Плав для разложения карбонатов щелочно-земельных металлов

 

Изобретение относится к химии и технологии неорганических веществ, преимущественно к разложению карбонатов и может быть использовано в химической и горкоме таллургическои промышленности Цельно изобретения является удешевление процесса разложения карбонатного сырья и созда ние безотходной технологии Плав длк разложения карбонатов щелочно-земельных металлов включает нитраты щелочных металлов и нитрат аммония при следующем соотношении компонентов, мас.%: нитрат аммония 40-50, нитрат калия (натрия) остальное . Использование плава данного состава позволяет в 14-20 раз снизить затраты на проведение процесса разложения карбонатов, в также создать безотходную технологию. 1 табл

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 01 0 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.О (21) 4496266/26 (22) 21.10.88 (46) 23.05.91. Бюл. М 19 (71) Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт гидрометаллургии цветных металлов

"Гидроцветмет" (72) Ю.А. Маценко, Ю.В. Шевцов, Ю.Д, Каминский и Е.П. Макаров (53) 661.831(088.8) (56) Авторское свидетельство ЧССР

1Ф 239294, кл. С 01 О 9/00, 1986. (54) ПЛАВ ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ КАРБОНАТОВ ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ (57) Изобретение относится к химии и технологии неорганических веществ, преимущеИзобретение относится к химии и технологии неорганических веществ, преимущественно к разложению карбонатов, и может быть использовано в химической и горнометаллургической промышленности, например, при переработке минерального сырья, содержащего в качестве вредной примеси карбонаты щелочно-земельных металлов. К такому сырью относятся шеелитовые, флюоритовые, апатитовые и другие руды, а также промпродукты обогащения . этих руд. Близость свойств иэ-за наличия общего катиона — кальция, не позволяет эффективно применять при обогащении такого сырья традиционные методы и требует использования химических методов для селективного удаления карбонатов.

Целью изобретения является удешевлеwe процесса разложения и создание возможности осуществления беэотходной технологии.

„„SU„„1650584 Al ственно к разложению карбонатов и может быть использовано в химической и горнометаллургической промышленности. целью изобретения является удешевление процесса разложения карбонатного сырья и создание безотходной технологии. Плав для разложения карбонатов щелочно-земельных металлов включает нитраты щелочных металлов и нитрат аммония при следующем соотношении компонентов, мас.7;: нитрат аммония 40 — 50, нитрат калия (натрия) остальное. Использование плава данного состава позволяет в 14 — 20 раз снизить затраты на проведение процесса разложения карбонатов, в также создать безотходную технологию. 1 табл.

Конкретные примеры осуществления способа.

Пример 1 (по прототипу). Смесь нитратов калия и натрия (см, — àáëèöó) в количестве 440 r расплавляли при температуре

250 С в реакторе с мешалкой. К смеси добавляли. 294 г бихромата калия, растворяли его и порциями вводили навеску карбоната кальция в количестве, эквивалентном количеству бихромата калия (100 г) смесь при перемешивании нагревали до 350 С и выдерживали до прекращения выделения газов иэ расплава (30 мин). После окончания процесса разложения расплав охлаждали. Расплав закристаллиэовался при температуре 220 С.

Затвердевший расплав извлекали из реактора, измельчали, растворяли в воде. В растворе выпадал осадок хромата кальция.

Регенерация бихромата калия из хромата кальция беэ использования дополнительных реагентов невозможна.

r.-Л

Q"

Щ

C) (л

QQ ф..

) Ъ

1()! !) ) 84

3 г\

П р м е р 2, Навески до";îìèòà массой па 300 г разлагали В плавах нитратов щелочных метаглав и аммония (см, табл., примеры

2-8) при температуре ?70O".. Стехиометрический pacxoä нитрата аммония составил

480 г, ег-о дол)а В нитратнам плаве изменяли

От 35 да . - 5 Г (мас. ). Па ходу процесса улавливали газообразные продукты реакции, г)литег)ьность процесса разпа>кения састаВила 30 — 40 мин, l!Осле слиВания В изложницу Koileччых плаваВ фикcèpÎBaëè температуры их окон;ательнога затвердеВания. ))зриенявы::иеся в ".ависимасти ат соСТаВОВ ат 135 да 210 С, КОНЕс)НЫЕ ПпаВЫ

)1ОЛ )-!ОСТЬЮ Pracl BQPRËÈCÜ В ВОДЕ, К г )ОЛУЧЕНн.- .) рас! Варам добавляли растворы из с! с9

Т=";с))! ГззаулаВПИвания И ПрОВОдИЛИ .;r КДЕ! I!ïe г с)РООНВТНОГО КЕКа Па ВЫХОДУ в ;Ори-!наfo карбанaTIroro кека определяли степень регенерации реагентов, которая састс! Вг; .а 88 — 92 ",)>. Стоимость компонентов исходи:ru плава, израсходованных на газла>;е.)ие 300 г доломита, составила от 0,12 до 0,23 pi 6), (сри. акт экспериментальной пpаaерки).

