CC BY
144
--© В.М. Сизяков, Е.В. Сизякова, 2015
УЛК 669.712
В.М. Сизяков, Е.В. Сизякова
ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КОЛЬСКИХ НЕФЕЛИНОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ
Рассмотрен блок вопросов по модернизации Пикапевского глиноземного комбината. Основными направлениями модернизации являются перевод печей спекания и обжиговых печей с мокрого на энергосберегающие сухой и полусухой способа с одновременным повышением мощности производственного комплекса и освоение ряда новых высокотехнологичных процесов с выпуском продукции с высокой добавленной стоимостью. Модернизация технологии комплексной переработки Кольских нефелиновых концентратов позволит перейти к решению проблемы их полного использования при переботке апаито-нефелиновых руд Кольского полуострова.
Ключевые слова: гидрокарбоалюминат кальция, спекание, сухой способ, модернизация, диверсификация продукции.
Мировая алюминиевая промышленность полностью базируется на использовании высококачественных бокситов, перерабатываемых наиболее простым и экономичным способом Байера.
В отечественной алюминиевой промышленности в связи с ограниченными запасами высококачественных бокситов в широком масштабе перерабатывается небокситовое глиноземсо-держащее сырье - нефелины.
Доля глинозема из небокситового сырья составляет 40 %, в том числе из кольского нефелинового концентрата эта величина равна 8%. Общий дефицит глинозема в России более 50 %, что очень опасно для такой стратегически важной отрасли, как алюминиевая промышленность.
Впервые способ комплексной переработки нефелинов (кольского нефелинового концентрата) был освоен в 1949 г. на Волховском алюминиевом заводе. За создание уникальной безотходной технологии, не имеющей аналогов в мировой практике, авторский коллектив (Строков Ф.Н., Талмуд И.Л., Захаржевский О.Н. и др.) был удостоен высшей государственной награды - Ленинской премии
за 1958 г. В крупном промышленном масштабе технология комплексной переработки кольских нефелиновых концентратов была реализована на Пикалевском глиноземном комбинате (ПГК), где объемы производства были увеличены по сравнению с Волховским алюминиевым заводом в 5 раз!
Нефелиновая технология непрерывно совершенствовалась. За создание и внедрение автоматизированных систем в производстве глинозема и попутной продукции при комплексной переработке нефелинов группе специалистов (Сизяков В.М. - научный руководитель, Бадальянц Х.А., Костин И.М., Левин М.В. и др.) в 1982 г. была присуждена Премия Совета Министров СССР.
В 90-е годы прошлого века на ПГК решена научная проблема мирового уровня - достигнуто глубокое химическое разделение несовместимых в производстве алюминия элементов А1(Ш) и Б1(1У) - патент РФ № 1556525. Содержание ЭЮ2 снижено с 44% в исходном нефелине до 0,015% в продукционном глиноземе (авторы: Сизяков В.М., Бадальянц Х.А., Костин И.М., Исаков Е.А.).
Принципиальная технологическая схема существующего способа комплексной переработки кольских нефелиновых концентратов изображена на рис. 1. В соответствии с этой схемой на ПГК получают самый чистый в мире по химическому составу металлургический глинозем; в полупромышленном масштабе разработана технология песочного глинозема. Характеристика глинозема ПГК в сравнении с байеровским глиноземом приведена в табл. 1 и на рис. 2.
Таблица 1
Характеристики песочного глинозема
Глинозем Примеси, не более, % Физические свойства
SiO2 РегОэ NazO Уд. по-верхн., м2/г -40мкм, % Угол откоса, град. Прочность, ед. а-Д1гОз
ПГК 0,005 0,006 0,3 100 2,5 33 20 5-6
Alcoa (США) 0,020,03 0,020,03 0,5 89-90 6-8 34-35 20 6-8
Рис. 1. Принципиальная схема способа комплексной переработки нефелинов
а) декомпозиционный глинозем; б) карбонизационный глинозем, прочность 20 ед. прочность 20 ед.
И'- 32%
в) карбонизационный глинозем радиалъно-лучистого типа текущего производства ПГК, прочность 10 ед.
Рис. 2. Характеристика глинозема ПГК
В постсоветский период ПГК всегда входил в 100 лучших предприятий России, входил вплоть до известного пикалев-ского кризиса, когда для его разрешения пришлось вмешиваться лично Путину В.В., который четко определил причину кризиса. Это раздел единого комбината на 3 самостоятельных предприятия - глиноземное, химическое, цементное, принадлежащих различным собственникам, плюс (цитирую Путина В.В.) «амбициозность, некомпетентность и жадность собственников» [1].
