Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

В данном дипломном проекте приведено технологическое обоснование безобжигового синтеза гидрокарбоалюмината кальция в технологии производства глинозёма из нефелинов.

Дано теоретическое обоснование применения данного компонента в процессе глубокого обескремнивания алюминатных растворов. Представлены результаты опытов, проведённых в лаборатории университета.

Специальная часть посвящена анализу полученных результатов и выбору оптимальных параметров синтеза гидрокарбоалюмината кальция.

Рассмотрены также вопросы охраны труда, экологические проблемы и экономика.

Пояснительная записка представлена на 85 страницах, включает 14 рисунков и 21 таблиц.

The project represents technological justification of unfired calcium hydrocarboaluminates synthesis in the alumina production technology using nephelines.

It contains theoretical substantiation of using this component in aluminat soution desiliconization. The results of university laboratory-conducted experiments are presented.

The special part is dedicated to analysing the results and choosing the optimal parameters of calcium hydrocarboaluminates synthesis.

Safety of work, as well as ecological and economical issues, are closely considered.

The explanatory note contains 85 pages, 14 figures and 21 tables.



Оглавление

Введение

Глава 1. Общие сведения

1.1 Краткий обзор сырья для производства глинозёма

1.2 Способы получения глинозёмов из глинозёмсодержащего сырья

Глава 2. Производство глинозёма из нефелинов по способу спекания

2.1 О предприятии «ЗАО БазэлЦемент-Пикалёво»

2.2 Сырьевая база

2.3 Технологический процесс комплексной пераработки нефелинового концентрата по способу спекания

Глава 3. О роли гидрокарбоалюминатных соединений в производстве глинозёма

3.1 Открытие и синтез гидрокарбоалюминатных соединений

3.2 Усовершенствование процесса сверхглубокого обескремнивания с применением ГКАК

3.3 Технология безобжигового синтеза ГКАК

3.4 Альтернативные способы использования ГКАК

Глава 4. Технологическая часть

4.1 Расчёт технико-экономических показателей рассматриваемого участка

Глава 5. Безопасность жизнедеятельности

5.1 Характеристика условий и анализ потенциальных опасностей

5.2 Обеспечение безопасности при проводимых работах

5.3 Пожарная безопасность

5.4 Обеспечение безопасности в чрезвычайных ситуациях

Глава 6. Охрана окружающей среды

6.1 Особенности территориального расположения предприятия. Природно-климатические особенности

6.2 Санитарные правила и нормативы

6.3 Загрязнение воздушного бассейна

6.4 Охрана водного бассейна

6.5 Загрязнение почв

6.6 Меры по улучшению экологического состояния окружающей среды

Заключение

Список литературы



Введение

Более 95% сырья для производства глинозёма в мировой алюминиевой промышленности - высококачественные бокситы, перерабатываемые по способу Байера. Отличительная особенность этого вида сырья - высокий кремниевый модуль (мSi > 7), то есть отношение оксида алюминия к диоксиду кремния по массе. Такое отношение способствует экономичности производства.

На территории СССР и России всегда наблюдался дефицит высококачественного алюминиевого сырья; основные месторождения находятся на Урале, но их запасы ограничены и их недостаточно для обеспечения нужд производства. Эта проблема сподвигла советских учёных на исследования способов обработки низкокачественного высококремнистого сырья - бокситов с низким кремниевым модулем, нефелинов, алунитов и т.д.

Особенно важное место в российском глинозёмном проиводстве занимают нефелины. Технология, используемая для их переработки, уникальна, и используется только на российских заводах; в настоящее время это Пикалёвский и Ачинский глинозёмные заводы. Источниками нефелинового сырья являются апатит-нефелиновые руды Кольского полуострова и природные нефелиновые руды Кия-Шалтырского месторождения в Восточной Сибири (Красноярский край).

Технология переработки нефелинов является комплексной, то есть безотходной. В результате получают глинозём, соду, поташ и цемент. Себестоимость глинозёма, полученного из нефелинов, ниже себестоимости глинозёма и высококачественного сырья. Производство соды и поташа из карбонатных растворов нефелинового производства значительно проще и эффективнее, чем их получение в отдельности из других видов сырья.

Способ комплексной переработки нефелинового сырья называют способом спекания. Основной его процесс - спекание нефелинового концентрата с известняком в трубчатых печах; получившийся спёк подвергают выщелачиванию в оборотных растворах. В раствор переходят алюминаты щелочных металлов - R2O•Al2O3, в твёрдой фазе остаётся двухкальциевый силикат - 2CaO•SiO2, который затем перерабатывается на портландцемент. Алюминатные растворы проходят процесс обескремнивания и перерабатываются методами карбонизации и декомпозиции на гидроксид алюминия и карбонатные растворы. Гидроксид алюминия подвергается кальцинации, а карбонатные растворы - политермическому выпариванию с выделением соды, поташа и галлия. Все компоненты исходного сырья используются полностью и без отходов.

Основная вредная примесь, содержащаяся в алюминатных растворах глинозёмного производства - кремнезём. Для получения глинозёма высоких марок требуется процесс сверхглубокого обескремнивания. До 70-х гг. XX века для этого процесса использовалось известковое молоко. В результате получался глубокообескремненный алюминатный раствор с мSi = 1000-1200 ед. Технология была усовершенствована с открытием нового реагента - гидрокарбоалюмината кальция (4CaOAl2O30,5 CO211H2O), который даёт глубину обескремнивания в 4000 ед. Работы по открытию и внедрению нового способа были проведены профессором Горного университета Сизяковым В.М.

Эффективность нового реагента объясняется его метастабильным состоянием, которое позволяет в процессе обескремнивания перевести в гидрогранаты наибольшее количество кремнезёма во время перестроения кристаллической решётки. Сам реагент на предприятии получают путём предварительного обжига известняка и соединении его с обескремненным алюминатным раствором. Такой способ получения называется обжиговым.

Тем не менее, и у этого способа есть пути совершенстования, одному из которых посвящена данная работа - это переход к безобжиговой технологии синтеза гидрокарбоалюмината.

Настоящая работа посвящена рассмотрению существующих технологий переработки глинозёмного сырья с более подробным описанием технологии спекания; основное внимание уделено процессу обескремнивания, в рамках которого применяется ГКАК. Основная задача проведения исследований в области безобжигового синтеза - доказать его преимущество перед существующей технологией и продемонстрировать идентичность образцов, полученных обжиговой и безобжиговой технологиями.



