Способ комплексной переработки апатитонефелиновых руд
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (111
А1
СИ) 4 С 05 В 11/06
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н двтоеСномм Свидетельствм
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3924640/31-26 (22) 08.07.85 (46) 07 ° 10.88. Бюп. Ф 37 (.71) Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского филиала им. С.М.Кирова АН СССР (72) В.И.Захаров, В.Т.Калинников, П.Н.Якимов, В.А.Матвеев, А.М.Макаров, С.И.Матвеенко, Н.Я.Васильева, А.И.Алексеев, P.À.Ãðèãîðüåâà и Б.С.Лисюк (53) 631.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
11 823369, кл. С 05 В 11/06, 1979. (54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
АПАТИТОНЕФЕЛИНОВЫХ РУД (57) Изобретение относится к технологии производства минеральных удобрений иэ апатитонефелиновых руд путем их комплексной переработки. Целью изобретения является упрощение процесса, снижение энергозатрат и расхода азотной кислоты. Способ осуществляют разложением апатитонефелиновых руд азотной кислотой, отделением фильтрацией нерастворимого остатка, упариванием полученных растворов, термической обработкой образовавшейся смеси аэотнокислых солей о при 800-950 С, выщелачиванием алюминия и переработкой фосфорсодержащего остатка в присутствии поташа с получением фосфорно-калийного удобрения. В предлагаемом способе стадию разложения исходной руды осуществляют равномерным дозированием в течение 1-4 ч руды в стехиометрическое количество 20-56Х-ной азотной кислоо ты с температурой 50-110 С, в которую предварительно вводят затравку из аморфного кремнезема, причем в качестве затравки используют нерастворимый остаток от разложения руды в количестве 10-40 мас.X. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.
1428746
Изобретение относится к технологии производства минеральных удобрений и касается способа получения удобрений из апатитонефелиновых руд.
Цель изобретения — упрощение процесса, снижение энергетических затрат и расхода азотной кислоты.
Пример 1. Измельченную до содержания частиц крупностью 1,0 мм 10 менее 5Х бедную апатитонефелиновую руду (1 кг), содержащую, мас. : Р О
5, Na<0 8; К .О 3,8; А1 О„ 15; СаО
9,78, NgO 2,2; TiO 3, Ге Оз 8, БЫ
38,5; прочие и влага 6,72, равномерно загружают в течение 4 ч в 3,0 л ,30 .-ной азотной кислоты, нагретой до 90 С. После окончания загрузки пульпу дополнительно перемешивают в течение 30 мин и фильтруют. Скорость фильтрования составляет 1100 л/м2 ° ч.
Влажность осадка после промывки его водой 51,1 Состав осадка (в пересчете на сухой продукт), мас. : Р О (0,01; Иа О 2 5; К О 1,5, AlzO> 3 6; 25
СаО 5,3, MgO 3,6, TiO 4,6 . Ге Оз 10,5;
SiO 63,1, прочие 5,3. Извлечение в раствор составляет, .: Р О 5- 100;
Na<0 81,0;К О 76,0, А10 85,30, СаО
Минералогический анализ остатка показывает практически полное отсутствие в нем апатита и нефелина. Остаточное количество А1 0,, Na Î, К О содержится в остатке в виде полевых шпатов., Раствор упаривают до плава, который подвергают термической обработке при 900 С. Получают 360 г алюминатного спека, имеющего следующий состав (в пересчете на сухое вещест-вом), мас. .: P О 13,87", Иа 0 18,0;
К О 8,0, А1 0 35,54, СаО 18,2 ГедО
4,42, N 1,4, прочие 0,53. Спек растворяют в 1 л раствора,. содержащего, 40 г/л Na О каустического и 30 г/л