В настоящее время намечаются пути к преодолению кризиса. Вместе с преодолением «кризиса собственников» необходимо обеспечить эффективное движение вперед по развитию технологии комплексной переработки нефелинов в целом на основе инновационных решений.
Следует отметить, что несмотря на высокий уровень технологии комплексной переработки нефелинов, она обладает «врожденными» недостатками: это повышенный расход тепло-энергии (1290 ккал/кг спека), обусловленный мокрым способом спекания шихты, и ограниченный ассортимент выпускаемой продукции - глинозем, сода, поташ, цемент, галлий.
План модернизации ПГК, разработанный Санкт-Петербургским государственным горным университетом по заданию Оперативного штаба Путина В.В., включает 2 блока задач:
1. перевод печей спекания глиноземного производства и обжиговых печей по производству цемента с энергозатратного мокрого на энергосберегающий сухой и полусухой способы работы с одновременным повышением мощности производственного комплекса на 20%;
2. диверсификация производства - освоение целого ряда новых высокотехнологичных процессов с выпуском продукции с высокой добавленной стоимостью высшего качества.
1. Перевод технологии глинозема на сухой и цемента на полусухой способы производства
Глинозем
В производстве глинозема из нефелинов методом спекания в настоящее время на ПГК применяют вращающиеся печи длиной 150 м для термической обработки шихт, приготовленных мокрым способом с влажностью нефелино-известняковой шихты ~30%. Недостатки этих печей состоят в низкой скорости термообработки, вызывающей большие габариты и стоимость оборудования, недостаточной ее равномерности, отражающейся на качестве продукции и невысоком тепловом к.п.д., в частности из-за большого расхода тепла на испарение влаги из шихты.
Для коренной модернизации технологии глинозема из нефелинов предлагается использовать опыт мировой цементной промышленности, где уже более 40 лет успешно эксплуатируется эффективный энергосберегающий сухой способ производства.
Внешний вид установок мокрого и сухого способов спекания показан на рис. 3.
Массовый переход от мокрого способа к сухому в технологии цемента подхлестнул первый мировой энергетический кризис 1973 года. СССР в условиях плановой экономики в меньшей степени испытал его влияние, и наша промышленность запаздывала с решением проблем энергосбережения. Тем не менее, мы, технологи, старались идти в русле мировых инноваций, разработав в 1984 г. технологический регламент по сухому спеканию для кольских нефелиновых концентратов.
Рис. 3. Внешний вид установок мокрого н сухого способа: а - мокрый способ производства, печь 04x150 м; б - сухой способ производства; печь 04x70 м
Для принципиальной оценки способа через В/О «Лицензин-торг» был заключен договор о полупромышленных испытаниях с одним из лидеров сухого спекания - японской компанией «Onoda cement». Исследования проводили в течение 30 дней на опытном заводе Tachara (недалеко от Токио) совместно с японскими специалистами на пробе кольского нефелинового концентрата 500 тонн. По результатам испытаний были подготовлены предложения о строительстве головного образца сухого способа переработки кольских нефелиновых концентратов в составе ПГК-2, но с началом горбачевской перестройки проект был остановлен.
В настоящее время Горный университет в рамках модернизации ПГК подготовил уточненный технологический регламент.
По технологическому регламенту Горного университета в сотрудничестве с ФосАгро и известной датской компанией F.L.Smidth разработана практически новая энергоэффективная технология сухого спекания кольского нефелинового концентрата и известняка, которая успешно проверена в полупромышленном масштабе в Дании и США.
Схема полупромышленной установки сухого спекания приведена на рис. 4.
Product
Рис. 4. Схема полупромышленной установки сухого способа спекания нефелина F.L.Smidth
Технология сухого производства глинозема включает следующие операции:
1) раздельное измельчение кольского нефелинового концентрата и известняка до крупности по остатку на сите 008 мм: нефелин +4%, известняк +7^8%; нефелин измельчается в шаровой мельнице в замкнутом цикле, известняк - в сушилке-дробилке молоткового типа;
2) приготовление исходной смеси, состоящей из четырех компонентов - нефелина, известняка, сухого оборотного белого шлама, сухой соды, в специальных силосах путем пневматического перемешивания; смешивание проводилось в кипящем слое, где локальная зона повышенной турбулентности способствует активному перемешиванию и получению гомогенной смеси с заданными модулями: щелочной модуль - 1,00; известковый модуль - 1,96;
3) сухое спекание нефелино-известняковой шихты в системе трехступенчатого теплообменника с кальцинатором и короткой вращающееся печью 0 4х50 м (вместо 0 4х150 м в мокром способе);
4) охлаждение спека проводится в системе «короткий колосниковый холодильник - короткий барабанный холодильник».
