, 1972. 351 с.
14. Brichkin V., Kurtenkov R. Dealkylation of alumina production red mud on the basis of hydro chemical processing // Freiberg Online Geology. 2015. Vol. 40. P. 189-194. URL: http://tu-freiberg.de/sites/default/files/media/institut-fuergeologie718/pdf/fog_volume_40_final_higher_quality.pdf.
15. Зеликман А. И., Вольдман Г. М., Беляевская Л. В. Теория гидрометаллургических процессов. М.: Металлургия, 1975. 504 с.