Na 32,5; Na О 2,8; К О 0,75; А1 Оз 7,0; СаО 43,67; Fe>O> 10,6; прочие 2,68. . В алюминатный раствор, состав которого, г/л: А1 0> 58,7; Na О 65,3, К20 13,851 Р О 0,63, SiO< 0,1, вместе с промывной водой вводят 2 г СаО для очистки от Р О и Si0 . Осадок содержащий Р О, смешивают с фосфорсодержащим шламом от выщелачивания спека. Очищенный алюминатный раствор делят на две равные части, одну из которых карбонизируют (путем пропуса кания углекислого газа) и вьщеляют 89,4 г гидроксида алюминия, который отделяют от раствора, содержащего соду и поташ. Гидроксид используют в качестве готового продукта или прокаливают с получением металлургического глинозема, содержащего.à 0,02Х $ 0 и Ге О 0,01Х. Содопоташный раствор упаривают и обычными приемами вьщеляют из него соду и поташ. Другую часть алюминатного раствора подвергают частичной карбонизации с последующим перемешиванием в течение 6 ч. Выделившийся при этом гидроксид алюминия (75 r) отделяют от раствора содержащего каустическую и карбонатную соду, который в свою очередь, используют при выщелачивании алюминат ного спека. Фосфорсодержащий продукт (150 r), в котором содержится Р 05. (48,75 r), смешивают с поташом (39,64 r) и прокаливают. Получают 172 r фосфорно-калиевого удобрения, содержащего 28,34Х Р О5 и 15,7 . К О. Зависимость содержания цитратнорастворимой формы P О в удобрении от температуры прокаливания приведена в таблице. Количество Содержание цитратнорастворимой формы P О Температура прокали о вания, С цитратнорастворимой формы от общего содержания, 900 91,0 25,79 27,77 1000 98,0 Как видно из таблицы, степень перехода Р О в усвояемую растениями форму уже при температуре спекания 900 С составляет 91 . Прокаливание при температуре 1000 С позволяет перевести практически весь фосфор в цитратнорастворимую форму. Пример 2. Проводят кислоФное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1. В исходную кисло50 14287 ту вводят затравку аморфного кремнезема, в качестве которой используют часть (125 г) кремнистого остатка от разложения предыдущей навески руды. Количество затравки должно со.5 ставлять 10-40Х от массы получаемого при разложении руды остатка. При расходе затравки менее 10Х действие ее становится незначительным. Повьппе- 10 ние расхода затравки более 40 ухудшает фильтруемость пульпы за счет возрастания общего содержания твердого в пульпе. Как установлено исследованиями, оптимальный расход затрав- 15 ки составляет 20-25 . В качестве затравки можно использовать как часть твердого остатка после отделения его от раствора азотнокислых солей, так и часть пульпы. Скорость фильтрования пульпы, полученной в этих условиях, составляет 1850 л/(м ° ч), чтр в 1,5 раза вьппе скорости фильтрования пульпы, полученной беэ введения затравки. 25 П р и м е. р 3. Проводят разложение 0,5 кг руды азотной кислотой по примеру 1. Затем в полученную пульпу равномерно в течение 3 ч одЪ новременно подают 1,5 л подогретой о до 90. С азотной кислоты и О, 5 кг руды. Пульпу фильтруют. Скорость фильтрования составляет 1400 л/(м .ч), влажность осадка 50,5 . Осуществление процесса по данно35 му примеру подтверждает возможность непрерывного разложения руды., Пример 4. Проводят разложение руды по примеру 2. Используемую кислоту нагревают до 50 С. Скорость фильтрования пульпы, полученной в этих условиях, снижается до 450 л/(м ч). Влажность осадка составляет 57 . Пример 5. Проводят разложе.ние руды по примеру 2. Используемую о кислоту нагревают до 110 С. Скорость фильтрования составляет 2000 л/(м .ч). Влажность остатка 48,5Х. Как видно из данного примера, новьппение температуры до 110 С нес-. колько ухудшает фильтрацию. Однако дальнейшее повышение температуры нецелесообразно ввиду сложности коррозионной защиты аппаратуры и возможных потерь азотной кислоты. Пример 6. Проводят разложение руды по примеру 2 ° Время загрузки снижают до 1 ч. Скоррсть фильтро46 4 вания составляет 550 л/м .