Подготовка шихты в циклонных теплообменниках идет в интенсивном режиме взвешенного слоя до температуры 900920 °С.
Такой температурный режим обеспечивает прохождение основной эндотермической реакции разложения известняка
СаСОэ ^СаО + СО2 - 0 (1)
в условиях, когда микроэвтектики и плавни еще не появляются, поэтому система циклонных теплообменников не зарастает и работает надежно. Для ликвидации «запесочивания» предложены эффективные системы встряхивателей в виде специальных пневмопушек, которые в автоматическом режиме через определенные промежутки времени (~4 час) бьют по корпусу циклонных теплообменников.
Время пребывания материала в циклонных теплообменниках измеряется секундами. Для завершения химических реакций спёкообразования требуется всего 30 минут, в то время как при мокром спекании для этих целей необходимо обеспечить выдержку в 2,5-3 час. Поэтому в сухом способе вместо длинных вращающихся печей используют короткие печи без цепных завес, длина печей при одинаковом диаметре уменьшается в 2,5-3 раза, а производительность одной технологической линии за счет интенсивной шихтоподготовки в циклонных теплообменниках возрастает в 3 раза.
Таким образом, на ПГК после модернизации в производстве глинозема вместо 6 вращающихся печей 0 4х150 м в работе будут находиться 2 коротких печи 0 4х50 м с циклонной шихтоподготовкой.
По результатам полупромышленных испытаний был рассчитан расход тепла для промышленной линии сухого спекания, который составляет 610 ккал/кг спека.
В сравнении с Пикалево, где расход тепла составляет 1290 ккал/кг спека, это дает экономию в 680 ккал/кг, т.е. расход тепла снижается в 2,1 раза.
Цемент
Производство цемента при комплексной переработке нефелинов основано на использовании отходов технологии глинозема - белитовых шламов, состоящих в основном из р-модификации двухкальциевого силиката р-2СаО-БЮ2.
Белитовый шлам с влажностью 40% смешивается в нужных пропорциях с известняком и добавками боксита и пиритных огарков. Полученную шихту с влажностью 32% по традиционной технологии спекают в длинных вращающихся печах, где протекает основная реакция образования цементного камня -превращение белита в алит 3CaOSiO2.
2CaOSiO2 + СаСОз 3CaOSiO2 + CO2T.
Разработки по внедрению полусухого способа производства цемента на основе шламово-известняковой шихты аналогичны тем, которые приняты для глиноземной технологии. Здесь следует добавить следующую информацию.
Основные решения по полусухому способу производства нефелинового портландцемента в виде технического задания и технологического регламента мы передали в свое время для технико-экономической оценки западногерманской фирме Crupp-Polisius. По данным их расчетов, расход топлива сокращается с 1100 ккал/кг до 550 ккал/кг клинкера, производительность одной линии увеличивается в 3 раза. Схема мокрого и полусухого способа производства цемента изображена на рис. 5 и 6.
Таким образом, в производстве цемента вместо 3х больших печей 04,5x170 м и 3х малых 03,6x60 м будут работать 2 коротких печи 04,5x70 м также с циклонной по/готовкой материала.
РI KALE V Kiln Line #5: Basic Situation
Limestone Bauxlt Pyrlte Ash
16 % Н20 21 % Н20 18 % H20
CHIP
Belrte Slurry 40 % H20
Wet Raw Material Preparation
Slurry 32 % H20
1100 kcaVkg cii 5.2E+6 kcalim'/h
290 'C Э92000 m*rti
Рис. 5. Базовый вариант производства цемента на цемзаводе ПГК
Рис. 6. Полусухой способ производства цемента на цемзаводе ПГК
2. Диверсификация производства
Для повышения технико-экономических показателей технологии комплексной переработки нефелинов существенное значение имеет решение проблемы радикального расширения ассортимента выпускаемой продукции.
Здесь мы рассматриваем два направления:
— получение новых сортов гидрата и глинозема;
— разнообразные способы получения новых продуктов с использованием карбоалюминатных соединений - гидрокар-боалюминатов кальция (ГКАК) типа 4Са0А1203тС0211И20.
