Введение к работе
Актуальность проблемы. Северо-Онежские месторождения, крупнейшие по запасам бокситов на Северо-Западе России, являются наиболее перспективным источником сырья для предприятий алюминиевой промышленности региона.
С момента открытия основных залежей, 1950-55 г.г., вещественный
состав онежских руд активно изучался многими видными геологами и
минералогами, среди которых были Г.И. Бушинский, М.М. Ермолаев,
Е.П. Левандо, А.И. Кривцов, СИ. Бенеславский. Исследованиями в
области переработки высококремнистых хромсодержащих. бокситов
занимались Н.С. Мальц, М.Г. Лейтейзен, М.Н. Смирнов и др. В
начале 70-х годов коллективом ВАМИ был разработан проект
крупного Северо-Онежского глиноземного завода,
предусматривающий переработку руд местных месторождений по последовательной схеме Байер-спекание.
В настоящее время северо-онежские бокситы перерабатываются
только на Бокситогорком глиноземном заводе совместно с
тихвинскими бокситами. Повышающиеся требования к экологии,
планируемый полный перевод БГЗ на иксински'е бокситы,
строительство при стабилизации экономической ситуации Северо-Онежского глиноземного завода требуют усовершенствования существующих технологий, с целью улучшения комплексного использования руд, повышения рентабельности работы предприятий за счет расширения гаммы производимой продукции.
Случающиеся сбои в работе Бокситогорского завода при использовании северо-онежских бокситов, связанные с недостаточным качеством спеков, окислением хрома в процессе спекания, загрязнением его соединениями технологических растворов и воздуха предприятия, свидетельствуют о недостаточном учете факторов минерального состава и характера распределения СггОз в рудах при осуществлении процессов передела. Низкий уровень использования больших запасов отвальных шламов предприятия определяет необходимость детального исследования их состава и свойств для создания рентабельных схем утилизации и комплексной переработки.
Отсутствие в полной мере разработанных и внедренных в производство способов попутного извлечения редких металлов, которыми обогащены северо-онежские бокситы, заставляет предположить, что несмотря на обширные исследования, уровень знаний о характере распределешія элементов-примесей в рудах и полупродуктах их переработки не отвечает запросам современной практики.
Целью работы является повышение степени надежности и достоверности минералого-технологической информации о бокситах на основе детальных исследований их вещественного состава, распределения элементов-примесей в процессах переработки, изучения состава и свойств отвальных шламов для разработки мероприятий, направленных на улучшение комплексности использования руд.
Основными задачами исследований являются: 1) изучение форм нахождения хрома, лития, скандия, галлия, ванадия в рудах; 2) установление баланса распределения основных и примесных компонентов по минеральным типам бокситов и в контурах промышленных залежей; 3) определение характера и степени изоморфизма железо - алюминий в гетитах и гематитах бокситов; 4) исследование распределения элементов-примесей в растворах и полупродуктах передела северо-онежских руд способом спекания; 5) изучение состава и свойств отвальных шламов БГЗ; 6) определение влияния геолого-минералогических факторов на все стадии переработки бокситов с целью выдачи практических рекомендаций для более комплексного и рационального использования сырья.
Научная новизна работы заключается в следующем:
1). В результате проведения комплексного изучения вещественного состава руд с использованием современных методов физико-химического анализа установлены балансы распределения малых примесей по минералам и минеральным типам бокситов, уточнены вопросы зональности распределения основных элементов в контурах промышленных залежей Северной Онеги.
2). Определены степени изоморфного замещения железа алюминием в гетитах и гематитах бокситов, рассмотрен характер их влияния на технологические процессы.
3). В составе свежих отвальных шламов спекания доказано присутствие большого количества фаз, обладающих активными вяжущими свойствами, характеризующихся развитой удельной поверхностью.
4). Уточнен баланс распределения хрома, ванадия, галлия, скандия, лития между бокситами, алюминатными растворами и шламами в процессе переработки северо-онежских руд способом спекания.
Достоверность научных положений и вьюодов сформулированных в диссертационной работе, обуславливаются большим объемом физико-химических исследований бокситов, совпадением теоретических данных и технологических результатов, полученных в лабораторных и промышленных условиях.
Практическая значимость работы заключается в подходе к объекту исследований - бокситам Северной Онеги с позиций технологической
минералогии, получении новых данных о составе руд и поведении их компонентов в процессах переработки, возможности разработки на основе этой информации технологических решений, направленных на более комплексное и рациональное использование сырья, повышение извлечения полезных компонентов.
Защищаемые положения диссертации:
-
Установленные формы нахождения хрома, ванадия, скандия, галлия и лития в северо-онежских бокситах, их распределение по минеральным типам руд, повышенная степень изоморфного замещения железа алюминием в гетитах и гематитах определяют принципиальные пути повьппения комплексного использоваїшя и улучшения показателей переработки сырья.
-
Концентрация основной массы элементов-примесей в шламах, частичный переход лития и хрома в алюминатные растворы в процессах переработки бокситов способом спекания показывают возможность получения литийсодержащего глинозема, ванадиевого концентрата, утилизации хрома в форме ценной гидроокиси при осуществлении передела руд по последовательной схеме Байер-спекание. Состав и свойства свежих спекательных шламов позволяют эффективно их утилизировать.
Апробация работы. Основные результаты диссертации освещались на научных конференциях студентов и молодых ученых СПбГГИ(ТУ) им. Г.В. Плеханова "Полезные ископаемые России и их освоение" в 1996-97 г.г.; научных семинарах кафедры металлургии цветных металлов СПбГГИ(ТУ) им. Г.В. Плеханова 1995-97 г.г.'
Основные положения диссертации отражены в пяти опубликованных работах.
Структура и объем работы. Диссертационная работа общим объемом 147 страшщ состоит из введения, семи глав и общих выводов, приложения, списка литературы из 107 наименований, включает 34 рисунка и 44 таблицы. В первой главе изложен литературный обзор по проблеме диссертации. Во второй главе приведены данные изучения вещественного состава бокситов оптическими, термическими и рентгеновскими методами анализа. Третья глава посвящена исследованиям распределения элементов-примесей в северо-онежских бокситах. В четвертой главе изложены результаты изучения степени изоморфного замещения железа алюминием в гетитах и гематитах бокситов и его влияния на процессы переработки руд. В пятой главе приведены результаты исследований состава и свойств отвальных шламов спекания бокситов. Шестая глава посвящена изучению вопроса распределения элементов-примесей в процессах переработки бокситов способом спекания. В седьмой главе рассмотрено влияние
геолого- минералогических факторов на переработку северо-онежских РУД-
Автор выражает глубокую благодарность и признательность своему научному руководителю д.т.н., профессору В.М. Сизякову, а также к.г.-м-Н., доц. М.А. Иванову за постоянную помощь на всем протяжении подготовки диссертационной работы. Хранит светлую память о научном соруководителе доц. В.Ю. Эшкине. Автор искренне благодарит за ценные советы зав. кафедрой минералогии, кристаллографии, петрографии д.г.-м.н. Ю.Б. Марина; инженеров-технологов Бокситогорского глиноземного завода к.х.н. А.Н. Греченко, С.Н. Архипова, А.В. Богомазова за большую помощь и консультации при проведении исследований.
Похожие диссертации на Минералого-технологические исследования Северо-Онежских бокситов с целью повышения комплексности их использования
