Уральский федеральный университет, Екатеринбург, Россия:

И. В. Логинова, профессор кафедры металлургии цветных металлов, эл. почта: loginova_irina@mail.ru
А. А. Шопперт, старший преподаватель кафедры металлургии цветных металлов, эл. почта: andreyshop@list.ru
Е. Ю. Крючков, бакалавр кафедры металлургии цветных металлов, эл. почта: evgeny2203@mail.ru

Дана характеристика боксита Средне-Тиманского бокситового рудника (СТБР). Показано отличие данного сырья от перерабатываемого в настоящее время на Богословском алюминиевом заводе — бокситов Северо-Уральского бокситового рудника (СУБР). Выполнены рентгенофазовый и химический анализы бокситов СТБР, сделан вывод о необходимости классификации этого сырья как бокситов низкого качества. Для проведения эксперимента боксит предварительно измельчали до крупности –75 мкм более 90 %. В качестве реагента использовали синтетический щелочно-алюминатный раствор с каустическим модулем 3,3 и при концентрации 300 г/дм³ Na₂O, приготовленный в лаборатории путем растворения в дистиллированной воде каустической щелочи и химически чистого гидроксида алюминия. До заданной в эксперименте концентрации раствор разбавляли дистиллированной водой. Для изучения выщелачивания боксита СТБР были поставлены эксперименты, в которых исходный материал смешивали с синтетическим раствором и помещали в лабораторный автоклав фирмы Parr объемом 1000 дм³. Далее пульпу выдерживали в нем при заданных температурах и времени выщелачивания. После выдержки пульпу охлаждали, разбавляли в два раза и фильтровали для отделения раствора от твердого остатка выщелачивания. Для нахождения оптимальных параметров процесса применили план эксперимента. Параметр «температура» варьировали на уровнях 180, 210 и 240 ^оC. Время изменяли от 30 до 120 мин с шагом 30 мин. Концентрацию оборотного раствора варьировали от 190,0 до 250,0 г/дм³ с шагом 30 г/дм³. Функцией отклика являлось извлечение глинозема в раствор. Результаты многофакторного эксперимента подвергали математической обработке. Получено уравнение множественной регрессии, на основе которого сделаны выводы об оптимальных параметрах процесса. Для изучения кинетических закономерностей процесса и объяснения повышенной степени извлечения глинозема в раствор по сравнению с теоретической были рассчитаны кажущиеся энергии активации извлечения глинозема в раствор и разрушения шамозита, установлены лимитирующие стадии данных процессов. Для снижения степени разложения шамозита предложено уменьшать температуру выщелачивания. Выявлено, что оптимальное извлечение глинозема 86 % достигается при времени выщелачивания 90 мин, температуре процесса 220 ^оC, концентрации оборотного раствора 240 г/дм³. Рекомендации предложено использовать в существующем технологическом цикле способа Байера на Уральском алюминиевом заводе, который в настоящий момент перевел технологию производства глинозема на использование исследованного в работе бокситового сырья СТБР.

Работа выполнена при финансовой поддержке Правительства Российской Федерации, контракт № 10.7347.2017/8.9.

1. Smith P. The processing of high silica bauxites — Review of existing and potential processes // Hydrometallurgy. 2009. Vol. 98, Is. 1–2. August. P. 162–176.
2. Лихачев В. В. Редкометалльность бокситовой коры выветривания Среднего Тимана. — Сыктывкар : Коми НЦ УРО РАН, 1993. — 224 с.
3. Котова О. Б., Вахрушев А. В. Бокситы Тимана: минералоготехнологические особенности // Вестник института геологии Коми научного центра Уральского отделения РАН. 2011. Т. 195, № 3. С. 12–16.
4. Алгебраистова Н. К., Маркова С. А., Феленкова Н. В. Особенности вещественного состава и технологии обогащения бокситов Тиманского месторождения // Горный информационно-аналитический бюллетень. 2009. № 6. С. 201–210.
5. Addai-Mensah J., Dawe J., Ralston J. The dissolution and interactions of gibbsite particles in alkaline media // Developments in Mineral Processing. 2000. Vol. 13. P. 61–67.
6. Pereira J. A. M., Enrico Dell'Oro M. S., Pinto J. C., Monteiro J. L. F., Henriques C. A. The kinetics of gibbsite dissolution in NaOH // Hydrometallurgy. 2009. Vol. 96, Is. 1–2. March. P. 6–13.
7. Логинова И. В., Кырчиков А. В. Аппаратурно-технологические схемы в производстве глинозема : учебное пособие для студентов по направлению «Металлургия». — Екатеринбург : УРФУ, 2012. — 233 с.
8. Mihajlović I., Đurić I., Živković Ž. ANFIS based prediction of the aluminum extraction from boehmite bauxite in the Bayer process // Polish Journal of Chemical Technology. 2014. Vol. 16, Is. 1. P. 103–109.
9. Михеев В. И. Рентгенометрический определитель минералов. — М. : Госгеолтехиздат, 1957. — 358 с.
10. Ни Л. П., Халяпина О. Б. Физико-химические свойства сырья и продуктов глиноземного производства. — Алма-Ата : Наука КазССР, 1978. — 247 с.
11. Dudek K., Jones F., Radomirovic T., Smith P. The effect of anatase, rutile and sodium titanate on the dissolution of boehmite and gibbsite at 90 ^оC // International Journal of Mineral Processing. 2009. Vol. 93, Is. 2. P. 135–140.
12. Ireland M., Wang X., Radomirovic T., Smith P., Jones F. Investigating the impact of anatase on the dissolution of boehmite // Hydrometallurgy. 2014. Vol. 147–148. August. P. 246–254.
13. Логинова И. В., Лебедев В. А., Ордон С. Ф., Кырчиков А. В. Повышение комплексности переработки среднетиманских бокситов // Цветные металлы. 2010. № 7. С. 45–48.
14. Зеликман А. Н., Вольдман Г. М., Белявская Л. В. Теория гидрометаллургических процессов. — М. : Металлургия, 1975. — 504 с.