Специальные сорта гидрата и глинозема. По технологии получения спецмарок гидрата и глинозема следует отметить, что мы имеем в рамках «большой» технологии универсальный скоростной способ гидролиза алюминатных растворов методом карбонизации. Это дает возможность, варьируя скоростью гидролиза, температурой, промежуточной экспозицией, вводом модификаторов и др. приемами кристаллизации, получить гидроксиды - оксиды алюминия с наперед заданными свойствами, в том числе с выраженными признаками различных наноструктур. Опираясь на собственные теоретические разработки в этом направлении, мы создали эффективную технологию получения наноструктурированного гидроксида
алюминия шарообразного и пластинчатого типа) с крупностью частиц не более 5 мкм (рис. 7). Развивая теорию скоростного гидролиза, мы разработали целый ряд тонкодисперсных материалов вплоть до коллоидов, которые находят широкое применение в народном хозяйстве: спецкерамика, пластмассы нового поколения, спецогнеупоры, медицина и др. Добавленная стоимость новых оксидно-гидроксидных продуктов алюминия в несколько раз превышает стоимость металлургического глинозема.
Гидрокарбоалюминаты кальция. Большое влияние на развитие способа комплексной переработки нефелинов оказали труды проф. Сизякова В.М. в области синтеза карбоа-люминатных соединений кальция в среде сильных электролитов - алюминатных растворах [5-12].
Перевод процесса кристаллизации гидрокарбоалюминатов кальция (ГКАК) - 4Са0А1203шС0211Н20 из водной системы в алюминатно-щелочную позволил сократить время их образования с 6 месяцев до 40 минут. Это обеспечило создание промышленной технологии получения ГКАК и его эффективного использования при комплексной переработке нефелинов на глинозем и попутные продукты (патент РФ № 1556525).
Выполнена систематизация основных направлений использования ГКАК в народном хозяйстве: нанотехнологии, сверхактивные ионообменники, высокоглиноземистые цементы, бы-стротвердеющие цементы типа «Рапид», герметики, литейные цементы «Гидралюм», коагулянты, сухие смеси, тампонажные цементы и др. (рис. 8).
Большинство способов использования ГКАК подразумевают его включение в состав композиционных материалов и различных смесей в виде сухого компонента, но разработанный карбоалюминатный сверхактивный ионообменник - суспензия. Поэтому важным этапов продвижения ГКАК в промышленность
Рис. 7. Специальная марка тонко-дисперсного гидрата 1-5 мкм
ГКАК
Шно-технологяп
Кшиуляпы
Быстро-тжерлеюпгий цемент ппа "Рапид"
Осооопрочные цементы
Тампопажпые цементы
Гпдроптолнци-овные снеси
СверхактшныН вонообмснннк
Высоко глино-земастые цементы
С?льфатостойкне цементы
Напрягающее цементы
Герметики
Реагент для
алпмвнаткых расгворов от орпмпческих соединений
Мо да ф акато р р оста в щршшш кристаллов А1(ОНЬ
Сульфокарбо-алюмннатвыК мннералн»тор
Сухое смеси
Литейные пеменны «Гндралюн»
Рис. 8. Основные направления применения ГКАК
явилась разработка технологии их получения в сухом товарном виде (в качестве затаренных порошкообразных материалов) в печи КС [13].
Мы хорошо ориентированы в вопросах состояния дел по каждому из указанных направлений использования кар-боалюминатов, приведенных на рисунке, в том числе и по совершенно новому направлению, касающемуся нанотехно-логий, где речь идет о получении наноструктур с участием карбоалюминатов, нам ясны узкие места и нерешенные вопросы практически по всем выявленным карбоалюминат-ным технологиям. Но здесь мы остановимся только на тех вопросах, которые наиболее подошли к промышленному внедрению.
Это область коагулянтов нового поколения, высокоглиноземистых и быстротвердеющих цементов, сульфокарбоалюми-натного минерализатора, модификаторов роста и упрочнения кристаллов А1(0Н)3.
Коагулянты нового поколения. В результате поисковых исследований, выполненных совместно с ГУП «Водоканал», было установлено, что ГКАК может эффективно использоваться в качестве многофункционального коагулянта для очистки промышленных и бытовых сточных вод.
Все сказанное выше послужило предпосылкой для проведения теоретических и экспериментальных исследований по дальнейшему совершенствованию процесса синтеза, исследованию свойств полученного соединения и выявлению возможности применения ГКАК для решения различных задач, стоящих перед металлургической промышленностью в области очистки сточных вод.
