1. Переработка нефелиновых руд по способу спекания с добавками бокситов, глин, дистен-силлиманитовых концентратов.

Выгодно перерабатывать с нефелинами бокситы, в которых много SiOa. При переработке одних нефели­нов вся щелочь остается в маточном растворе, который нужно сильно упарить, чтобы получить кристаллы соды и поташа. При совместной переработке нефелинов с бокситами щелочь нефели­на возмещает потерю ее в процессе.

Совместная переработка этих руд возможна двумя спосо­бами:

1. совместным спеканием боксита и нефелина, если в бок­сите мало железа, и

2. раздельным их спеканием, если боксит сильно желези­стый.

При первом варианте возможен оборот маточного раствора на размол и шихтовку без большой упарки, потому что твердого на тонну товарного глинозема в смешанной шихте много больше, чем в бокситовой. При таком варианте на глиноземном заводе можно обойтись выпарным отделением небольшой мощности или даже без него. Кроме того, работа на единой шихте из бокситов и нефелинов значительно проще, чем на двух шихтах.

Однако для осуществления первого варианта требуется, прежде всего, чтобы в бокситах содержалось мало Fe2О3, как и в нефелине, так как шлам от выщелачивания шоков при высо­кожелезистых бокситах не пригоден для производства цемента.

Следовательно, высокожелезистые бокситы нужно спекать от­дельно от нефелинов, т. е. по второму варианту, несмотря на преимущества первого.

Чтобы при совместном спекании нефелинов и бокситов обой­тись без щелочи извне, на 1 т Аl2О3 из боксита необходимо полу­чать около 0,25 т Аl2О3 из нефелинов. Мри меньшем отношении потери щелочи только частично будут компенсироваться щело­чью из нефелина, а при большем — часть этой щелочи можно выдавать в виде товарной продукции параллельно с глиноземом.

Чем больше отношение веса товарного глинозема, извлекае­мого из нефелинов, к весу глинозема, извлекаемого из боксита, тем меньше сказывается влияние железа в боксите на качество цемента из шлама.

Совместная переработка нефелинов и бокситов выгодна в том случае, если месторождения нефелинов находятся недалеко от месторождения бокситов, где намечено строительство завода. Возможно, что иначе выгоднее построить второй завод у залежей нефелинов, который бы выдавал товарную соду для поставки на завод, работающий на бокситах. При этом экономия за счет сильного сокращения транспортных расходов может оказаться более значительной, чем выгоды от совместной переработки бок­ситов и нефелинов.

Описанные выше преимущества совместной обработки нефе­линов и бокситов в такой же мере относятся и к совместной переработке нефелином с глинами, каолинами, золами и другими алюмосиликатами, на разложение которых нужно много щелочи.

2. Химизм выщелачивания глиноземсодержащего спека.

Назначение выщелачивания – максимально возможный перевод оксида алюминия и натрия из нефелиновых спеков в алюминатный раствор и отмывка шлама от алюминатного раствора. Шлам отмывают горячей водой, которую затем используют для выщелачивания спека. Для обеспечения стойкости растворов в процесс вводят едкую щелочь в составе содощелочного раствора. В результате частичного разложения двухкальциевого силиката в алюминатный раствор переходит кремнезем в количестве, соответствующем кремневому модулю, равному 30-40 ед..

Выщелачивание спеков ведут водой, щелочными или алюминатными растворами, которые могут содержать карбонат натрия. При этом происходит растворение алюмината натрия (калия), гидролиз ферритов и смешанных алюмоферритов с переходом в раствор едкого натра (калия), а также разложение части двухкальциевого силиката в результате взаимодействия его со щелочью или карбонатом натрия:

R2O*Fe2O3 + 2H2O = 2ROH + Fe2O3*H2O

R2O*xAl2O3(1-x)Fe2O3 + 2H2O=2(1-x)ROH + xRAlO2 + (1-x)Fe2O3*H2O + xH2O;

2CaO*SiO2 + 2NaOH + H2O = Na2O*SiO2(OH)2 + 2Ca(OH)2;

2CaO*SiO2 + 2Na2CO3 + 2H2O= 2CaCO3 + Na2SiO2(OH)2 +2NaOH

3Ca(OH)2 + 2NaAlO2 + 4H2O = 3CaO*Al2O3*6H2O + 2NaOH;

3CaO*Al2O3*6H2O + mNa2O*SiO2(OH)2 = 3CaO*Al2O3*mSiO2(6-2m)H2O + +2mNaOH + 2mH2O;

2NaAlO2 + 2Na2SiO2(OH)2 + nH2O = Na2O*Al2O3*2SiO2*nH2O + 4NaOH

Титанат натрия в щелочных растворах гидратируется с образованием водного титаната Na2O*TiO2*xH2O, который затем частично гидролизуется с образованием TiO2*xH2O и NaOH

Алюминаты кальция взаимодействуют со щелочным раствором с образованием нерастворимого трехкальциевого шестиводного алюмината кальция и алюмината натрия. Для монокальциевого алюмината эта реакция имеет вид:

3(CaO*Al2O3) + 4NaOH + 4H2O = 3CaO*Al2O3*6H2O + 4NaAlO2

Ферриты кальция частично разлагаются алюминатными растворами по реакции

3(CaO*Fe2O3) + 2NaAlO2 + 10H2O = 3CaO*Al2O3*6H2O + 3(Fe2O3*H2O) + 2NaOH