Глава 1. Общие сведения

1.1 Краткий обзор сырья для производства глинозёма

Алюминиевые минералы в природе не способны образовывать промышленные месторождения ввиду того, что редко встречаются в чистом виде. Чаще они входят в состав горной породы наряду с другими минералами. Бокситы, нефелины, алуниты, кианиты, минеральная часть углей, каолины и глины - основные руды алюминия. Наиболее востребованным является боксит ввиду наиболее высокого кремневого модуля, - весового отношения Al2O3:SiO2, - в связи с чем обработка бокситов и, соответственно, товарная продукция становится более дешёвой.

Высококачественные бокситы, перерабатываемые по способу Байера, являются основным сырьём для мировой алюминиевой промышленности. Это горная порода, состоящая из гидроокисей алюминия, окислов железа, кремния и титана с примесью других минеральных компонентов. В зависимости от основного алюминиевого минерала бокситы разделяют на гиббситовые, гиббсит-бемитовые, бемит-диаспоровые и диаспоровые. В России есть несколько месторождений бокситов: Северо-Онежское, Тиманское, Северо-Уральское, Южно-Уральское, Тихвинское.

Вследствие ограниченного запаса байеровских бокситов в России стало необходимым применение альтернативного небокситового сырья - нефелинов. Привлекательным для комплексной переработки это сырьё делают его огромные запасы и наличие щелочей в составе. Нефелин добывается и используется в качестве нефелиновых руд (уртитов) и нефелиновых концентратов апатит-нефелиновых руд Кольского полуострова. Помимо отходов обогащения апатит-нефелиновых руд, есть разведанные запасы нефелина в Сибири. Уртитовые руды перерабатывает АО «Ачинский глинозёмный комбинат», апатит-нефелиновые месторождения Кольского полуострова - АО «Апатит» открытым способом.

Также в качестве источника глинозёма рассматриваются алуниты - комплексное сырьё, из которого возможно извлечь глинозём, серный ангидрид, щёлочи. Это минерал состава K2SO4·Al2(SO4)3·4Al(OH)3, его также называют квасцовым камнем. Алунитовые месторождения в России: Точильный камень (Средний Урал), Ичетуйское (Забайкалье), Буриндинское (Амурская область), Дальнегорское (Приморский край). В алунитовой руде помимо алунита присутствуют кварц, каолинит, щелочные алюмосиликаты и другие минералы.

Бесщелочные алюмосиликаты - кианиты, каолины и глины, минеральная часть углей - являются ещё одним перспективным источником для алюминиевой промышленности. Глины и каолины используют в основном для производства керамики, огнеупоров и других изделий; каолины используются для получения алюминиево-кремниевых сплавов и для получения глинозёма в том случае, если в них содержится до 49% Al2O3. Кианиты являются хорошим сырьём для получения силикоалюминия, хотя и не являются сырьём для производства глинозёма. Основные запасы кианитовых руд - в Карелии и на Кольском полуострове.

1.2 Способы получения глинозёмов из глинозёмсодержащего сырья

Большая часть мирового производства глинозёма приходится на переработку высококачественных бокситов по способу Байера. Этот способ - самый распространённый в мире и наиболее дешёвый, но в связи с дефицитом бокситового сырья в России пришлось заниматься изучением способов переработки низкокачественного сырья с высоким содержанием кремния - нефелинов. С увеличением содержания SiO2 увеличиваются потери полезных компонентов с красным шламом при переработке по способу Байера, поэтому сырьё (бокситы, нефелины) с кремневым модулем выше 7 целесообразнее перерабатывать способом спекания. Отечественные учёные смогли создать эффективные способы переработки нефелинового сырья с получением высококачественных глинозёмов и ценных попутных продуктов.

В зависимости от качества перерабатываемого сырья щелочные способы производства глинозёма разделяются на три группы:

1. Гидрометаллургические (гидрохимические способы):

1) способ Байера (Николаевский глинозёмный завод);

2) способ химического обогащения сырья;

3) гидрохимический способ Пономарева-Сажина.

2. Пирометаллургические:

1) способ спекания бокситов на основе 2- и 3-компонентной шихты;

2) способ спекания красных шламов на основе 3- и 4-компонентной шихты;

3) способ спекания нефелинов (Ачинский и Пикалёвский глинозёмный завод);

4) спекание бесщелочного алюминатного сырья на основе саморассыпающихся спёков;

5) предварительная термическая обработка сырья (бокситов, алунитов).

3. Комбинированные способы:

1) способ Байер-спекание (параллельный вариант) (Богословский и Уральский алюминиевые заводы)

2) способ Байер-спекание (последовательный вариант) (Павлодарский глинозёмный завод);

3) Байер-гидрохимические способы.

4. Электротермические способы:

1) способ Кузнецова-Жуковского (Днепровский алюминиевый завод);

2) способ Педерсена.

Для низкокачественных нефелиновых руд применяется способ спекания с известняком или с известняком и содой. Бокситы можно перерабатывать большим количеством способов, и выбор определённого зависит от ряда факторов:

1) кремневый модуль;

2) содержание Fe2O3;

3) содержание вредных примесей, таких как карбонаты, сульфиды и органические вещества;

4) минералогический состав сырья.

Бокситы с мSi > 6-7 выгодно перерабатывать способом Байера, с мSi < 6 и Fe2O3 не более 20% - комбинированным способом Байер-спекание и если мSi < 6 и повышенным содержанием Fe2O3 - по способу спекания. Способ спекания, таким образом, является наиболее универсальным, но более дорогим и сложным с точки зрения аппаратурного оформления; способ Байера представляется более дешёвым и простым, но для его выполнения требуется высококачественное сырьё.

Также существует несколько альтернативных способов переработки алюминийсодержащегося сырья, которые реже применяются на практике. Рассмотрим их подробнее.

Кислотные способы

Суть способа - в отделении малорастворимого SiO2 (сиштоф) после обработки сырья кислотным раствором. Способ применяется в случаях отсутствия железа и присутствия большого количества кремнезёма в руде.

У кислотных способов есть несколько достоинств:

1) нет необходимости в обогащении сырья;

2) исключается использование известняка и соды;

3) не нужно обескремнивать растворы;

4) уменьшение материального потока.

Несмотря на очевидные достоинства, у кислотных способов есть и недостатки, препятствующие распространению применения их на практике:

1) высокая стоимость кислостойких аппаратов;

2) получаемый глинозём отличается от полученного традиционными щелочными способами по составу и физико-химическим свойствам.