Установлено, что по своей природе гидрокарбоалюминат кальция как коагулянт представляет собой слоистую структуру, состоящую из образующих плоскости молекул гидроалюмината кальция, кристаллической воды, ионов С032- и седьмой 0Н- — группы, способной к ионообмену в очистных системах. Достаточно примерно 0,15 молей С02, чтобы установить постоянное межплоскостное расстояние 0,76нм в карбоалюминатном соединении 4Са0А1203шС0211Н20.
Для определения времени существования метастабильных ГКАК в водоочистной системе исследована кинетика их трансформации в устойчивые формы слабонасыщенных гидрограна-
тов типа 3Са0-А1203-п8Ю2-(6-2п)Н20 в зависимости от температуры, концентрации карбонат-ионов и остаточного алюминия.
Новый коагулянт образует с водой суспензию с однородной дисперсной фазой, обладающей большой активной поверхностью. Частицы коагулянта в воде выполняют следующие функции:
1. зародышей твердой фазы;
2. ионообменников, выделяющих в воду только ионы гид-роксида;
3. абсорбента (удельная поверхность 30 м2/г, глубина анионного обмена 80%);
4. утяжелителя;
5. уплотнителя;
6. активатора.
Все компоненты нового коагулянта разрешены для использования в водоподготовке и в водоотведении.
По заключению Водоканала гидрокарбоалюминат кальция по эффективности воздействия относится к каогулянту нового поколения; его эффективность на порядок выше известного коагулянта - сульфата алюминия А12(Б04)3. Технология использования ГКАК для очистки промышленных стоков сложного химико-минеральнгого состава проверена в промышленном масштабе в ОАО «Завод им. В.А.Дегтярева», в ЦКБ МТ «Рубин», депо «Дачное» и др.
Высокоглиноземистый цемент (патент СПГГИ(ТУ) № 2325363; авторы Сизяков В.М., Бричкин В.Н., Корнеев В.И., Сизякова Е.В.)
Способ основан на взаимодействии ГКАК с гидроксидом алюминия. Гидрокарбоалюминат кальция 4Са0А1203пС0211Н20 как продукт гидрохимического синтеза обладает повышенной активностью. Это обеспечивает значительное снижение температуры образования главных компонентов ВГЦ - алюминатов кальция - Са0А1203, Са02А1203 по сравнению с известным методом получения ВГЦ путем плавления оксидов алюминия с известняком.
В карбоалюминатном способе получения ВГЦ реакции спекообразования протекают при 1250-1275оС (вместо 1450-1600оС, как это имеет место в способе плавления)
4Са0-А1203-0,5С02-11Н20 + 6А1(0НЬ ^
^ 4(Са0-АЬ03) + 0,5С02 + 20^0 (3)
4Са0-А1203-0,5С02-11Н20 + 14А1(0Н)3 ^ ^ 4(Са0-2А1203) + 0,5С02 + 32Н20 (4)
Способ проверен в промышленном масштабе на Волховском алюминиевом заводе (в глиноземном цехе).
Быстротвердеющий цемент. В последние годы интерес к производству быстротвердеющих и особобыстротвердеющих цементов возрастает в связи с необходимостью поиска путей экспорта цемента за рубеж и наличием потенциальных потребителей таких цементов в развитых европейских странах, где широкое распространение имеет практика строительства промышленных и гражданского назначения зданий и сооружений из монолитного бетона.
В основе быстротвердеющих цементов лежит реакция образования саморасширяющегося соединения - тригидросуль-фоалюмината кальция 3Са0-А1203-3Са804-31Н20 (ГСАК-3), или, как его еще называют по минералогической классификации - эттрингита, причем реакция протекает в бесщелочной системе СаО - А1203 - ЭЮ2 - СаЭ04 - Н20.
В способе комплексной переработки нефелинов эту реакцию можно реализовать путем взаимодействия белых шламов глубокого обескремнивания, основа которых отвечает гидрогранатам кальция, с гипсом, по схеме:
3Са0-А1203-пБЮ2(6-2п)Н20 + 3СаБ04-2Н20 + ая ^
^ 3Са0-А1203-3СаБ04-31Н20 + пЭЮ2 + ая. (5)
В результате исследований установлено, что более эффективным для образования эттрингита является ГКАК:
4Са0-А1203-С02-11Н20 + 3(СаБ04-2Н20) + 14Н20 ^
^ 3Са0-А1203-3СаБ04-31Н20 + СаС03. (6)
Технология весьма проста: при помоле клинкера в мельницу дозируется 2-3% ГКАК с соответствующим количеством гипса.
