Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург, РФ:

Элдиб А. Б., аспирант, s175000@stud.spmi.ru

Бричкин В. Н., зав. кафедрой, д-р техн. наук, Brichkin_VN@pers.spmi.ru

Куртенков Р. В., ассистент, канд. техн. наук, Kurtenkov_RV@ pers.spmi.ru

Бормотов И. С., аспирант, s182298@stud.spmi.ru

Приведены результаты исследования выщелачивания известняково-каолиновых спеков содовыми растворами при различных режимах ведения процесса. В экспериментах использован метод математического планирования, обеспечивший оценку значимости параметров выщелачивания спека при постановке минимального количества опытов. Показано, что существенное влияние на извлечение оксида алюминия оказывают температура и концентрация содового раствора, а наибольшее извлечение в 79,5 % достигается при температуре процесса 50 °C, концентрации содового раствора 100 г/л, отношении жидкого и твердого в пульпе 7 и времени выщелачивания 25 мин. Дальнейшие исследования с применением метода покоординатной оптимизации позволили установить режимные показатели выщелачивания, обеспечивающие извлечение до 85,2 % оксида алюминия. Установленный химический и вещественный состав шлама позволяет рассчитывать на возможность его эффективного использования в качестве компонента сырьевых портландцементных смесей, сырья для регенерации и рециклинга известкового компонента, что обеспечивает уменьшение расхода природного карбонатного сырья и выброса в атмосферу парниковых газов.

Исследования проводились с привлечением лабораторной базы Центра коллективного пользования Санкт-Петербургского горного университета.
Работа проведена при финансовой поддержке Российского научного фонда по Соглашению № 18-19-00577 от 26.04.2018 г. о предоставлении гранта на проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований.

1. Сизяков В. М. Горный институт и проблемы развития алюминиевой промышленности России // Записки Горного института. 2005. Т. 165. С. 163–169.
2. Cohen J., Mercier H. Recovery of alumina from non-bauxite aluminum-bearing raw materials // Essential readings in light metals. Springer, 2016. P. 1057–1064.
3. Tian Y., Pan X., Yu H., Han Y., Tu G., Bi S. An improved lime sinter process to produce Al2O3 from low-grade Al-containing resources // Light metals. Springer, 2016. P. 5–9.
4. Guo Y., Yan K., Cui L., Cheng F. Improved extraction of alumina from coal gangue by surface mechanically grinding modification // Powder Technology. 2016. No. 302. P. 33–41.
5. Дубовиков О. А., Яскеляйнен Э. Э. Переработка низкокачественного бокситового сырья способом термохимия–Байер // Записки Горного института. 2016. Т. 221. С. 668–674.
6. Арсентьев В. А., Герасимов А. М., Мезенин А. О. Исследование технологии обогащения каолинов с использованием гидротермального модифицирования // Обогащение руд. 2017. № 2. С. 3–9. DOI: 10.17580/or.2017.02.01.
7. Adeoye J. B., Omoleye J. A., Ojewumi M. E. Development of alum from kaolin deposit using response surface methodology // MOJ Bioorganic & Organic Chemistry. 2018. Vol. 2, Iss. 3. P. 166–169.
8. Suss A. G., Damaskin A. A., Senyuta A. S., Panov A. V., Smirnov A. A. The influence of the mineral composition of low grade aluminum ores on aluminium extraction by acid leaching // Light metals. 2014. P. 105–109.
9. Pak V. I., Kirov S. S., Nalivaiko A. Y., Ozherelkov D. Y., Gromov A. A. Obtaining alumina from kaolin clay via aluminum chloride // Materials. 2019. Vol. 12, No. 23. 12 p. DOI: 10.3390/ma12233938.
10. Miao L., Ji G., Gao G., Li G., Gan S. Extraction of alumina powders from the oil shale ash by hydrometallurgical technology // Powder Technology. 2011. Vol. 207, No. 1–3. P. 343–347.
11. Gao Y., Liang K., Gou Y., Wei S., Shen W., Cheng F. Aluminum extraction technologies from high aluminum fly ash // Reviews in Chemical Engineering. 2020. February 14. 22 p. DOI: 10.1515/revce-2019-0032.
12. Элдиб А. Б., Бричкин В. Н., Поваров В. Г., Куртенков Р. В. Активирующий эффект углерода при спекании известняково-каолиновой шихты // Цветные металлы. 2020. № 7. С. 18–25. DOI: 10.17580/tsm.2020.07.02.
13. Yan K., Guo Y., Fang L., Cui L., Cheng F., Li T. Decomposition and phase transformation mechanism of kaolinite calcined with sodium carbonate // Applied Clay Science. 2017. Vol. 147. P. 90–96.
14. Sizyakova E. V., Fokina S. B., Ivanov P. V. Influence of carbon-containing additives on sintering of limestone-nepheline furnace charge in alumina production // Journal of Physics: Conference Series. 2019. Vol. 1399, Iss. 5. Article 055042.
15. Al-Ajeel A. A., Abdullah S. Z., Muslim W. A., Abdulkhader M. Q., Al-Halbosy M. K., Al-Jumely F. A. Extraction of alumina from Iraqi colored kaolin by lime-sinter process // Iraqi Bulletin of Geology and Mining. 2014. Vol. 10, No. 3. P. 109–117.
16. Guo Y., Yan K., Cui L., Cheng F., Lou H. H. Effect of Na₂CO₃ additive on the activation of coal gangue for alumina extraction // International Journal of Mineral Processing. 2014. No. 131. P. 51–57.
17. Сизяков В. М. Химико-технологические закономерности процессов спекания щелочных алюмосиликатов и гидрохимической переработки спеков // Записки Горного института. 2016. Т. 217. С. 102–112.
18. Toama H. Z., Al-Ajeel A. A., Jumaah A. H. Studying the efficiency of lime-soda sinter process to extract aluminafrom colored kaolinite ores using factorial technique of design of experiments // Engineering and Technology Journal. 2018. Vol. 36, Pt. A, No. 5. P. 500–508.
19. Azof F. I., Yang Y., Panias D., Kolbeinsen L., Safarian J. Leaching characteristics and mechanism of the synthetic calcium-aluminate slags for alumina recovery // Hydrometallurgy. 2019. Vol. 185. P. 273–290.
20. Ptáček P., Opravil T., Šoukal F., Havlica J., Holešinský R. Kinetics and mechanism of formation of gehlenite, Al–Si spinel and anorthite from the mixture of kaolinite and calcite // Solid State Sciences. 2013. Vol. 26. P. 53–58.
21. Alekseev A. I., Kononchuk O. O., Goncharova M. V., Hippmann S., Bertau M. Recovery of CaCO₃ from the nepheline sludge of alumina production // Chemie-Ingenieur-Technik. 2019. No. 4. P. 1–9.
22. Abdelalim A. M. K., Ghorab H. Y., Abdelaziz G. E., Elsayed M. S. Dealuminated kaolin as cement replacement material // Cement, Wapno, Beton. 2008. Vol. 15, No. 3. P. 132–140.
23. Siziakova E. V., Ivanov P. V., Boikov A. V. Hydrocarboaliminate calcium application in aluminum processing for production of special cement brands // Journal of Physics: Conference Series. 2018. Vol. 1118, Iss. 1. Article 012018.