Кислотные способы извлечения оксида алюминия из высококремнистого сырья включают следующие переделы:

- первичная обработка исходной руды (дегидратация или обжиг);

- перевод оксида алюминия в раствор;

- выделение и очистка промежуточного соединения алюминия;

- разложение промежуточного соединения с получением оксида алюминия;

- регенарация реагентов с предыдущих стадий.

Наибольшее распространение среди кислотных способов получили сернокислотный, соляно- и азотнокислотный способы. Распространение сернокислотного способа объясняется низкой стоимостью кислоты, лёгкостью регенерации и значительный опыт по защите от коррозии, накопленный в сернокислотном производстве.

В сернокислотном способе предварительно обожженную или сырую алюминиевую руду обрабатывают серной кислотой и её солями. Сульфатные соли алюминия, выделяющиеся из сернокислых растворов после их очистки от железа, обжигают и получают готовый продукт - глинозём. В случаях недостаточной чистоты получаемого глинозёма для электролиза алюминия черновой оксид алюминия перерабатывают способом Байера по упрощённой схеме. Во многих кислотных способах используется так называемое обезжелезивание растворов - восстановление Fe3+ до Fe2+ в кислых растворах. Этот процесс способствует очистке глинозёма от оксида железа ввиду того, что железо в двухвалентном состоянии не осаждается вместе с основной солью алюминия или квасцами.

Очистка растворов от Fe при солянокислотном способе проводится:

1) удалением хлорного железа способом экстракции изопропиловым эфиром;

2) высаливанием кристаллов хлористого алюминия хлористым водородом;

3) сочетанием двух указанных способов;

4) переработкой смеси оксидов алюминия и железа по упрощённой схеме Байера или способом спекания с содой.

Преимуществами солянокислых способов считают легкие условия регенерации кислоты в процессе термического разложения хлористого алюминия. Но такие недостатки, как:

- большое количество термических переделов;

- высокая стоимость операции охлаждения хлористоводородного газа;

- удаление части маточного раствора для вывода железа и других примесей;

- высокая агрессивность и большая летучесть соляной кислоты,

не позволяют использовать этот способ широко.

Кислотные способы целесообразно применять к высококремнистому сырью - глинам, каолинам, алунитам, бокситам с повышенном содержанием кремнезёма, щелочным алюмосиликатам, для которых пришлось бы использовать предельно большое количество топлива и известняка для связывания кремнезёма при спекании в случае переработки щелочным способом.

Термический способ получения глинозёма

Способ был открыт учёным Холлом в 1900 году. Он открыл, что в результате проведения восстановительной плавки боксита оксиды железа и кремния восстанавливаются до металлического железа и кремния, а алюминий остаётся в форме оксида ввиду большого сродства к кислороду. Таким образом, получаем железо, загрязнённое кремнием, а глинозем концентрируется в шламе.

Основные технологические операции термического способа:

1) измельчение боксита;

2) брикетирование измельчённого боксита с коксом;

3) восстановительная плавка брикетов в электродуговых печах.

Полученный таким способом шлам содержит 99,9% Al2O3 и обладает высокой легколетучестью. Тем не менее, технология имеет ряд недостатков, не позволяющих использовать её в промышленных масштабах:

1) более высокие температуры процесса (порядка 2050°С) в связи с необходимостью расплавления Al2O3 ведут к большим расходам электроэнергии;

2) титан переходит в шлак, загрязняя глинозём, так как тоже имеет большое сродство к кислороду;

3) полученный при данном способе глинозём состоит из 100% б-модификации Al2O3 (корунд), который при электролизе плохо растворяется в электролите;

4) монолит, получаемый при охлаждении шлака, очень твёрдый (9 по шкале Мооса). Грязный плавленый глинозём, полученный по этой технологии, называют алундом - его используют для приготовления огнеупоров, чехлов для термопар, тиглей и т.п.

Этот способ был усовершенствован в 1918 году учёным Жуковским и Кузнецовым и получил соответствующее название - способ Кузнецова-Жуковского. Отличие в том, что в шихту к бокситу добавили известняк, известь и кварц - в результате электроплавки получался ферросилиций и саморассыпающиеся глинозёмсодержащие шлаки. Усовершенствованный способ нашёл промышленное применение.



Глава 2. Производство глинозёма из нефелинов по способу спекания

2.1 О предприятии «ЗАО БазэлЦемент-Пикалёво»

Комбинат располагается в г.Пикалёво Ленинградской области, является градообразующим предприятием и крупным народно-хозяйственным комплексом на северо-западе страны. Здесь впервые в мировой практике в промышленном масштабе освоена безотходная технология комплексной переработки нефелинового концентрата с получением глинозёма, кальцинированной соды, поташа, галлия, портландцемента и асбестоцементных изделий.

История предприятия начинается с открытия залежей цементных известняков в 1930 году, расположенных на станции Пикалёво Мурманской железной дороги. В 1934 году один из участков месторождения разрабатывался и давал до 30 тысяч тонн сырья для ленинградских силикатных заводов и Волховского алюминиевого завода.

В 1931 году институт «Цемпроект» начал проектирование Пикалёвского цементного завода производительностью 240 тыс. т цемента в год. Развитию предприятия помешала начавшаяся Великая Отечественная война - в это время оборудование было вывезено, и в недостроенных мастерских работали стационарные мастерские по ремонту самолётов и автомашин.

Но уже в 1947 году началось восстановление цементного завода, продолжавшееся до 1959 года; в 1945-1950 гг. строился шиферный завод, и в 1949-1959 гг. - глинозёмный завод. В 1956 году была введена в действие ТЭЦ, вторая очередь была введена в 1965. Появление ТЭЦ позволило обеспечить надёжное снабжение энергоресурсами промышленного производства завода и города. В 1954 году был введён в строй ремонтно-механический цех, в 1958 году - электроремонтный цех и центральная химическая лаборатория. Первый пикалёвский глинозём был получен 25 сентября 1959 года. Глинозёмный и цементный заводы, связанные технологической цепочко, были объединены в Пикалёвский глинозёмный комбинат в 1965 году.