Способ проверен в опытно-промышленном масштабе на ПГК. Получено 500 т быстротвердеющего цемента, отвечающего ГОСТ 31108-2003 на марку ЦЕМ1-42,5Б: прочность на
сжатие, МПа - при возрасте 3 сут. - не менее 28,0; 7 суток -не менее 40,0.
Получение литейного цемента «Гидралюм». Литейный цемент получают на основе гидрогранатового шлама сверхглубокого обескремнивания.
Литейный цемент «Гидралюм» (полутораводный гидроалюминат 3CaO-Al2O3-1,5H2O) может эффективно применяться в литейном деле вместо традиционных экологически небезопасных и дорогостоящих фенолсодержащих материалов.
Он добавляется в формовочные и стержневые смеси в количестве 3-4%. Работает «Гидралюм» весьма «остроумно». Во время заливки металла он упрочняет форму за счет собственной гидратации
3CaO-Al2O3-1,5H2O + 4,5 H2O ^ 3CaOAl2O36H2O. (7)
При остывании деталей он саморассыпается за счет дегидратации
3CaO-Al2O3-6H2O - 4,5 H2O ^ 3CaO-Al2O3-1,5H2O. (8)
При этом повышается точность литься и исключается тяжелый ручной труд при выбивке отливок и отбивке пригара.
Литейный цемент «Гидралюм» содержит глинозема 1618%, но за счет высоких потребительских свойств его цена в пересчете на глинозем возрастает в 3-4 раза до 900-1000 долл. США.
Способ получения и применения литейного цемента «Гидралюм» прошел многократные испытания. В течение нескольких лет его выпускал Опытный завод ВАМИ на основе гидрогранатовых шламов ПГК и Бокситогорского глиноземного завода, а применялся он в крупном Объединении подъемно-транспортного оборудования (ПТО им. С.М.Кирова).
Сульфатно-карбоалюминатный минерализатор (патент РФ № 2136621; авторы Сизяков В.М., Исаков Е.А., Кузнецов А.А. и др.; патент РФ № 2215703, авторы Сизяков В.М., Бричкин В.Н., Кузнецов Д.В. и др.).
Предлагается использовать ГКАК для получения минерализатора в системе «ГКАК - фосфогипс» при производстве портландцемента из нефелинового шлама и известняка.
Нами установлено, что при взаимодействии ГКАК с фос-фогипсом образуются минерализующие компоненты - эттрин-гит 3Са0-А1203-3Са804-31И20 и сульфоалюминат кальция 4Са0-А1203-ш802-13И20, которые снижают температуру образования цементного клинкера, повышают стойкость футеровки в 5-6 раз, сокращают расход топлива и уменьшает вынос пыли на 20%.
Итоги модернизации комплексной переработки кольских нефелиновых концентратов на ПГК показаны в табл. 2.
Таким образом, в результате модернизации технологии комплексной переработки кольских нефелиновых концентратов будет обеспечен весьма высокий уровень производства: расход теплоэнергии сократится в 2 раза, производительность основных технологических линий по спеканию глиноземных и цементных шихт увеличится в 3 раза, ассортимент выпускаемой продукции повысится практически втрое.
Таблица 2
Возможные объемы выпуска продукции в результате модернизации ПГК
№ п.п. Продукты Существующее производство, т После ре-конструкции, т
1 Глинозем 250 000 200 000
2 Сода 200 000 240 000
3 Поташ 76 000 90 000
4 Галлий 7,5 9,0
5 Цемент 2 300 000 2 800 000
6 Гидроксид алюминия 55 000
7 Высокоглиноземистый цемент 10 000
8 Гидрокарбоалюминат кальция 20 000
9 Флокулянт 30 000
10 Быстротвердеющий цемент 200 000
11 Гидралюм 10 000
12 Псевдобемит 11 800
13 Байерит 15 300
14 Гидрат тонкодисперсный, <5мкм 10 000
Инвестиции в поэтапную модернизацию технологии ПГК составят ~500 млн долл. США со сроком окупаемости 3-4 года.
Для успешной реализации стратегии развития комплексной переработки кольских нефелиновых концентратов на пикалевских предприятиях необходимо воссоединить их в единый комбинат под началом одной Управляющей компании, которая возьмет на себя обязательства главного Инвестора в рамках системы государственно-частного партнерства.
Модернизированная технология комплексной переработки кольских нефелиновых концентратов позволит перейти к решению проблемы их полного использования при переработке апатито-нефелиновых руд Кольского полуострова.
Работа проведена при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации (Государственный контракт № 14.577.21.0127 от 20 октября 2014 года. Уникальный идентификатор прикладных научных исследований ИРМЕР157714Х0127).
- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Сизяков В.М. Проблемы развития производства глинозема в России // Сб. докладов I Международного Конгресса «Цветные металлы Сибири -2009». Красноярск, 8-10.09.2009. С.120-134.
2. Сизяков В.М. Промышленные испытания схемы трехстадийного помола руды совместно с известняком / В.М.Сизяков, Л.Ф.Биленко, О.В.Алексеев // Труды ВАМИ. 1975, № 111. С.158-166.
3. Биленко Л.Ф. Закономерности измельчения в барабанных мельницах. М.: Недра, 1984. 200 с.
4. Сизяков В.М. Отработка технологии получения крупнозернистого глинозема в промышленных условиях / В.М.Сизяков, А.А.Кузнецов, Е.А.Беликов, С.Н.Макаров // Записки Горного института / Санкт-Петербургский горный институт. СПб, 2006. Т.169. С.23-27.
5. Сизяков В.М. Теория и практика обескремнивания алюминатных растворов. М.: Цветметинформация, 1971. С.48-61.
6. Сизяков В.М. Синтез и физико-химические свойства гидрокарбоа-люмината кальция / В.М.Сизяков, Г.М.Высоцкая, Д.И.Цеховольская // Цветные металлы. 1974. № 9. С.28-30.
7. Сизяков В.М. О механизме образования гидрокарбоалюмината кальция и его переходе в трехкальциевый гидроалюминат // ЖПХ. 1998. Т.71. Вып.6. С.1390-1392.
8. Сизяков В.М. Об устойчивости гидрокарпбоалмюинатынх соединений в системе На20-А1203-Са0-С02-И20 / В.М.Сизяков, ЛА.Мюнд. //ЖПХ. 1998. Т.71. Вып.8. С.1388-1390.
9. Сизяков В.М. О некоторых закономерностях совместной кристаллизации гидрокарбо- и сульфоалюминатных фаз кальция и магния в системе Мд0-Са0-А1203-На20-С02-Б02-И20 / Цветные металлы. № 1. 2000. С.28-29.
10. Сизяков В.М. Термодинамика гидрокарбоалюмината кальция в щелочных растворах / В.М.Сизяков, А.Е.Исаков, И.А.Дибров // Цветные металлы. 2000. № 9. С.120-125.
11. Сизяков В.М. Повышение качества глинозема в попутной продукции при переработке нефелинов / В.М.Сизяков, В.И.Корнеев, В.В.Андреев. М.: Металлургия, 1986. 115 с.
12. Сизяков В.М. Научные основы и технология получения новых материалов с добавками гидрокарбоалюминатов кальция / В.М.Сизяков, В.И.Корнеев // Новые композиционные материалы: Труды междунар. конф. М.: Изд-во МГУ, 2000. С.515-521
13. Сизякова Е.В. Сушка гидрокарбоалюминатов кальция в печи кипящего слоя / Е.В.Сизякова, Е.А.Беликов, С.Н.Макаров // Цветные металлы. 2006. № 10. С.38-42. ЕЛЕ
КОРОТКО ОБ АВТОРАХ -
Сизяков В.М. - доктор технических наук, профессор, кайше1:а11@ша11.ги, Сизякова Е.В. — кандидат технических наук, доцент, еуз12006@уаЫех.ги, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный».
UDC 669.712
PERSPECTIVES OF COMPLEX PROCESSING KOLA NEPHELINE CONCENTRATE
Sizyakov V.M., Dr. in eng. sc., professor of Metallurgy Department of National Mineral Resources University «Mining», Russia,
Sizyakova E.V., Ph.D, Associate Professor of Metallurgy Department of National Mineral Resources University «Mining», Russia.
The article discusses a number of issues on modernization of Pikalevo Alumina Factory. The main directions of modernization are translating of sintering furnaces and kilns from wet to dry and semi-dry energy-saving method with a simultaneous increase in the power production sector and the development of a number of new high-tech processes with the release of products with high added value. Modernization of technology of complex processing of Kola nepheline concentrates will advance to the solution of the problem of full utilization of the processing of apatite-nepheline ores of the Kola Peninsula.
Key words: hydrocarboaluminate of calcium, sintering, dry method, modernization, product diversification.
ACKNOWLEDGEMENTS
The work is financially supported by the Ministry of education and science of the Russian Federation (State contract No. 14.577.21.0127 from 20 October 2014. Unique identifier applied research RFMEFI57714X0127).
