Способ получения слоистого кремнезема

 

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТОГО КРЕМНЕЗЕМА, включающий обогащение слюдяного сырья, кислотную обработку , промывку и сушку, отличающийся тем, что, с целью повыщекия чистоты целевого продукта, кислотную обработкупроводят перед обогащением. yt

„SU 1134542

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

4(Я1 С 01 В 33/12!

+ex, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ B .

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ Щ д;:, м

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ, ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3546479/23-26 (22) 02.02.83 ! (46) 15.01.85. Бюл. № 2 (72) Н. Ф. Челищев, Б. Г: Берен штейн, Н. Ф. Давыдов, А. А. Зубков и Г. В. Лизаева (71) Институт минералогии, геохимии и кристаллохимии редких элементов (53) 546.28(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 454835, кл. С 22 В 27/00, 1974.

2. Челищев Н. Ф., Зубков А. А. и др. Комбинированная схема комплексной переработки биотитовых руд. В кн.: «Разработка безотходной технологии обогащения руд редких и цветных металлов». М., ВИЭМС, 1977, с. 70 — 71 (прототип). (54) (57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТОГО КРЕМНЕЗЕМА, включаюгций обогащение слюдяного сырья, кислотную обработку, промывку и сушку, отличающийся тем, что, с целью повышения чистоты целевого продукта, кислотную обработку проводят перед обогащением.

1134542

Цель изобретения — повышение чистоты целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему обогащение слюдяного сырья, кислотную обработку, промывку и сушку целевого продукта, кис- 40 лотную обработку сырья проводят перед обогащением.

Механизм повышения степени обогащения некондиционных слюдяных продуктов заключается в следующем. Серная кислота по разному действует на различные минералы: железомагнезиальные слюды, светлые слюды, кварц, полевые шпаты, магнетит, оливин, эгирин и др. Светлые слюды, кварц, полевые шпаты, магнетит, оливин, эгирин при температуре менее 100 С практически не растворяются и поэтому удельная плотность их после кислотной обработки практически не меняется, причем даже кислотная обработка этих минералов в автоклавном режиме при температуре до

150 — 180 С также не вносит существен- 55 ных изменений в ряд физических характеристик .получаемых продуктов, например, удельную плотность. В тоже время воздейИзобретение относится к способам получения материалов, используемых для получения сорбентов, тепло- и электроизоляционных материалов.

Известен способ получения высококремнистого материала из биотитового сырья путем его выщелачивания серной кислотой при 85 †1 С (1).

При такой обработке слюды подвижные катионы переходят в раствор, а кремнекислородная матрица биотита (слоистый кремнезем) сохраняется.

Недостатком этого способа является возможность его применения к ограниченному числу железомагнезиальных слюд и слюдистых материалов, в которых не обнаруживаются тесные послойные срастания с мусковитом, литиевыми слюдами и поро-дообразующими минералами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ комплексной переработки биотитовых руд, предусматривающий получение слоистого кремнезема.

Способ состоит из флотационного обогащения биотитового сырья и последующего кислотного выщелачивания концентрата (2).

Однако из-за тонкой вкрапленности слюды во вмещающей породе не удается получить слюдяной концентрат, свободный от сростков со светлыми слюдами и породообразующими минералами: кварцем, полевыми шпатами и др. Образующийся после повторной кислотной обработки слоистый кремнезем содержит более 20% примесных компонентов.

30 ствие раствора кислоты на железомагнезиальные слюды (вермикулит, флогопит, биотит, гидрофлогопит) вызывает резкое изменение физических характеристик получаемого продукта (слоистого кремнезема).

В результате воздействия кислоты на эти слюды алюминий, магний, железо, калий, натрий и другие металлы практически нацело переходят в кислый раствор и слюды превращаются в слюдоподобное вещество — слоистый кремнезем, который имеет кремнекислородный каркас, сохраняющий элементы структуры слюды. В результате резкого различия физико-химических свойств слоистого кремнезема с другими минералами, оставшимися в обработанном растворе кислоты некондиционном слюдяном продукте, достигается высокая степень раскрытия зерен вьпцелоченной массы, что способствует лучшей обогатимости материала. Кроме того, за счет значительной разницы удельной плотности слоистого кремнезема и остальных минералов становится возможным использование гравитационного обогащения для получения слоистого кремнезема высокой степени чистоты.