ч). Наблюдается частичная желатинизация пульпы. Влажность остатка 62 . Пример 7. Проводят разложение руды по примеру 2. Для разложения используют 20 -ную азотную кислоту. Скорость фильтрования пульпы составляет 950 л/(м ч), влажность остатка 55,5 . Пример 8. Проводят разложение руды по примеру 2. Для разложения используют 56Х-ную азотную кислоту. Полученная густая пульпа плохо фильтруется вследствие кристаллизации солей ввиду высокой концентрации растворов, поэтому перед фильтрованием в пульпу вводят воду в количестве, необходимом для разбавления исходной кислоты до 40 -ной концентрации. Скорость фильтрования в этом случае составляет 1600 л/(м ч), влажность твердого остатка 49,5 . Hp и м е р 9. Полученный при кислотном разложении руды раствор азотнокислых солей упаривают до плава и подвергают термической обработке при температуре 800 С. Получают 368 г спека, содержащего, : Р О 13,56 Na О 17,61, К О ?,83; AIz0 34,7?; СаО 17,80 Fez03 4,32; N 3,53, прочие 0,52 ° Степень удаления нитратного азота в газовую фазу 94,5Х. Пример .10. Осуществляют термическую обработку азотнокислых солей при 950 С. Получают 358 г спека, содержащего, : Р О 14,01; Na О 18 18, К<0 8,08 А1 0 35,90 СаО 18,38; Fe 0 4,46, N 0 45 прочие 0,54. Степень удаления нитратного азота в газовую фазу 99,3 .. Пример 11. Хвосты апатитовой флотации (1 кг), имеющие состав, мас.Х: Р Оэ- 3,74;" Na>0 10,05; К О 6,24; .1 0 20,7; СаО 7,4; SiOz 37,32 прочие и влага 6,45, разлагают по примеру 2. Концентрация используемой кислоты 35 .. Полученная пульпа фильтруется со скоростью 1800 л/(м ч), влажность промытого водой осадка 48 . Азотнокислые растворы перерабатываются по примеру 1 ° Фосфорсодержащий шпам (100 г), в котором содержится Р О (25 г), смешивают с поташом (65 г) и прокаливают при 1000 С ° Получают 145,6 г фосфорно-калиевого удобрения, содержащего 17,2Х Р Î и 31,4Х К О. 5 14287 Для получения отношения Р О,:К О в фосфорно-калиевом удобрении, равного 1:1, в спекаемую смесь можно подшихтовать фосфорсодержащий продукт от переработки бедной руды (пример 1). П р и и е р 12. Проводят кислотное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1. В исходную кислоту вводят затравку аморфного кремне- 10 эема, в качестве которой используют 10Х (61,0 г) от массы кремнеэемсодержащего остатка от разложения пре-. дыдущей навески руды. Скорость фильтрования пульпы, полученной в этих условиях, составляет, 1500 л/(м,ч) 1 влажность промытого водой осадка . 50,6Х. Пример 13. Проводят кислотное разложение апатитонефелиновой: 20 руды по примеру 1. В исходную кислоту вводят 40% (244,0 r) кремнеземсодержащего остатка от разложения руды. Скорость фильтрования полученной пульпы составляет 1350.л/(м .ч), влажность осадка 50,8%. Пример 14. Проводят кислот ное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1. В исходную кисль ту вводят 25Х (152,5 г) кремнеземсо " 30 держащего остатка от разложения рудЫ1 ° Скорость фильтрования пульпы состав ляет 1850 л/(м ч), .влажность осадка> 50, 1%. Как видно из приведенных примероЩ 3g. введение в исходную кислоту эатравкй аморфного кремнезема, в качестве которой используется 10-40% от массы кремнеземсодержащего остатка от разложения руды, приводит к существенно- 40 му увеличению скорости фильтрования получаемых пульп и снижению влажности осадков. Оптимальный расход затравки составляет 20-25%. При расходе затравки менее 10Х действие ее сказ ывается неэ начительно. Повьппение расхода затравки более 46Х приводит к снижению показателей фильтруемости. 46 б 110 С происходит кипение растворов кислоты. Время ведения процесса 1-4 ч. Минимальная продолжительность равномерной загрузки (1 ч), при которой не наблюдается желатинизация пульп, может быть принята только при наличии в исходной кислоте затравки кремнезема. Без затравки пульпа желатинизируется.