Кафедра цветных металлов и золота, Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС», Москва, Россия:

А. С. Медведев, профессор, эл. почта: medvedev@splav.dol.ru
С. С. Киров, доцент
Р. Т. Хайруллина, доцент

ООО «РУСАЛ ИТЦ», Санкт-Петербург, Россия:
А. Г. Сусс, директор технологического департамента инженерно-технологической дирекции глиноземного производства

Рассмотрены вопросы предварительной газации отходящими газами печей спекания пульпы красного шлама, предназначенного для карбонатно-бикарбонатного выщелачивания с целью извлечения из шлама скандия. Обоснованы выбранные режимы процесса предварительной газации: Ж:Т = 2,5:1,0, температура — 62 ^оС, состав жидкой фазы, г/дм³: 4,64 Na₂O_общ; 0,53 Na₂O_угл; 3,34 Al₂O₃. Представлены данные о перераспределении щелочи между жидкой и твердыми фазами с увеличением продолжительности газации и динамики изменения рН жидкой фазы при пропускании через нее углекислого газа и газовоздушной смеси, содержащей 7 % (об.) СО₂. Также рассчитана степень усвоения СО₂ раствором из газовоздушной смеси. Показано, что при газации углекислым газом и карбонатно-бикарбонатном выщелачивании заметного изменения в фазовом составе шлама не происходит. Показано, что при прекращении газации имеет место эффект самопроизвольного увеличения рН пульпы, а диоксид углерода принимает участие не только в нейтрализации щелочи, но и в реакции образования бикарбоната натрия, необходимого для комплексообразования при выщелачивании скандия. Представлены данные, демонстрирующие, что проведение карбонатно-бикарбонатного выщелачивания скандийсодержащего шлама раствором, содержащим карбонат (20 г/дм³) и бикарбонат (40 г/дм³), возможно без предварительной газации шламовой пульпы углекислым газом. В качестве источника углекислого газа в промышленных условиях рассмотрены отходящие газы печей: спекания боксита с содой и известняком, кальцинации глинозема, прокалки извести. Рассчитано, что для получения необходимого количества СО₂ требуется через раствор пропустить 9163 нм³ печных газов с содержанием ~7 % (об.) СО₂, при этом в раствор попадает ~460 кг пыли. Рассмотрено влияние пылевой составляющей отходящих газов печей спекания на эффективность процесса газации, в частности степень перехода щелочи из пыли в раствор.

Статья подготовлена в рамках выполнения соглашения о предоставлении субсидии № 14.578.21.0014 от 05 июня 2014 г. (Уникальный иденти фикатор соглашения: RFMEFI57814X0014) между НИТУ «МИСиС» и Министерством образования и науки РФ, в рамках реализации федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы», утвержденной постановлением Правительства Российской Федерации от 28 ноября 2013 г. № 1096.

1. Яценко С. И., Сабирзянов Н. А., Пасечник Л. А. Переработка бокситового шлама с получением глиноземистого и редкометалльного концентратов, скандиевой соли и лигатуры // Химическая технология. 2004. № 12. С. 28–34.
2. Сабирзянов Н. А., Яценко С. П., Пасечник Л. А. Технология комплексной переработки бокситового шлама // Металлургия легких металлов. Проблемы и перспективы : сб. трудов науч.-практ. конф. — М., 2006. С. 179–181.
3. Liu D. Y., Wu C. S. Stockpiling and Comprehensive Utilization of Red Mud Research Progress // Materials. 2012. No. 5. Р. 1232–1246.
4. Raghavan P. K. N. Recovery of metal values from red mud // Light metals. 2011. P. 23–26.
5. Николаев И. В., Захарова В. И., Хайруллина Р. Т. Кислотные способы переработки красных шламов. Проблемы и перспективы // Известия вузов. Цветная металлургия. 2000. № 2. С. 19–26.
6. Беседин А. А. Гидрохимическая углекислотная обработка красного шлама глиноземного производства // Естественные и технические науки. 2014. № 1. С. 268–272.

7. Deelwal K. Evaluation of characteristic properties of red mud for possible use as a geotechnical material in civil construction // International Journal of Advances in Engineering & Technology. 2014. July, Vol. 7, No. 3. P. 1053–1059.
8. Qiu X. R., Qi Y. Y. Reasonable utilization of red mud in the cement industry (In Chinese) // Cem. Technol. 2011. No. 6. Р. 103–105.
9. Пат. 2483131 РФ, МПК C 22 B 59/00, C 22 B 3/04, C 22 B 3/20, C 01 F 17/00. Способ получения оксида скандия из красного шлама / Пягай И. Н., Яценко С. П., Пасечник Л. А. и др. — № 2011153456/02 ; заявл. 26.12.2011 ; опубл. 27.05.2013.
10. Пат. 2147622 РФ, МПК C 22 B 59/00, C 22 B 7/00, B 03 C 1/00. Способ извлечения редкоземельных металлов скандия и иттрия из красных шламов глиноземного производства / Орлов С. Л., Энтелис И. Ю., Смирнов Б. Н. — № 99120765/02 ; заявл. 06.10.1999 ; опубл. 20.04.2000.
11. Медведев А. С., Хайруллина Р. Т., Киров С. С., Сусс А. Г. Получение технического оксида скандия из красного шлама Уральского алюминиевого завода // Цветные металлы. 2015. № 12. С. 47–52. DOI: http://dx.doi.org/10.17580/tsm.2015.12.08
12. Пасечник Л. А. Комплексообразующая способность скандия (III) в щелочной среде // Журнал прикладной химии. 2004. Т. 7, вып. 7. С. 1086–1089.
13. Rudolph W. W. Raman spectroscopic studies of Scandium (III) hydration in aqueous solution about the Fist Hydration Sphere of Sc (III) in Solution // Ztschr. Phys. Chem. (Muenchen). 2000. Bd. 214 (2). P. 221–238.