В конце 1920-х - начале 1930-х годов в Санкт-Петербурге был учреждён ВАМИ - Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности. Совместно со специалистами этого института, а также СПГГИ, МИСиС, Гипроцемента, НИОхима и многих других, предприятие успешно развивалось, расширялось и модернизировалось. С 1987 года на ОАО ПО «Глинозём» внедрён способ получения глинозёма высших марок Г-00 и Г-0 на основе карбоалюминатного метода практически полного разделения ионов кремния и алюминия. Этот способ был разработан профессором СПГГИ, доктором технических наук В.М.Сизяковым. В данный момент исследуются возможности повышения качества глинозёма и его конкурентоспособности; так, И.В.Давыдов совместно с работниками ОАО ВАМИ проводят работы по получению песочного глинозёма. В результате удалось добиться улучшения физических свойств глинозёма, а также содержание фракции 40 мкм снизилось с 45 до 23%.

Завод постоянно претерпевает ряд изменений в сторону повышения производительности, снижения экологического ущерба. Так, в 1993-1996 гг. были введены аппараты новой конструкции на передел автоклавного обескремнивания, что позволило ощутимо снизить расход пара на переделе. В 1996-1998 гг. на участке концентрирующей выпарки содопоташных растворов были установлены двухходовые аппараты и аппараты с падающей плёнкой, что также способствовало снижению расхода пара на переделе. На данный момент производится реконструкция содовых выпарных батарей с использованием аппаратов с двумя греющими камерами - такие аппараты не имеют аналогов. Все работы ведутся при участии сотрудника ВАМИ, заслуженного изобретателя РФ В.М.Тыртышного. Помимо прочего, с 1993 года активно ведётся модернизация ТЭЦ с заменой котлов и турбоагрегатов.

В 1998 году была проведена реконструкция цепной завесы печи обжига клинкера с использованием новой навески бельгийской фирмы «Mogotteaux»; это позволило на 10% снизить расход топлива и поднять производительность печи на 12%.

Совместно в работником ВАМИ Г.З.Насыровым была разработана технология совместной пераработки содопоташных растворов с содосульфатными отходами байеровской технологии переработки бокситов; в этой технологии допускается дополнительный выпуск сульфата калия и соды - востребованных на рынке продуктов.

Предприятие совершенствуется с точки зрения автоматизации. В 1980 году была введена в эксплуатация автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП ) «Нефелин-2К». Также в 1974 году на комбинате была начата работа по созданию автоматизированной системы управления планово-экономических составляющих производственного процесса; были созданы АСУ «Сбыт и реализация товарной продукции», «Учёт основных фондов», «Зарплата», «Бухгалтерский учёт». Эта АСУ была включена в общую систему предприятия - «Галактика».

Технология производства глинозёма из нефелина имеет большие перспективы для развития. Основное достоинство данной технологии в том, что эксплуатационные расходы на производство попутной продукции из нефелинового сырья значительно ниже затрат на раздельное производство этих продуктов по общепринятым технологиям. Одним из перспективных полупродуктов является гидрокарбоалюминат кальция - ГКАК. Помимо производства глинозёма, он может использоваться в таких отраслях, как производство высокоглинозёмистых цементов типа «Рапид», сверхактивных ионообменников, нанотехнологиях, герметиках, коагулянтах и многих других.

В 1996 году предприятие стало филиалом холдинга «СУАЛ» и получило наименование «ПГЗ-СУАЛ». В настоящий момент комбинат разделён на 3 самостоятельных предприятия: глинозёмное производство - «БазэлЦемент-Пикалёво», производство соды и поташа - ЗАО «Пикалёвская сода», цементное производство - ЗАО «Пикалёвский цемент» (входит «Евроцемент груп»).

2.2 Сырьевая база

Развитие глинозёмного производства в СССР было ориентировано на использование собственной сырьевой базы. Ограниченные запасы байеровских бокситов мотивировали к поиску альтернативного, небокситового сырья - нефелинов. Отечественными учёными были созданы эффективные способы комплексной переработки нефелинов с получением высококачественного глинозёма и ценных попутных продуктов.

Нефелинсодержащее сырьё - это щелочные алюмосиликаты (фельтшпатоиды); основные из них - нефелин, полевые шпаты, цветные минералы. Два последних соединения являются нестабильными и очень редко встречаются в природе согласно исследованиям О.Таттла, Дж.Смита и Т.Сахама. Нефелин и кальсилит являются породообразующими минералами. Формула нефелина в общем виде - Na2K[AlSiO4]4 или R2O•Al2O3•2SiO2; в технологии глинозёма используется упрощённое написание - Na2O•Al2O3•2SiO2.

В настоящее время в России 1/3 часть глинозёма производится по способу спекания щелочного алюмосиликатного сырья - нефелинов Кия-Шалтырского и Хибинских апатитовых месторождений. Запасы нефелина в нашей стране значительно больше, чем бокситов: в балансовых апатит-нефелиновых рудах они оцениваются в 1,7 млрд т, а общие ресурсы на Кольском полуострове практически не ограничены. Процентное содержание компонентов нефелинового сырья представлено в таблице 1.



Таблица 1 - Характеристика нефелинового сырья

Вид нефелинового сырья	Содержание, %
	Al2O3	SiO2	Fe2O3	CaO	R2O (в пересчёте на Na2O)
Кольский нефелиновый концентрат	28,5	44,0	3,5	1,3	17,8
Кия-Шалтырские нефелиновые уртиты	27,0-27,5	40,0-40,6	4,5-5,0	7,0-7,5	13,0-13,5
Ужурские нефелиновые сиениты	22,0-23,0	44,0-45,0	10,0-10,5	8,0-8,5	9,0-9,5

Промышленная ценность данного продукта не ограничена только глинозёмом - в сырье также содержатся оксиды натрия и калия, рубидия, цезия и галлия; это свойство способствует комплексности переработки нефелинового сырья. Разработанная в Советском Союзе комплексная безотходная пераработка Кольского нефелина не имеет аналогов в мировой практике. На каждую тонну глинозёма вырабатывается по 0,75 т кальцинированной соды, 0,3 т поташа и около 10 т портландцемента. Тем не менее, такое соотношение порождает проблему сбыта цемента, в основном марки 400. Есть два пути разрешения этого вопроса:

1) значительное расширение выпускаемых марок цемента;

2) использование части нефелинового шлама вне цементного производства.

Нефелиновый концентрат является продуктом флотационного обогащения апатит-нефелиновой породы Кольского полуострова. Это тонкодисперсный материал (<0,085 мм - 20-40 %), содержание нефелина в котором - не менее 95%, а влаги - не более 1,5%. Кольский нефелиновый концентрат используется как руда для Пикалёвского и Волховского заводов.

