1        2          3       4       5  

Повышение эффективности переработки нефелинов совместно с сырьевыми и энергетическими добавками - 2016 год

практика по профилю  05.16.02 "Металлургия черных, цветных и редких металлов" - 2016 год

«ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Факультет переработки минерального сырья

Кафедра металлургии

Аспирантура, 2 курс

направленность подготовки  22.06.01 - Технология материалов

Задачи прохождения научно-исследовательской практики:

1. Современное состояние и перспективы развития глиноземного производства на базе нефелиновой технологии.

2. Развитие и современное состояние технологии спекания нефелиновых сиенитов.

3. Состояние и пути развития сырьевой базы АГК.

   1. Кия-шалтырское месторождение нефелиновых руд

   2. Горячегорское месторождение

   3. Мазульский известняковый рудник

   4. Берёзовское месторождение бурого угля.

4. Написание отчета по результатам выполненной работы.

ПЛАН

научно-исследовательской практики аспирантов

1. Обоснование актуальности темы исследования.

   Россия занимает одно из ведущих мест в мире по производству первичного алюминия, в то же время не обладает развитой сырьевой базой высококачественного алюминиевого сырья, и более того за последние годы не обеспечен прирост их запасов. В течение значительного времени до 40 % отечественного глинозёма получают при переработке нефелинового сырья, запасы которого применительно к освоенным месторождениям Красноярского края находятся на грани исчерпания. Это вызывает необходимость вовлечение в производство глинозема низкосортного и необогащенного нефелинового сырья, что позволяет расширить сырьевую базу действующего производственного комплекса. При этом заметное место в улучшении производственных показателей может иметь использование высокоглимозёмистых добавок в составе технологических отходов и низкосортного энергетического топлива.

2. Определение степени научной разработанности темы

   исследования.

   Ввиду высокой значимости щелочных алюмосиликатов, как сырья для производства глинозёма, этому вопросу посвящены многочисленные исследования и разработки, что обеспечило создание комплексной и безотходной технологии их переработки с получение металлургической и попутной продукции высших марок. Значительный вклад в развитие теории и практики этого технологического процесса внесли выдающиеся отечественные ученые В.А. Абрамов, Б.И. Арлюк., А.Ф. Думская, В.А. Утков, Н.Н. Тихонов и т.д., научные и производственные коллективы ВАМИ, Горного института, Технологического института, Волховского алюминиевого завода, Ачинского и Пикалёвского глинозёмного комбинатов и ряда других

   предприятий.

   Это позволило создать развитую учебную базу для переработки нефелинового сырья и его аналогов способом спекания, а также обеспечить конкурентоспособность данной технологии. В то же время значительный круг вопросов, связанных с повышением эффективности существующего производства, нуждается в разработке научно обоснованных решений и их реализации.

3. Постановка цели и задач исследования.

Цель исследования

Разработка научно обоснованных технических решений,

обеспечивающих повышение эффективности производства глинозёма и попутной продукции при переработке нефелиновых сиенитов.

Достижение поставленной задачи обеспечивается введением и известняково-нефелиновую шихту высокоглинозёмистых добавок (шлаков титанового и феррохромового производства, солевых шлаков) и низкосортного энергетического сырья (бурого угля), использованием бурого угля в качестве технологического топлива, а также оптимизацией технологического режима спекания шихты и выщелачивания спёка, что обеспечивает увеличение химического извлечения полезных компонентов из исходного сырья и снижение затрат по переделу приготовления шихты и её спекания.

Задачи исследований:

1. Выбор направления исследований для расширения сырьевой базы глинозёмного производства и совместной переработки нефелинов с высокоглинозёмистыми и энергетическими добавками природного и техногенного происхождения по материалам анализа научно-

   технической и патентной литературы.

2. Физико-химическое обоснование выбора доступных технологических систем и осуществляемых процессов, обеспечивающих возможность достижения высоких показателей вскрытия алюминийсодержащего сырья при его переработке

   способом спекания с известняком, содой и бурым углём.

3. Методическое обеспечение экспериментальных исследований, включая их планирование и обработку результатов, выбор технологической схемы экспериментов и лабораторного оборудования, решение вопросов технологического контроля и анализа технологических продуктов, с учётом реализации

   принципов ресурсосбережения и безопасного осуществления

   процессов.

