Способ переработки нефелинового шлама

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

093 (11); (51)4 С 04 В 7

8 А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3757084/29-33 (22) 20.06.84 (46) 23.02.86. Бюл. У 7 (71) Институт общей и неорганической химии АН АрмССР (72) А.М. Сафарян, М.С. Манучарян и М.А. Сафарян (53) 666 ° 94(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . У 981274, кл. С 04 В 7/38, 05.01.81, Авторское свидетельство СССР

У 916464, кл. С 04 В 7/38, О?.08.80. (54) (57) СПОСОБ IIEPEPABOTKH НЕФЕЛИНОВОГО ШЛАМА путем обработки нефелинового шлама поташным раствором, отличающийся тем, что, с целью интенсификации процесса, обработку ведут в две стадии: сначала поташным раствором с концентрацией К СО 1?5-185 г/л при Ж : Т = (2,5-3): 1 и 110-115 С в течение 2,5-3,0 ч, а затем поташным раствором с концентрацией

К СО 450-500 г/л при Ж:Т = (8-9): 1 и 90-95 С в течение 1,5-2,0 ч.

Изобретение относится к технслогии производства глинозема, преимущественно к гидрохимической обработке нефелинового шлама отхода комплексной переработки алюмосиликатных руд °

Цель изобретения — интенсификация процесса.

Но предлагаемому способу нефелиновый шлам становится эффективным сырьем для получения других продуктов, Так, как первой стадии нефелииовый шлам каустифицируег поташиый раствор и получают раствао едкого калия с содержанием диоксида кремния 0,2-0,8 г/л. Во второй стадии полученный шлам подвергают гидрохимнческой обработке поташным раствором с целью уменьшения содержания диоксида кремния в нем до количества, соответствующего однокомпонентным портландцементным шихтам.

На первой стадии полученный предлагаемым способом нефелиновый шлам обрабатывают поташным раствором. При этом степень каустификации поташного раствора достигает до

80-85Х. Концентрация диоксида к ремния в целевом продукте — растворе едкого калия „ колеблется от 0.„2 до 0 8 г/л. Наличие СО р Я обраб " таином шламе увели-1ивается до 1520Х. . На второй стадии полученный нефелиновый шлам вновь обрабатывают гидрохимически поташным раствором с концентрацией К СОз 450-500 г/л при Ж:Т==(8-9): 1 и 90-95 С в течение

1,5-2,0 ч. Получающаяся однокомпонетная портландцементная шихта имеет соотношение СаО:SiO = 2,8-3.0.

Таким образом, нефелиновый шлю." глиноземного производства, пройдя предлагаемую переработку, становится ценным сырьем для получения указанных продуктов а из поташно" калиево-кремнеземистого раствора осаждают диоксид кремния и раство-рением в едком калме получают такие ценные продукты, как калиевое силикатное удобрение, калиевое жидкое стекло, поташно-кремнеземистую смесь и т.д.

Концентрация поташного раствора

175-185 г/л обеспечивает степень каустификации 85-87K. Ее повышение

185 г/л приводит к сниженио степени каустификации - 85X, а полу 1 8 2 чаемый на этой стадии продукт— едкий калий, становится не кондиционным. Понижение концентрации не целесообразно, таи как а 175 г/л степень каустификации почти не превышает 85-87%, При этом увеличивается расход пара, что приводит к, удорожанию процесса, а„в дальней.аге>:. требуется и повышение концентрации едкого калия. Снижение же

;„.0èöeâòðàöèH раствора (150 г/л

К„СО-„приводит к снижению и степе н и каустификации с. 857 ..

По предлагаемому способу температура процесса 110-115 С оптимальна",, так как снижение .температуры о процесса ниже 110 С приводит к по;: жжению степек;1 каустификации до 85-75X. Повышение температуры процесса до 13GOC не целесообразно, так как это практически не влияет ка степень каустифгпсации, однао в кгустифицированном растворе наблюдается повышение количества диоксида кремния до 1,5 г/л $ 0 °

Процесс каустификации ведут пьн весовом соотношении Ж:Т = (2,53,3):,. Увеличение этого отношения -::;гле 3 приводит к снижению степени каусп-:.фнкации нюхе 85Х. Это объясняется тем, что твердофазное взаимодействие протекает во внешнедиффу::rî.":::rrraé н ннутридиффузионной стадия.;-:, П роце с с к аус тификации и ро тек;-,.;:т = основном во внешнедиффузионго. .i cr àäHè (на поверхностИ) . Для гe ðeêîäà во вторую стадию необходимо„ чтоб дноксид не переходил в раствор. Повышение отношения Ж:Т выше 3 vðèâoäèò к увеличению количества жидкой фазы, т.е,, поташа, в это, в .:вою очередь, растворяет выделяющ-.яйся диокснд кремния и способствует переходу процесса во внутридиффузиопную стадно, что снижает степень

KaóeòrrÔHêàarèrr.