Кия-Шалтырские нефелиновые уртиты, добываемые в Кемеровской области, являются ещё одним важным источником нефелинового сырья. Содержание нефелина в них - около 85%. Без предварительного обогащения они поступают на переработку на Ачинский глинозёмный комбинат.

Нефелиновые руды содержат относительно небольшое количество оксида алюминия (до 30%) при высоком содержании кремнезёма (40%), в чём значительно уступают бокситам по качеству. Для целесообразности использования нефелинов была предложена комплексная технология, при которой все их составляющие используются рационально. На данный момент ведутся исследования по повышению комплексности переработки нефелинового сырья: новые направления в использовании гидрогранатовых шламов сверхглубокого обескремнивания и продуктов синтеза карбоалюминатных соединений (технологии получения герметиков, композиционных материалов различных видов цемента - литейных, тампонажных, быстротвердеющих, особо чистых высокоглинозёмистых и др.)

В данной работе наиболее подробно будет рассматриваться производство глинозёма на ЗАО «БазэлЦемент-Пикалёво». Сырьё на данном предприятии - нефелиновый концентрат, содержащий в основном составе нефелин, получаемый путём технологической перарботки апатито-нефелиновых руд Кольского полуострова. Примерный химический состав нефелинового концентрата, поступающего на предприятие, представлен в таблице 2.

Таблица 2 - Химический состав нефелинового концентрата

Компонент	Содержание в процентах
Al2O3	27,5-29,5
SiO2	43,0-46,0
Fe2O3	2,0-3,5
CaO	0,5-2,5
Na2O	11,5-13,5
K2O	7,0-8,8
MgO	0,25-0,45



Химический состав известняка, поступающего на глинозёмное производство, представлен в таблице 3.

Таблица 3 - Химический состав известняка

Компонент	Содержание в процентах
CaO	51,5-54,0
SiO2	0,5-3,5
MgO	0,8-1,5
Fe2O3	0,3-1,3
Al2O3	0,2-1,0

Рассмотрим подробнее способ спекания, применяемый на ЗАО «БазэлЦемент-Пикалёво».

2.3 Технологический процесс комплексной пераработки нефелинового концентрата по способу спекания

Сущность способа комплексной переработки нефелинов заключается в спекании сырой руды или концентрата с известняком во вращающихся печах при температуре 1200-1300°С. Способ был неоднократно усовершенствован с момента его открытия и первых применений; его актуальная схема представлена на рисунке 1.

Способ был открыт и впервые применён в 1858 году Луи Ле-Шателье. В начале глинозём получался спеканием бокситов с содой; получившиеся алюминатные растворы разлагались углекислым газом. Такой способ оказался непригоден из-за больших потерь Al2O3 и Na2O. Способ претерпевал качественные изменения: менялись добавки, соотношение компонентов в шихте и многое другое; в конце концов, пришли к выводу, что спекание целесообразно только для бокситов с мSi < 6 и повышенным содержанием Fe2O3, а более широкое распространение данный способ получил применительно к нефелиновому сырью. На данный момент глинозём получают способом спекания из нефелинового сырья на двух заводах - Пикалёвском (переработка кольского нефелинового концентрата) и Ачинском (нефелиновая руда Кия-Шалтырского месторождения).

Рисунок 1 - Усовершенствованный способ комплексной переработки нефелинов

Приготовление известняково-нефелиновой шихты

Процесс спекания предполагает несколько требований к шихте:

1. Компоненты шихты должны быть тонко измельчены, хорошо смешаны и иметь точную дозировку.

2. В шихте должно оставаться минимальное количество влаги, позволяющее обеспечить её текучесть.

3. Молекулярное соотношение компонентов в шихте должно быть строго выдержано.

Кольский нефелиновый концентрат поступает уже измельчённым в виде тонкого порошка, поэтому, минуя стадию дробления, он поступает на склад и выгружается в параболический бункер. Дальнейшая его транспортировка осуществляется ленточными конвейерами - либо через бункер над репульпатора, либо сначала на силосный склад, а оттуда - в производство. Известняк поступает тоже в измельченном виде (куски размером не более 40 мм) в самоопрокидывающихся вагонах (думпкарах), но тонина помола недостаточная, поэтому осуществляется размол в шаровых однокамерных мельницах. Измельчение известняка ведётся вместе с жидкими и твёрдыми оборотными продуктами гидрохимических переделов производства. После всех мельниц производится контроль влажности участком операционного контроля продукции глинозёмного производства. Количество вводимой в размол промводы определяется заданной влажностью шихты.

Известняковая пульпа и нефелиновый концентрат подаются в репульпатор, сюда же при необходимости дозируется оборотная вода для доведения полученой смеси до нормы по влажности (не более 32%). После репульпации известняково-нефелиновая шихта подаётся в буферную ёмкость, откуда поступает в однокамерные мельницы домола. Далее шихта поступает в цепные мешалки, а оттуда насосами откачивается в сборные бассейны для усреднения и хранения. В бассейнах она перемешивается при помощи сжатого воздуха.

Есть несколько требований к усреднённой ИНШ:

1) влажность не более 32%;

2) известковый модуль - 1,92-1,98;

3) щелочной модуль - 1,0-1,05;

4) остаток на сите №009 не более 14,0%.

Спекание шихты

Назначение передела спекания - возможно более полное связывание окиси алюминия и окислов щелочных металлов шихты в щелочные алюминаты, а соединения кремния - в прочное нерастворимое соединение - двухкальциевый силикат. Кроме этих соединений, на переделе образуются феррит натрия и другие продукты. Для нефелиновых шихт температура спекания должна достигать 1250-1300°С.

На переделе используются трубчатые вращающиеся печи. Известняково-нефелиновая шихта наливом поступает в холодный конец печи; материалы движутся по противоточной схеме. Печь делится на 5 зон: зона сушки, подогрева, декарбонизации, спекания и охлаждения.

В зоне сушки из шихты удаляется основная масса физической воды (60-70%); температура зоны от её входа к выходу изменяется с 600-680°С до 220-280°С. На выходе шихта получается в виде гранулированного материала с влажность 8-10% и температурой около 100°С. В зоне подогрева из материала удаляются физическая и гидратированная вода, выгорают органические соединения, шихта становится однородной по гранулометрическому составу. Температура от входа к выходу изменяется от 1200°C до 680°С. В зоне декарбонизации происходит процесс разложения известняка по реакции:

CaCO3 = CaO+CO2^

Материал нагревается от 1000°С до 1100°С, температура газового потока в зоне доходит до 1450°С. В зоне спекания в присутствии жидкой фазы (плавленого материала) завершаются процессы спекания с образованием основных фаз, образующих спёк: алюмината натрия и двухкальциевого силиката. Химические превращения в данной зоне протекают по следующей реакции:



(Na, K)2OAl2O32SiO2+4CaO = (Na, K)2OAl2O3 + 2(2CaOSiO2)

Материал приобретает спёкшийся, комковатый пористый вид с небольшим количеством оплавленной фазы.