При длительности процесса более 4 ч процесс может осуществляться без внедрения затравки кремнезема, но при этом он значительно удлиняется. Количество затравки активного (аморфного) кремнезема составляет 10-40% (оптимальное 20-25%) . Прием позволяет проводить процесс при минимальной его продолжительности, а также обеспечивает получение более крупных частиц кремнезема. Минимальный расход затравки 10%, так как ниже этого предела влияние затравки оказывается незначительно. При расходе затравки, выше 40% значительно ухудшается фильтруемость и отмывка осадка вследствие большого содержания твердого в пульпе. Температура термообработки 800950 С определяется скоростями денитрации спека и алюминатообразования, которые являются взаимосвязанными величинами. Скорость денитрации (разложение нитратов натрия и калия) практически равна скорости алюминатообразования. Как видно из примера 9, уже о при 800 С в газовую фазу отгоняют 94,5Х азота. Эта величина является минимальной для технологии, поэтому снижение температуры нецелесообразно. о При 950 С степень денитрации составляет 99,3Х, т.е. процесс алюминатообразования протекает практически полностью. Повышение температуры лишь незначительно увеличивает этот показатель, но связано с лишним расходом энергии. В способе применяют 20-56Х-ную кислоту. При концентрации ниже 20% резко ухудшается фильтруемость пульп вследствие частичной ее желатиниэации, 56% — верхний предел концентрации вьптускаемой промышностью кислоты. о При температуре ниже 50 С наблюдается желатинизация пульпы, вьппе Ликвидация стадии сушки позволяет сэкономить 70-90 кг мазута при переработке 1 т сырья. Предлагаемые режимы разложения руды позволяют упростить процесс и осуществить одностадийное разложение с получением Фильтруемых остатков. Предлагаемый способ обеспечивает снижение расхода азотной кислоты,,так как разложение сырья ведется при 1428746 еработки акций 1. Способ комплексной пер апатитонефелиновых руд, включ разложение их азотной кислот деление фильтрацией нерастворимого Составитель P.Ãåðàñèìîâ Техред М.Дидык Корректор M.Васильева Редактор В.Петраш Заказ 5096/27 Тираж 425 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 1 13035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 стехиометрически необходимом количестве HNO>. В известном способе разложение ведется в две стадии. На первой стадии сырье обрабатывают азотной кислотой при расходе ее 125 от .5 стехиометрии на щелочные элементы. Затем масса сушится. При этом избыточная кислота отгоняется в виде разбавленного раствора, который сложно испольэовать. На второй стадии высушенный продукт вторично обрабатывается азотной кислотой при расходе ее 105% от стехиометрии на А1 0з+ Fe O>, Как показывают приведенные приме-. ры, предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает сокращение стадийности процесса, позволяет получать хорошо фильтруемые нерастворимые остатки без промежуточной ста- дии — сушки продуктов разложения. Устранение операции сушки упрощает .аппаратурное оформление процесса и . снижает энергетические затраты. Формула из обретения остатка, упаривание полученных растворов, термическую обработку образовавшейся смеси азотнокислых солей и выщелачивание алюминия, переработку фосфорсодержащего остатка с получением удобрения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса, снижения энергетических затрат и расхода азотной кислоты, разложение осуществляют равномерным дозированием руды в стехиометрическое количество 20-56 .-ной азотной кислоты с температурой 50-110 С, причем в кислоту предварительно вводят в качестве затравки аморфный кремнезем, а термическую обработку смеси азотнокислых солей ведут при 800-950 С. 2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве затравки используют нерастворимый остаток от разложения апатитонефелиновых руд в количестве 10-40 мас.X. 3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю шийся тем, что равномерное дозирование руды в кислоту осуществляют .в течение 1-4 ч. 4. Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю шийся тем, что фосфорсодержащий остаток прокаливают в присутствии поташа.