4. Экспериментальное установление зависимостей, характеризующих влияние технологически значимых факторов на показатели химического извлечения ценных компонентов при переработке известняково-нефелиновых шихт с сырьевыми и энергетическими добавками природного и техногенного происхождения, включая установление предпочтительных сырьевых составов,

   технологических режимов и научное обоснование результатов.

5. Разработка рациональных технологических решений для приготовления и спекания многокомпонентных известняково- нефелиновых шихт с использованием сырьевых и энергетических добавок, и адаптированных к действующему производственному комплексу по переработке нефелинового сырья.

   1. Выбор объекта и предмета научного исследования.

      В настоящей работе в качестве объекта исследования использованы нефелиновое сырье (руда Кия-шалтырского месторождения, КШР; руда Горячегорского месторождения, необогащенная, ГГР; концентрат обогащения руды Горячегорского месторождения, ГГК ), перерабатываемое на Ачинском глиноземном комбинате, известняк Мазульского рудника, бурый уголь Березовского месторождения .

   2. Обоснование выбора методов исследования.

1. Приготовление шихты.

   1. Отбор пробы компонентов шихты.

   2. Определение массовой доли воды в компонентах шихты

      (нефелиновом сырье, известняке и буром угле).

   3. Измельчение компонентов шихты до достижения крупности частиц

      от 20 до80 мкм.

   4. Тщательное перемешивание сухой смеси компонентов в течение

      четырех часов.

   5. Отбор от сухой смеси компонентов навески массой от 35 до 40 г, помещение этой навески в лабораторный гидравлический пресс и изготовление цилиндрических брикетов диаметром 20 мм, высотой

      35±5 мм.

2. Спекание шихты.

3. Выщелачивание.

4. Анализ полученных результатов.

6. Написание итогового отчета по практике.

За время существования отечественной алюминиевой промышленности произошли и продолжают происходить существенные изменения в её минерально-сырьевой базе. Эти изменения связаны с отработкой целого ряда месторождений, заметным снижением качества руды и осложнениями при её добыче на действующих горных предприятиях, что вызывает значительный рост затрат на технологические нужды и соответственно рост себестоимости готовой продукции на всех этапах производства. При этом за последние десятилетия практически отсутствует прирост разведенных запасов бокситового и нефелинового сырья, в связи с ориентацией реального сектора экономики на мировые рынки высококачественных бокситов [1]. В то же время Россия располагает практически неограниченными запасами низкосортного алюминиевого сырья природного и техногенного происхождения, вовлечение которого в производственную сферу позволяет изменить негативные тенденции в сырьевой составляющей производства алюминия.

1. Сырьевая база производства глинозема на основе существующих и перспективных технологических процессов.

   
    

   Основные месторождения нефелиновых руд и распределение их балансовых запасов по субъектам Российской федерации

   1. Кия-Шалтырское месторождение

      Кия-Шалтырский щелочной массив находится в Тиссульском районе Кемеровской области и имеет большое промышленно значение. В 1970 г. на базе природного сырья Кия-Шалтырского месторождения был создан Ачинский глиноземный комбинат. В настоящее время рудное тело полностью вскрыто и вовлечено в переработку. Само месторождение характеризуется большой степенью изменения состава руды, что оказывает существенное влияние на технологический режим ее переработки, приводящее к изменению не только качества получаемого спека, но и ухудшению показателей извлечения полезных компонентов. Отработка данного щелочного массива привела к заметному снижению качества добываемых нефелинов, в связи с чем ведутся активные исследовательские работы по вовлечению в переработку алюминийсодержащих руд ряда примыкающих месторождений .

   2. Горячегорское месторождение

      В Красноярском крае известно несколько крупных месторождений нефелиновых пород, слагающих массивы щелочных комплексов, локализующихся преимущественно в складчатых структурах, одно из них

      Горячегорское месторождение.