В зоне охлаждения температура спёка понижается за счёт встречного воздушного потока и воды; на выходе из зоны его температура достигает 700-800°С. В спёке содержится 14-16,5% оксида алюминия и 9-10% щёлочи в пересчёте на оксид натрия. Для последующего охлаждения спёк поступает в барабанные холодильники.

Общий вынос пыли составляет 30-50% от производительности печи по спёку. Очистка газового потока от пыли происходит в пылевой камере, а затем в электрофильтре. Очищенный от пыли газ поступает на передел карбонизации алюминатных растворов; избыток газа сбрасывается в атмосферу через дымовую трубу.

Выщелачивание спёка

Назначение данного передела - переработка спёка с переведением окисей алюминия, натрия и калия в алюминатный раствор; помимо этого, происходит отделение белитового шлама с минимальным содержанием глинозёма и щелочей, который затем поступает в цементное производство.

Технологический процесс передела выщелачивания спёка описывается двумя этапами:

1) приготовление оборотного раствора;

2) выщелачивание из спёка полезных компонентов оборотным раствором.

Назначение содощелочного раствора - поддержание заданного каустического модуля алюминатного раствора. В основе процесса лежит растворение щелочных алюминатов (NaAlO2 и KAlO2) и разложение ферритов натрия и калия. В процессе выщелачивания протекают следующие реакции:



Na2O•Al2O3 + Н2О > 2NaAl(OН)4

2CaO•SiO2 + 2Na(OН) + 2Н2О = 2Са(ОН)2 + Na2 SiO2(ОН)2;

3Са(ОН)2 + 2NaAlО2+4H2O = 3СаО•Al2O3• 6Н2О + 2NaOН;

3СаО•Al2O3• 6Н2О + nNa2SiO2 (ОН)2 = 3СаО•Al2O3• nSiO2 (6-2n)Н2О + 2nNaОН

или 2CaO•SiO2 + 2Na2СO3 + 2Н2О = 2СаСО3 + Na2SiO2(ОН)2 + 2 NaОН;

7NaAl(OН)4 + 6Na2SiO2(ОН)2 = 3(Na2O•Al2O3•2SiO2)•NaAl(OН)4•Н2О +12NaОН + 11Н2О.

Алюминатный спёк должен отвечать следующим требованиям:

1) молекулярное отношение R2O/Al2O3+Fe2O3 = 1±0,02 - щелочной модуль

2) CaO/SiO2 = 2±0,02 - известковый модуль;

3) R2O•Al2O3 - 25%; 2CaO•SiO2 - 65%; Na2O•Fe2O3 - 5% - фазовый состав.

Спёк крупностью менее 25 мм поступает в стержневую мельницу, где подвергается размолу и выщелачиванию оборотным раствором; после этого он направляется в вертикальные аппараты. Процесс выщелачивания продолжается в вертикальных аппаратах, происходит классификация пульпы по крупности и разделение общего потока из мельниц на два потока, один из которых с меньшей крупностью и содержанием твёрдого 150 г/л поступает через мешалки в сгустители основной фильтрации, а другой промывается горячей водой и поступает в отделение мокрого размола.

В основе процесса выщелачивания лежат процессы растворения алюминатов щелочных металлов, реакции ферритов натрия, калия и разложение (незначительное) бета-двухкальциевого силиката (-2CaO • SiO2) по реакциям:



(Na,K)2 О• Fe2O3 + H2O = 2(Na,K)OH + Fe2O3

2CaO • SiO2 + 2NaOH + H2O = Na2SiO3 + 2Ca(OH)2

2CaO • SiO2 + 2Na2CO3 + H2O = Na2SiO3 + 2NaOH + 2CaCO3

Отдельные продукты разложения -двухкальциевого силиката (SiO2) переходят в раствор при определённых условиях, а другие (СаО) связывают глинозём и щелочи в нерастворимые соединения и вместе с белитовым шламом уходят в цементное производство.

Источником повышенных потерь глинозёма и щелочи может быть и наличие оксида кальция, который после гашения вместе с составляющими раствора образует гидрогранаты состава 3CaO • Al2O3 • nSiO2 • (6-n) H2O.

Эффективность выщелачивания определяется степенью извлечения Al2O3 и Na2O в раствор, что в значительной мере зависит от крупности помола, температурного режима ведения процесса, химического состава спёка, оборотного раствора и слива мельницы.

Обескремнивание алюминатных растворов

Назначение данного передела - очистить алюминатный раствор от кремнезёма переводом диоксида кремния в белый шлам и подогреть воду для отделения выщелачивания. Обескремнивание проводится в 2 стадии. Раствор при обескремнивании делят на две части: одна часть после первой стадии обескремнивания отправляется в содощелочную ветвь для получения глинозёма, другая часть отправляется на вторую стадию - сверхглубокое обескремнивание, эта ветвь называется содовой и в результате получается сода, поташ и галлий.

Кремневый модуль - главный показатель чистоты алюминатного раствора; это весовое отношение Al2O3:SiO2 в растворе. Для получения глинозёма марок Г-000 и Г-00 очистку раствора, предназначенного для переработки в содовой ветви отделения карбонизации, проводят до значения кремневого модуля не менее 3000-3500 единиц.

Первая стадия обескремнивания алюминатного раствора происходит в автоклавах и называется автоклавным обескремниванием. Температура проведения процесса - 150-170°С, время проведения - 1,5-2 ч. Основная реакция 1 стадии обескремнивания:

2NaAlO2 +2Na2SiO3 + 4H2О > Na2OAl2O32SiO22H2O + 4NaOH

Растворённый Na2SiO3 переводися в твёрдую фазу - натриевый алюмосиликат Na2OAl2O32SiO22H2О. Глинозём и щёлочи теряются с натриевым алюмосиликатом (ГАСН) и гидроалюмосиликатом кальция или гидрогранатом - 3CaOAl2O3n SiO2(6-2n)H2O (n = 0,1 ч 0,4).

