Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

Мировое потребление соединений алюминия, таких как глинозём и гидроксид алюминия, возрастает с каждым годом. Основным промышленным сырьём для производства данных продуктов являются бокситы, которые перерабатываются способом Байера. В Российской Федерации наблюдается дефицит алюминиевого сырья, обусловленный отсутствием крупных месторождений высококачественных бокситов. Данные обстоятельства приводят к тому, что кольский нефелиновый концентрат (КНК) становится наиболее значимым алюминийсодержащим сырьём в европейской части России, ввиду относительно высокого содержания Al 2 O 3 (28,5 ± 0,5 % мас.), а также отсутствия необходимости строительства нового комплекса по его добыче и обогащению. В настоящее время приблизительно 1 млн т КНК в год перерабатывается способом мокрого спекания с известняком с получением гидроксида алюминия, глинозёма, соды, поташа, сульфата калия, галлия и цемента в качестве товарных продуктов. Мокрый способ спекания нефелинового концентрата был предложен инженером И. Л. Талмудом в 1934 г. К 1954 г. была полностью решена проблема комплексной переработки нефелинов на Волховском алюминиевом заводе: алюминиевая промышленность превратилась из отрасли, потребляющей содопродукты, в производящую, а освоение производства поташа дало возможность не только отказаться от его импорта для производства хрусталя и других отраслей промышленности, но и экспортировать его за границу [1]. Данный способ переработки имеет существенные преимущества, такие как: комплексная переработка нефелинового концентрата, высокое качество получаемых продуктов, практически безотходная технология. Однако способ спекания имеет и существенные недостатки: большие материальные потоки, высокие требования к химическому составу известняка, необходимость расположения комплекса по переработке в непосредственной близости с месторождением известняка, высокие затраты энергии, высокие капиталовложения, высокий выброс углекислого газа, окупаемость производства достигается только с одновременной переработкой белитового шлама в портландцемент, спрос на который ограничен. В современных условиях к новым производствам предъявляются всё более высокие требования по энергоэффективности, экологичности, особое внимание уделяется снижению антропогенной эмиссии углекислого газа. Исходя из данных тенденций можно предположить, что строительство новых предприятий по переработке нефелинового концентрата мокрым способом спекания с известняком не перспективно. В связи с этим нужно обратить внимание на другие способы переработки, которые будут удовлетворять современным требованиям. С момента открытия в 1921 г. экспедицией под руководством А. Е. Ферсмана апатит- нефелиновых руд Кольского полуострова прорабатывалось множество способов переработки нефелинового концентрата с получением гидроксида алюминия и глинозёма, которые условно можно поделить на две группы (рис.). Способы перерарботки ' I ' [ I [ 1 Щелочные ] Кислотные ] 'Спекание 'Сернистокислотный ■Г идрохимический 'Азотокислотный ^Солянокислотный ^Сернокислотный ^Кислотно-солевой Способы переработки нефелинового концентрата Помимо применяемого в промышленности мокрого способа спекания разработаны полусухой и сухой способы спекания с известняком. Они предполагают изменение стадии приготовления шихты, а также замену длинной вращающейся трубчатой печи на короткую с системой циклонных теплообменников. Данные изменения позволяют значительно увеличить производительность вращающейся печи, сократить материальные потоки и затраты энергии. Благодаря снижению 112