По предлагаемому cr;oco6y низкое содержание диоксида кремния в каустнынцированном растворе объясняется следующим образом, Выделяющийся из твердой фазы джоконд кремния частично переходит в раствор, однако одновременно прот:-кает н обратная реакция — получение кальциевого силнката, который задерживает протекание процесса вглубь, т.е, препятствует переходу процесса во BHутридиффузионную ста дада. Это происходит, когда содержа3 ние карбонат-иона (СО. ) в жидкой фазе низкое, что и обеспечивает переход диоксида кремния из жидкой фазы в твердую. Как известно, большая концентрация карбонат-иона в жидкой фазе дает возможность полностью обескремнить нефелиновый шлам. Используют согласно предлагаемому способу поташный раствор не высокой концентрации 185 г/л

К СОз; при этом степень каустифи— кации достигает 85-877., а содержание диоксида кремния составляет

0,2-0,8 г/л.

Понижение отношения Ж:Т, равное

2,5 приводит к уменьшению количества жидкой фазы и увеличению используемого количества нефелиновага шлама для процесса каустификации, что не целесообразно для предлагаемой технологии глиноземного производства, так как уменьшается количество получаемого продукта— едкого калия.

По предлагаемому способу на первой стадии нефелиновый шлам используют для каустификации поташного раствора, а на второй обработанный шлам снова обрабатывают более концентрированным поташным раствором

К1СО 450-500 г/л, при Ж:Т =(8-9):1 и 90-95 С, для получения однокомпонентной портландцементной сырьевой смеси. Жидкую фазу, содержащую диоксид кремния, используют для получения указанных- неорганических веществ.

Нефелиновый шлам на второй стадии обрабатывают более концентрированным поташным раствором К СОз 450500 г/л для разложения силиката кальция, образующегося на поверх— ности частиц, и растворения диоксида кремния, образующегося при раз— ложении двухкальциевого силиката, при этом происходит частичная каустификация поташного раствора.

Увеличение концентрации поташного раствора выше 500 г/л К СОз приводит к более высокой степени обескремнивания шлама, т.е. малярное отношение СаО:810 становится выше 3, однокомпонентная портландце— ментная сырьевая сме сь не получается. Полученный продукт содержит большое количество карбоната кальция. Портландцемент, полученный из этой шихты, является не кондиционным, а для получения кондиционного

1212998 партландцемента необходима дополнительная корректировка шихты нефели— новым шламом, что приводит к усложнению и удорожанию процесса.

При уменьшении концентрации поташнога раствора ниже 450 г/л К СОз степень обескремнивания уменьшается, содержание SiOq в поташнокалиевом растворе также уменьшается, а моля рное отношение СаО: SiO становится ниже 2,8.

На второй стадии обработку нефелинового шлама ведут при 90-95 С. о

Повыше н ие темпе ратуры выше 95 С практически не влияет на степень абескремнивания, а понижение ее ниже о

90 С уменьшает степень обескремнивания, учитывая влияние температуры на диффузионные процессы. Обескремнивание нефелинавого шлама во второй стадии ведут при Ж:Т = (8 — 9): 1.

Повышение отношения Ж:Т выше 9, приводит к увеличению поташа в жидкой фазе, что соответственно увеличивает

2 степень обескремнивания шлама и малярное отношение СаО:SiO становит— ся больше 3 и шихта получается не кондиционной.

Способ осуществляют следующим

ЗО образам

П р им е р 1. 76,2 гнефелинового шлама обрабатывают 200 мл поташного раствора, имеющего концентрацию К СО 175 г/л, при

Ж:Т = 3:1 и 115 С в течение 2,5 ч

35 в реакторе, снабженном мешалкой (удельный вес раствора 1, 14 г/см ) .

Полученную пульпу фильтруют и осадок промывают.

Фильтрат (102 мл) имеет следую40 щий химический состав, г/л:

О

Осадок (85, 07 r сухого) имеет следующий химиче ский состав, 7:

Si0 27,17," А1 0з 2,7; е Оз 2,46;

СаО 51,88; R<0 1,52; п.п.п. 12,02; прочие 2,2.

Затем 43 r осадка, полученного после каустификации поташного раст— вара, обрабатывают 282 мл поташного раствора, имеющеro концентрацию

К СОд 500 г/л, при Ж:Т = 9:1 и 95 С в течение 1,5 ч в реакторе, снабженном мешалкой (удельный вес раствора 1,37 г/см ). Полученную пуль3 пу фильтруют и осадок промывают.

Фильтрат (210 мл) имеет следующий химический состав, г/л:

1212998

К О„,„„56,4, К О« уз 282,3; SiOq

Осадок (45 г сухого) имеет следующий химический состав, 7:

SiO 18,67; А1 О 2,29, Ге„Оз 2,34;

СаО 49,55; R O 1,45; п.п.п. 23,31; прочие 2,32, и молярное отношение

CaO: SiO = 2,81.