Первая стадия обескремнивания обеспечивает повышение кремневого модуля до 340-350 единиц; содержание SiO2 в алюминатных растворах снижается с 2-3 до 0,2 г/л. Таким образом, оставшееся содержание диоксида кремния является минимально возможным для данных условий. Таким образом, требования к алюминатному раствору, прошедшему 1 стадию обескремнивания:

1) содержание твёрдой фазы не более 0,2 г/дм3;

2) кремневый модуль не менее 350 единиц.

Вторая стадия обескремнивания - сверхглубокое обескремнивание - проводится для содовой ветви карбонизации. Другая часть алюминатного раствора из мешалок слива со сгустителей «Дорра» направляется на вторую стадию обескремнивания, где процесс ведётся в трёх последовательно соединённых аппаратах. В первый аппарат вводится активная известьсодержащая добавка - гидрокарбоалюминат кальция 4CaO•Al2O3• nCO2•11H2O из расчёта 4-5 г по CaO на 1 литр алюминатного раствора для содержания диоксида кремния, необходимого для получения глинозёма заданной марки (Г-000, Г-00).

Требования к раствору, прошедшему вторую стадию обескремнивания:

1) содержание твёрдой фазы не более 0,015 г/дм2;

2) кремневый модуль не менее 3500 единиц;

3) содержание оксида натрия (Na2O)общ не менее 86 г/дм3.

Карбоалюминатную суспензию готовят, смешивая охлаждённое в мешалке известковое молоко и глубоко обескремненный алюминатный раствор из расчёта получения гидрокарбоалюмината кальция одиннадцативодного. Синтез идёт по реакции:

4Са(OH)2 + Na2O•Al2O3 + Na2CO3 + ag > 4CaO•Al2O3•nCO2•11H2O + 4NaOH + ag

Охлаждение алюминатного раствора ведётся в вакуум-охладителе, а известкового молока - в теплообменнике типа «труба в трубе» промышленной водой. Ранее существовавшая технология синтзеа при 60-65°С не создавала условий для устойчвого получения качественной обескремнивающей добавки. Исследования показали, что снижение температуры синтеза до 40-50°С позволяет получить карбоалюминатную суспензию, состоящую в основном из карбоалюминатов, при этом увеличивая время их существования.

Соотношение расходов алюминатного раствора и известкового молока на приготовление карбоалюминатной суспензии составляет (2,5ч1,8):1. Соотношение задается на ПК. Выдержка смеси в мешалках от 1,5 до 2 часов. Расход карбоалюминатной суспензии на глубокое обескремнивание определяется заданным кремнёвым модулем.

Механизм действия ГКАК во второй стадии обескремнивания определяется перестройкой его метастабильной гексагональной решётки в устойчивую кубическую структуру C3AH6 (Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x). Переход одной структуры в другую протекает через раствор. Очистка от диоксида кремния происходит за счёт его глубокого поглощения в момент трансформации решётки, что объясняется соизмеримостью скоростей перестройки решёток и изоморфного обмена 4[OH]- - [SiO2]-4. Происходит практически полное осаждение диоксида кремния из алюминатных растворов в состав нерастворимых соединений - гидрогранатов кальция (3CaOAl2O3n SiO2(6-2n)H2O (n = 0,1 ч 0,4).

Разложение алюминатных растворов (карбонизация и декомпозиция)

Назначение передела - разложение алюминатных растворов с последующим получением гидроксида алюминия, карбонатного и содощелочного растворов. Переработка растворов ведётся в содовой и содощелочной ветвях. Продукт разложения карбонизацией алюминатных растворов содовой ветви являются задравочный гидрат, подающийся в содощелочную ветвь, а также маточный раствор для получения содопродуктов (соды и поташа) в цехе химических технологий. Продуктами разложения декомпозицией с предварительной газацией алюминатных растворов содощелочной ветви являются товарный гидроксид алюминия, оборотный содощелочной раствор, подаваемый на выщелачивание, а также оборотная промвода от промывки гидрата, подаваемая на передел приготовления шихты.

Технологический процесс передела карбонизации и декомпозиции состоит из следующих этапов:

1. Разложение алюминатного раствора нейтрализацией оксида натрия каустического углекислым газом по реакции:

2NаOН + CO2 = Na2CO3 + Н2О

Снижение концентрации едкой щелочи ведет к гидролизу алюмината натрия:

2NаAlO2• 6Н2О + 4Н2О = Al2O3• 3Н2Оv + 2NaОН

В результате этих реакций гидроксид алюминия выпадает из раствора в осадок.

2. Выкручивание пульпы гидроксида алюминия.

Содощелочная ветвь

После 1-й стадии обескремнивания часть раствора через буферный карбонизатор подаётся в головной аппарат содощелочной ветви (карбонизатор предварительной газации), где смешивается с затравочным гидратом содовой ветви. Содощелочная батарея состоит из восьми карбонизаторов: в первых трёх ведётся газация раствора, в пяти последующих - выкручивание (композиция).

Процесс карбонизации осуществляется барботированием через раствор очищенных печных газов, содержащих 10-14% CO2. Сначала происходит нейтрализация едкой щёлочи по реакции (2.3.5.1), в результате которой снижается содержание Na2Ok и каустический модуль алюминатного раствора. Стойкость раствора падает и он разлагается по реакции (2.3.5.2). На завершающем этапе, когда в растворе оксид алюминия и щёлочь находятся в небольших количествах, создаётся высокая концентрация карбоната натрия; в этот момент может образоваться алюмокарбонат натрия - Na2O•Al2O3•2CO2•nH2O.

Из первого аппарата выкручивания часть пульпы поступает на репульпацию гидроксида содовой ветви, после репульпации возвращается обратно, до 60 % пульпы подается на вакуумохладитель, где охлаждается до 60-65оС. После декомпозиции на сгустителях «Дорра» разделяют жидкую и твёрдую фазы. Верхний слив проходит контрольную фильтрацию на фильтрах ЛВАЖ-125 и направляется на передел выщелачивания спёка для приготовления оборотного раствора.

Раствор из последнего аппарата содощелочной ветви должен соответствовать следующим требованиям:

а) каустический модуль - не менее 3,0;

б) Na2Oку. в растворе - от 42,0 до 47,0 г/л;

в) Na2Oоб. в растворе - не менее 88,0 г/л.

Содовая ветвь

В этой ветви из раствора выделяется практически весь глинозём, а маточник после отделения от гидроокиси алюминия отправляется на производство соды и поташа.