В качестве слюдяного сырья используют слюдяные отходы (хвосты) обогатительных фабрик: вермикулитовые, флогопитовые и биотитовые.

Предлагаемый способ состоит из следующих операций: выщелачивание слюдяных продуктов минеральной кислотой при 80—

100 C в течение 1 — 6 ч и соотношении (по весу) Ж:T = 4 — 10:1; отстаивание и фильтрование пул-пы при 60 — 70 С с использованием ускор ;еля фильтрации; трехкратная промывка и фильтрация кека при соотношении Ж:Т = 3:1; гравитационное или флотационное обогащение влажного кека, например, на винтовом сепараторе с получением легкой, тяжелой фракции и промпродукта; перечистка легкой фракции на винтовом сепараторе; сушка легкой фракции при 120 — 150 С и очистка продукта от магнитных примесей (железо и др.) на электромагнитном сепараторе.

Способ получения слоистого кремнезема осуществляют следующим образом.

Некондиционный слюдяной продукт подвергают одно- или двухстадиальному выщелачиванию минеральной кислотой (соляной, серной, азотной). Пульпу отстаивают, добавляют ускоритель фильтрации и фильтруют при 60 — 70 С во избежании кристаллизации солей. Полученный раствор направляют на выделение солей магния, алюминия, калия, а влажный кек подвергают мокрому гравитационному обогащению на винтовом сепараторе. Тяжелая фракция винтового сепаратора служит сырьем для получения силиката натрия, вяжущих веществ или теплоизоляционных материалов, а легкая фракция после дополнительной пере1134542 чистке и сушки направляется на электромагнитную сепарацию.

Специально проведенные;-.. гедования показали, что при осуществлении способа по прототипу удается получить слоистыйкремнезем, содержащий не менее ЗОО/О примесных минералов.

Пример 1 (осуществление способа по прототипу). Биотитовое сырье класса

0,074 мм, содержащее, вес. /o. биотит 30, мусковит 10, кварц и полевые шпаты 40, амфиболы 15, прочие минералы 5; фильтруют при рН=8 с использованием в качестве собирателя АНП-14. Расход АНП-14

250 г/м в содовой среде, жидкого стекла

100 г/т. Получают концентрат, содержащий /o.

Биотит 45

Мусковит 1 0

Кварц+ полевой шпат 30

Амфибол 10

Полученный концентрат обрабатывают

5 /О Н»О при 100 С, Ж:T = 4:1 в течение

8 ч. Раствор отфильтровывают от нерастворенного высококремнистого остатка (кека)

25 и направляют на выделение редких щелочных металлов и алюминия. Кек промывают и повторно обрабатывают ЗОО/o H»SO< при

105, Ж:Т = 3:1 в течение 2 ч. Пульпу отстаивают, фильтруют, промывают водой и сушат при 60 С.

Для определения содержания посторонних примесей в выщелоченном продукте

10,0 г высушенного кека обрабатывают

10 /О-ным раствором едкого натра объемом

100 мл. После 10-минутной обработки при

60 С пульпу фильтруют, промывают и сушат. Высушенный продукт подвергают минералогическому анализу.

Выщелоченный высококремнистый материал содержит 60 /О лоистого кремнезема.

Пример 2. Биотитовое сырье указанного 40 выше минерального состава без проведения флотации обрабатывают H»SOq в две стадии.

Режим первой стадии выщелачивания: концентрация Н SO 10 /o, температура

90, соотношение Ж:Т = 5:1, время об- 45 работки 2 ч.

После отстаивания и фильтрации проводят второе вьпцелачивание кека, а фильтрат направляют на извлечение редких щелочных металлов.

Режим второй стадии выщелачивания: концентрация H>S0@ 50 /О, температура 90, соотношение Ж:Т = 4:1, время обработки

4 ч.

Пульпу отстаивают, фильтруют, а затем проводят гравитационное обогащение. — 55

Перед обогащением выщелоченный продукт имеет следующим минеральный состав, /,:

Пример 3. Вермикулитовую руду класса — 5 мм выщелачивают 43О/р-ной серной кислотой при 100 С и Ж:Т = 4:1 в течение

4 ч (11 кг руды в 33 л Н» 501). Пульпу фильтруют на вакуум-фильтре при 60—

70 С;

Кек после 3-кратной промывки направляют на гравитационное обогащение на винтовом сепараторе.

Кек имеет следующий минеральный состав, О/О..