      Разведано в 1947-52 гг.. Горячегорское месторождение находится в 30 км западнее г. Шарыпово и представлено штокообразным массивом нефелинсодержащих пород площадью в 0,9 км2. Размеры по простиранию 1700 м, по падению – 1600 м. Нижняя граница оруденения не установлена. Рудами являются все разновидности нефелинсодержащих пород. Содержание нефелина – 40-50%, Al2O3 – 2.5%. Запасы месторождения по категории А+В+С1 составляют 445,90 млн.т нефелиновых руд. Горячегорское месторождение рассматривается как резервная сырьевая база Ачинского

      глиноземного завода.

      Руды месторождения представлены полевошпатовыми ийолитами,

      сиенит-ийолитами, полевошпатовыми уртитами и нуждаются в обогащении.

   3. Мазульский известняковый рудник

      
       

      

      Мазульское месторождение известняков по размерам и геологическим факторам относится к 2 группе сложности. Приурочено к мощным карбонатным отложениям верхнегарьской подтолщи венд-раннекембрийского возраста. Метаморфизм тектоническая интрузивная деятельность и гипергенные процессы осложнили внутреннее строение массива и привели к образованию зон брекчий метасоматически измененных пород даек и карстовых образований. В 2006-09 гг. для обеспечения сырьевой базы глиноземного и цементного производства проведена доразведка глубоких горизонтов. Пробурено 39 разведочных скважин 4635 п.м. и 3 скважины 375 п.м для мониторинга подземных вод. Их глубина составляла от 39 7 до 305 7 м в среднем 118 8 м. В 7 скважинах проведены гидрогеологические исследования. Запасы подсчитаны статистически по действующим параметрам постоянных кондиций обоснованным в новом ТЭО в контуре карьера в соответствии с проектом реконструкции до глубины +5 м. В подсчете участвуют 62 скв. в т.ч. 23 скв. предшествующих работ. В составе полезной толщи выделены известняки 1 сорта – 54 6% 2 сорта – 14 0%

      некондиционные – 26 2% дайки – 4 9% внутренний карст – 0 3%. Запасы кондиционных известняков подсчитаны по категории В и С1. Средние содержания основных компонентов в кондиционных известняках: CaO - 54 06% SiO2 - 0 80% MgO - 0 61% SO3 – 0 37%

   4. Берёзовское месторождение бурого угля

Берёзовское месторождение расположено в пределах Назаровского,

Берёзовскгого и Шарыповского районов, в 50-80 км к юго-западу от г.Назарово.

Приурочено к юрским угленосным отложениям Берёзовской мульды. Промышленные угольные пласты приурочены к двум стратиграфическим горизонтам. Нижний горизонт содержит три пласта, соответствующие пластам I, V и VI Назаровского месторождения. Верхний горизонт представлен пластом «Берёзовский», распространенным на площади около 1700 км2. На площади около 330 км2 он пригоден к открытой разработке. Мощность пласта меняется здесь от 15 до 70 м. Наиболее выдержанную мощность и простое строение пласт имеет в юго-западной части месторождения (участки Березовский I и II). В восточном направлении пласт расщепляется на несколько пачек и мощность его постепенно снижается. Некоторая часть пласта Березовский выгорела, площадь горельников 2.6 км2. Угли месторождения бурые, гумусовые, малозольные, теплота сгорания - 6400-6870 ккал/кг. Золошлаковые отходы могут использоваться в цементном производстве, на месторождении имеются сажистые угли перспективные для

получения гумусовых удобрений.

Горно-геологические условия разработки месторождения благоприятны. На участке Берёзовский-1 в 1974 г. заложен опытно-промышленный разрез. В 1987 г. первая очередь разреза Берёзовский-1 сдана в

эксплуатацию. Его добыча в 1991 г. достигла 14 млн.т в год.

7. Заключение.

На основании проведенного физико-химического исследования разработан нефтесорбент, позволяющий реализовать замкнутыйцикл и обеспечивающий безотходность производства. Данный факт позволяет минимизировать количество нефтесорбента, которым следует снабжать объекты возможных разливовнефти, в частности нефтеналивные танкеры и суда, с одновременным оснащением их автономными устройствами, обеспечивающими регенерацию сорбента непосредственно на месте разлива.

Основной сферой использования сорбента является удаление споверхности акваторий пленок нефти, а также очистка сточных и природных вод от загрязнений углеводородами.

////////////////////////////