Глубокообескремненный алюминатный раствор из бака-накопителя участка выщелачивания охлаждается до 60-62°С в пластинчатом теплообменнике или вакуум-охладителе. После охлаждения он поступает в головной карбонизатор содовой ветви. Батарея содовой ветви состоит из двенадцати последовательно соединённых карбонизаторов; в первых девяти происходит газация раствора, куда под давлением подаётся углекислый газ, в трёх последних ведётся декомпозиция.

Разложение алюминатного раствора содовой ветви проводится практически полностью. Раствор, из последнего по ходу аппарата содовой ветви должен соответствовать следующим параметрам:

а) Na2Oку. в растворе - от 1,2 до 2,2 г/л;

б) каустический модуль - не менее 2,0.

Концентрация СО2 и количество подаваемого газа, влияет на продолжительность карбонизации. Чем концентрация СО2 выше и больше расход газа, тем быстрее произойдёт разложение раствора, кристаллы гидроксида получатся мелкие и непрочные. Низкое содержание СО2 в газе приведет к неполному разложению раствора и соответственно потерям по Al2O3. Однако при подаче газа свыше 12000 м3/час, весь объем газа не успевает прореагировать, в следствии чего снижается КПИ газа. Концентрация СО2 в газе, подаваемом на карбонизацию, должна быть 12 % -13 %.

В результате разложения раствора получается пульпа гидроксида алюминия, которая разделяется на сгустителях «Дорра». Верхний слив сгустителя проходит контрольную фильтрацию на листовых фильтрах ЛВАЖ-125, полученный карбонатный раствор передается как готовая продукция в ЗАО «Пикалевская сода». Часть сгущённого продукта в качестве затравки направляется в содовую ветвь (первый по ходу аппарат), затравочное отношение в содовой ветви выдерживается 0,1-0,3 ед. Остальной гидроксид, предварительно отфильтрованный на барабанном вакуумном фильтре, направляется на выкручивание содощелочной ветви.

Кальцинация

Назначение передела - обезвоживание и перевод гидроксида алюминия в глинозем. Процесс ведётся во вращающихся печах; загрузка материала ведётся с помощью пластинчатого питателя и шнека. Гидроксид алюминия срезается с барабана вакуумного фильтра БОУ-10 ноожом в бункер, откуда подаётся в газоход печи.

В печи есть несколько температурных зон, которые материал проходит по мере продвижения; каждая зона отвечает определённым стадия превращения прокаливаемого гидроксида алюминия:

1. Зона сушки. Температура - 500-600°С, начинается в газоходе. В этой зоне материал полностью высушивается и частично дегидратируется.

2. Зона обезвоживания (дегидратации). Температура материала достигает 900°С; происходит полное удаление кристаллизационной влаги и гидроксид алюминия превращается в глинозём по следующей реакции:

Al(OH)3 AlOOH -Al2O3

гидроксид бемит низкотемпературная

алюминия модификация

(гиббсит) оксида алюминия

3. Зона прокаливания. Температура глинозёма достигает 1200-1250°С, происходит частичная перекристаллизация г-Al2O3 в б-Al2O3.

4. Зона охлаждения. Материал охлаждается до температуры 900-1000°С. Происходит за счёт теплообмена между глинозёмом и поступающим воздухом; дальнейшее охлаждение осуществляют в холодильниках (глинозём охлаждается до температуры не более 250°С).

Для поддержания заданного технологического (температурного) режима с горячего конца печи подается топливо и вторичный воздух нагнетаемый вентилятором горячего дутья ВВСМ-2У на первой и второй печах и ЦАГИ- 6,5 на третьей печи, подогретый теплом глинозема из холодильника до температуры (400ч500) оС и предварительно очищенный в циклоне.

В качестве основного топлива для печи применяется природный газ, как резервное топливо применяют мазут; нагретый до 90-100°С мазут податёся на мазутную форсунку.

Из холодильника с помощью камерных насосов глинозём транспортируется на склад готовой продукции.

На выходе с данного передела получается следующая продукция:

1) металлургический глинозём марки Г-000, Г-00, Г-0, ГОСТ 30558-98;

2) глинозём марки ГП ТУ 1711-040-00196368-98;

3) гидроксид алюминия марки ГД 00, ГД 8, ГД 1 ТУ 1711-045-00196368-95;



Глава 3. О роли гидрокарбоалюминатных соединений в производстве глинозёма

3.1 Открытие и синтез гидрокарбоалюминатных соединений

При изучении процесса очистки каустических растворов от оксида алюминия профессором Сизяковым В.М. было открыто существование гидрокарбоалюминатных соединений, химическая формула которых - 4CaOAl2O3mCO211H2О. Оно образуется как метастабильная фаза при кристаллизации гидрогранатов из содово-алюминатных растворов.

В течение достаточно долгого времени в работах по химии и технологии цемента синтез гидроалюминатов кальция (магния) и гидрокарбоалюминатов осуществлялся в водных растворах извести, алюмината кальция и солей - карбонатов и сульфатов (для введения анионов ). Температура этого процесса не должна превышать комнатную - 20°С (обычно 1-5°С), длительность - 4-6 месяцев. Ввиду низкой скорости процесса нельзя было рассчитывать на создание технологии выделения гидрокарбоалюминатов в водной среде для технических целей. Условия процесса (температура, концентрация) были несовместимы с параметрами глинозёмного производства, поэтому до 70-х годов, когда профессором Сизяковым В.М. были проведены исследования в этой области, гидрокарбоалюминаты щелочноземельных металлов не были известны в химии и технологии получения глинозёма. Na2Ok k бk м.о. Ca

Уникальное свойство ГКАК - способность этого метастабильного соединения трансформироваться в Ca3Al2(SiO4)3-x(OH)4x - С3АН6. Температура в этом процессе имеет важное значение; так, Миджлей в своей работе доказала, что при температуре 18°С потребуется тридцать лет на трансформацию гексагональных решёток гидроалюминатов кальция в кубическую С3АН6, в то время как при 60°С этот процесс может быть произведён в течение суток.

В целях применения ГКАК в глинозёмном производстве, была исследована кинетика его образования. Исследования показали, что в алюминатно-щелочных растворах скорость кристаллизации возрастает на 4 порядка по сравнению с проведением реакций в нейтральной среде; таким образом, время синтеза сокращается с 4-6 месяцев до 40 минут. По методу Сизякова В.М. синтез ГКАК производится с помощью взаимодействия оксида кальция с алюминатно-содовыми растворами. Эталонный образец ГКАК имел молярный состав: 3,96СаОAl2O30,53CO210,6H2

...