REFERENCES
1. Sizyakov V.M. Problemy razvitiya proizvodstva glinozema v Rossii (Problems of development of alumina production in Russia) // Sb. dokla-dov I Mezhdunarodnogo Kongressa «Cvetnye metally Sibiri, 2009». Krasnoyarsk, 8-10.09.2009. pp.120-134.
2. Sizyakov V.M. Promyshlennye ispytaniya sxemy trexstadijnogo pomola rudy sovmestno s izvestnyakom (Industrial tests of the three-stage scheme of grinding ore together with limestone) / V.M.Sizyakov, L.F.Bilenko, O.V.Alekseev // Trudy VAMI. 1975, No 111. pp.158-166.
3. Bilenko L.F. Zakonomernosti izmel'cheniya v barabannyx melnicax (Principles of grinding in tube mills). Moscow: Nedra, 1984. 200 p.
4. Sizyakov V.M. Otrabotka texnologii polucheniya krupnozernistogo glinozema v promyshlennyx usloviyax (Development of a technology for obtaining coarse-grained alumina in an industrial environment) / V.M.Sizyakov, A.A.Kuznecov, E.A.Belikov, S.N. Makarov // Za-piski Gornogo instituta / Sankt-Peterburgskij gornyj institut. SPb, 2006. T.169. pp. 23-27.
5. Sizyakov V.M. Teoriya i praktika obeskremnivaniya alyuminatnyx rastvorov (Theory and practice of obstrelyany aluminate solutions). Moscow: Cvetmetinformaciya, 1971. pp.48-61.
6. Sizyakov V.M. Sintez i fiziko-ximicheskie svojstva gidrokarboalyuminata kalciya (Synthesis and physico-chemical properties of hydrocarbonate calcium)/ V.M.Sizyakov, G.M.Vysockaya, D.l.Cexovol'skaya // Cvetnye metally. 1974. No 9. pp.28-30.
7. Sizyakov V.M. O mexanizme obrazovaniya gidrokarboalyuminata kalciya i ego per-exode v trexkalcievyj gidroalyuminat (About the mechanism of formation of hydrocarbonate of calcium and it goes to the tricalcium hydroalumination) // ZhPX. 1998. T.71. Vyp.6. pp.1390-1392.
8. Sizyakov V.M. Ob ustojchivosti gidrokarpboalmyuinatynx soedinenij v sisteme Na2O-Al2O3-CaO-CO2-H2O (On the stability of hydrocarbonbearing connections in the system Na2O-Al2O3-CaO-CO2-H2O) / V.M.Sizyakov, L.A.Myund. //ZhPX. 1998. T.71. Vyp.8. pp.1388-1390.
9. Sizyakov V.M. O nekotoryx zakonomernostyax sovmestnoj kristallizacii gidro-karbo-i sulfoalyuminatnyx faz kalciya i magniya v sisteme MgO-CaO-Al2O3-Na2O-CO2-SO2-H2O (Some principles of joint crystallization of hydrocarbon - and sulfoaluminate phases of calcium and magnesium in the system MgO-CaO-Al2O3-Na2O-CO2-SO2-H2O) / Cvetnye metally. No 1. 2000. pp.28-29.
10. Sizyakov V.M. Termodinamika gidrokarboalyuminata kalciya v shhelochnyx ras-tvorax (Thermodynamics of hydrocarbonate calcium in alkaline solutions) / V.M.Sizyakov, A.E.lsakov, l.A.Dibrov // Cvetnye metally. 2000. No 9. pp.120-125.
11. Sizyakov V.M. Povyshenie kachestva glinozema v poputnoj produkcii pri pe-rerabotke nefelinov (Improving the quality of alumina by-products in the processing of nepheline) / V.M.Sizyakov, V.l.Korneev, V.V.Andreev. Moscow: Metallurgiya, 1986. 115 p.
12. Sizyakov V.M. Nauchnye osnovy i texnologiya polucheniya novyx materialov s do-bavkami gidrokarboalyuminatov kalciya (Scientific bases and technology of new materials with additives of hydrocarboncontaminated calcium) / V.M.Sizyakov V.l.Korneev // Novye kompozi-cionnye materialy: Trudy mezhdunar. konf. Moscow: lzd-vo MGU, 2000. pp.515521.
13. Sizyakova E.V. Sushka gidrokarboalyuminatov kalciya v pechi kipyashhego sloya (Drying hidrocarbonetos of calcium in the furnace of the fluidized bed) / E.V.Sizyakova, E.A.Belikov, S.N.Makarov // Cvetnye metally. 2006. No 10. pp.38-42.