П риме р 2. 695 гнефелинового шлама обрабатывают 150 мл поташногo раствора, имеющего KOHIJpHT рацию К СО 175 г/л при Ж:Т -- 2,5:1 и 110 С в течение 3,0 ч в реакторе, снабженном мешалкой (удельный вес раствора 1,14 г/см ). Полученную пульпу фильтруют и осадок промывают.

Фильтрат (70 мл) имеет следующий химический состав, г/л: К О< а 103,2

К Окорб 16,1; SiOy 0,5.

Осадок (76,3 сухого) имеет следующий химический состав, 7:

810 27,52; Л1 Оз 2,43; FegOg 2,50;

СаО 52 54, RqO 1,54, и п п. 10 9; прочие 2,45.

Затем 34 г .осадка, полученного после каустификации поташного раствора, обрабатывают 200 мл поташного раствора, имеющего концент— рацию К СО 500 г/л, при Ж:Т = 8:1 о и 90 C в течение 2 ч в реакторе, снабженном мешалкой (удельный вес раствора 1,32 л /см ) . Полученную пул лу фильтруют.и осадок промывают.

Фильтрат (1,45 мл) имеет следующим химический состав, г/л: Ct 0I 1

Si0 15,8.

Осадок (36,3 г сухого) имеет следующий химический состав, 7.:

SiOg17,83, Л1 0„2,86; FeqOp 2,32;

СаО 49,87; Rq0 1,43, п.п.п. 23,95 ; прочие 2, 2 7, и «<оля рн ое отношение

Ca0: БзОъ= 2,93.

Пример 3. 76 r нефелинового шлама обрабатывают 200 мл поташного раствора, имеющего концентрацгпо

К СО 185 г/л, при Ж:Т = 3:1 и 115 С в течение 3,0 ч в реакторе, снабженном мешалкой (удельный вес раствора

1,145 г/см ) . Полученную пульпу з фильтруют и осадок промывают.

Фильтрат (98 мл) имеет следующий химический состав, г/л: К О„ „,-,103 92

К О«ар 18,7; SiOg 0,47.

Осадок (85,15 r сухого) имеет следующий химический состав„ X:

SiOg26,86; А1 0 2,37; Ре. 0:, 2,54;

СаО 51,28; R O 1,5, п.п.п. 13,14, прочие 2,39.

Затем 30 г осадка, полученного после каустификации поташного растz:îðà, обрабатывают 200 мл поташного раствора, имеющего концентрацию

К СОз 450 г/л, при Ж:Т = 9:1 и

95 Г в течение 2 ч в реакторе, снабженном мешалкой (удельный вес растд вора 1,36 г/см з) . Полученную пульп-у фильтруют и осадок промывают.

1

<Рильтрат (150 мл) имеет следующий химический состав, г/л: К О<,„,г

55,75, К10<<<<рр 284,6; SiO 14,66.

Осадок (32 r сухого) имеет сле— дующий химический состав, г/л:

S 0 17.,82, Л1 Оз 2,3; Fe<0 2,35, СаО 49,,87 ; R<0 1,42; п.п.п. 23,84; прочие 2,27, и молярное отношение

CaC):SiO<= 2,996.

20

Предлагаемый способ переработки нефелинового шлама с получением едкого калия и однокомпонентной портландцементной шихты экономичен и по сравнению с известным удешевляет процесс переработки и связанные с этим материальные расходы ь-- и упрощает процесс каустификации поташного раствора за сче т сокращения аппаратурного оформления, что приводит и к удешевлению процесса.

Кроме того, для каустификации поташного раствора используют доступное и дешевое сырье — отход производства, нефелиновый шлам вместо СаО, чем с.оздается безотходное производство. Причем отключаются

УЗ! тепловые расходы, идущие на обжиг известняка и получение СаО, соответственно сокращая аппаратурное оформле4 ние и удешевляя процесс, исключается расход природного сырья — кальциевого карбоната. При этом, способ экономичен, так как снижается себе10 стоимость 1 т едкого калия, легче протекает процесс гидрохимической обработки нефелинового шлама с получением однокомпонентной портланддементчой сырьевой смеси, обеспечиваетг.ÿ возможность получения каустической

55 щелочи — едкого калия при комплексной переработке щелочных алюмосиликатов, обеспечивается возможность использования получаемого едкого калия

Составитель А. Кулабухова

РедактоР И.Де Рбак ТехРед Т.Дубинцак Корректор Л.Пилипенко

Тираж б40 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 722/34

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 12 ) 2998 8 для органиэации нроиэводства бесхлор и т.д., используя при этом имеющийного .калийного удобрения (калиевого ся в нефелиновом шламе диоксид силиката), калиевого жидкого стекла кремния.