Слоистый кремнезем 90,6

Магнетит 0,8

Оли вин 2,4

Тремолит, асбестит и нерастворимый вермикулит 7 Г

Эгирин 1,2

Кварц и полевой шпат 0,4

Мусковит 0,8

Гипс 1,3

Выход кека 4,917 кг или 44,7 /р от веса исходной вермикулитовой руды. После разделения на винтовом сепараторе вышелоченного продукта и перечистки легкой фракции ее направляют на электромагнитную сеп а раци ю.

Тяжелая фракция винтовых сепараторов имеет минеральный состав, /,.

Слоистый кремнезем 35,3

Магнетит 5,6

Оливин 16,9

Эгирин 8,4

Тремолит, асбестит и нерастворимый вермикулит

Кварц и полевой шпат

Мусковит

Гипс

16,9

2,8

5,6

8,5

Вес тяжелой фракции 562 r. Полученный готовый продукт содержит 99,3 /o слоистого кремнезема. Химический состав продукта, вес. О/О. SiO» 76,18; Аl»Оз не обнаружена; Ti О» 0,04; Fe»Oy — не обнаружена;РеО 0,07; СаО 0,15; Mg0 0,20;

NnO не обнаружена; Р»0 0,01; Н»О 16,44; п.п.п. 6,96; Ма О 0,04; К»О 0,05; F 0,03;

3 = 100, 17; Н» О + 2,64.

Слоистый кремнезем 45

Кварц+ полевые шпаты 40

Амфиболы l5

Прочие минералы 10

Мокрый кек подают на винтовой сепаратор. Выход легкой фракции 75О/р. Легкую фракцию винтового сепаратора направляют на повторное разделение, сушат и проводят электромагнитную сепарацию: Неэлектромагнитная фракция является готовым продуктом. Содержание свободного слоистого кремнезема в готовом продукте

98О/в..

1134542

l

Пример 4. Вермикулитовую пробу класса — 5 мм подвергают двухстадийному выщелачиванию соляной кислотой.

Режим выщелачивания первой стадии: в концентрация НС! 10/о, температура 80 С; 5 соотношение Ж:Т = 5:1; время обработки

1 ч.

После отстаивания и фильтрации проводят второе выщелачивание: концентрация НС1 25 /о., температура 90 С; время обработки 1 ч; соотношение Ж:Т = 3:1.

Г1ульпу отстаивают, фильтруют, а затем проводят гравитационное обогащение.

Минералогический состав кека, /О.

Слоистый кремнезем 82,5

Оливин 5,25 15

Тремолит, асбестит, нерастворимый вермикулит 5,25

Зги рин 2,625

Мусковит 1,75

Магнетит 1,75

Кварц и полевой шпат 0,875

Мокрый кек после фильтрации и про. мывки подают на винтовой сепаратор. Легкую фракцию вторично направляют на винтовой сепаратор, сушат и проводят на 25 электромагнитную сепарацию. Неэлектромагнитная часть является готовым продуктом и содержит 99,7о/о слоистого кремнезема.

Пример 5. Выщелоченный продукт, полученный в результате кислотной обработки биотитового сырья (пример 2), направляют на флотационное обогащение.

Флотацию проводят при рН 8 — 8,5 .содовой среде. Расход собирателя АНП-4

500 г/т, жидкого стекла 150 г/т, продолжительность флотации 10 мин.

Результаты опытов по флота ционному обогащению выщелоченного материала:

Продукт Выход

Концентрат 30,1

Промпродукт 10,9

Хвосты 69,0

Исходная проба 100

В концентрате по данным химического анализа содержится. 97,5 — 98 /р слоистого кремнезема.

Технико-экономическое обоснование.

При ориентировочной стоимости продукции 4000 руб/т и производительности

20 тыс. т вермикулитовой руды в год получают 7480 т слоистого кремнезема.

Годовые .затраты 2612 тыс. руб., стоимость годовой продукции 29920 тыс. руб., годовой экономический эффект составит

27,3 млн. руб.

В полученном флотационным способом концентрате по данным фазового анализа содержится 97,5 — 98,0О/о слоистого кремнезема.

Таким образом, данный способ позволяет повысить чистоту получаемого слоистого кремнезема и значительно уменьшить затраты на получение этого материала.

Составитель Т. Чиликина

Редактор В. Ковтун, Техред И. Верес Корректор-И.Муска

Заказ 9870/21 Тираж 462 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», r. Ужгород, ул. Проектная, 4