Пример 3. Ппав, содержащий 407

1 )Н )И0,"„«О";,", )с! )0з и 307, NclN03 испольд Э Г К сп ГДЛГ! З Н г! !, . l Р Г) Г) Н а; а К с -. Ь Г )! l Л С! 3

К :,::." r)BT<;I;,,, 1;,ÍO-СОД :|ЛОГО ЗЬ)ШЭЛВ )НваНИС

ШЕЕЛ) -GBL,K Ха!;1:Е;Г I)QTOB, ГЕК СОСТ(fAÃ r;a

c!ee, и!а и 40 I.:,5/. з Виде р4алиблена.;.:.)

;e: В КОЛ ..;,rBOО,BKr Вва; Na!: З; )с

Р,, ;.Оса!r," ., „.;, „ г;„.„-! ЫИ В «)Ос.<П10 Дз лера,,"„"..-. 200 С. ;;:.-.сь перемешивали барОГГ)ажЕМ:;:Х ) гЫМ ВаэдуХарг), г)ВГОЕВапи ао . 0 С Выдер>кив::л., втечение 30мN! Ваообраз.-.ь)е продукты Отвадили В охла>кг;аеь)ь)й I

,зложницу, лее измельчали и растворяли

В Ваде. l,óëüïó атфильтравали, кек высушили, его вес составил 0,21 кг. Содержание в нем ценных Кар)панентов састаВила: )Й03

3,"i,., Mo ",,. Б раствор после удаления из нега кека добавили рacгвор карбоната ам-! с)ОНИЯ, ПОЛУЧЕННЫЙ ОтМЬ!ВКай КОНДЕНСатаРа

От )1радуктав Возгонки; I )Олученный карбанат кальция отфильтровывали, высушивали.

Его масса составила 0,53 кг, ro соответствует степени регенерации 88% °

Пример 4. Плав состаьа 50/ Мр-)4!")0з, 2>о;/, . !0з и 25; йа))0з использовали для разг)ажен и я карба ната кагl üÖNß, и рису TcTBv " OULfer0 В KO)l!ri IBC Be 64 / В UJeeRMTOBOM Прампродукте. Содержание в нем трехакиси вольфрама составляет 19О/. Промпрадукт в количества 1 кг г)одавапи порциями в плав, нагретый до 220"С В реакторе. Масса плава составила 2,1 кг, Смесь при перемешивании нагревали да 270 С В речение 40 мин. После прекращения газовыделения из расплава

его охлаждали да 180 С, разливали в металлическую изложницу, в которой расплав затвердевал, После измельчения плав выщелачивали водой, раствор Фипьтоовали, кек сушили. Масса кека составила 0,37 кг, содер>кание ЧЧОз 527;. B фильтрате присутствие вольфрама не обнаружено. Регенерацию нитрата аммония в этом опыте не осуществляли.

Известно, что нитраты щелочно-земельIIIIx металлов растворяются в расплавах нитратов щелочных металлов, а также алюминия с образованием низкотемпературных эвгектических смесей. Зти смеси жидкападвижны во всем температурном интервале разложения карбонатов нитратом аммония 1от 200 да 270"С). Возможное использование избытка нитрата аммония сверх стехиаметрически необходимо количества для разложения карбанатов с цель)а растсарения в этом избытке тугоппавких продуктов разложения — нитратов щелоч )а-земельных металлов, нецелесообразна вследствие развития самопроизвольного разложения избь!тка нитрата аммония при тe, r epary))e 270"С после завершения

;)азлажения карбонатов.

Этого не происходит в случае использования для растворения продуктов разложения плавов нитратов щелочных металлов,, сгайчивь х до температуры 380 — 400 С.

Соотношение компонентов в г)редлагаемам составе плава установлено и экспериментально подтверждено, исходя из условий получения в результате разложения карбонатов в этом плаве легкоплавкой жидкоподвижной эвтектической смеси из нитратов щелочных и щелочно-земельных металлов. Известно, что нитрат кальция образует эвтектику с нитратом натрия и нитратом калия при содержании первого 46ф, (мac.), При переходе от нитрата кальция к эквивалентному количеству нитрата аммония последнего в исходном плаве должно содержаться 45;ь, Понижение концентрации нитрата аммония в смеси с нитратами щелочных металлов ниже 40;ь приводит к повышению расхода нитратов калия и/или натрия, повышению температуры застывания плава, Превышение концентрации нитрата аммония свыше 50;ь также приводит к повышению температуры застывания плава после Окончания разложения карбонатов, Из ни-ратов щелочных металлов предпочтительнее использование нитрата калия, который образует более легкоплавкую эвтектическую смесь с нитратом кальция (t<>.--146 С), тогда как с нитратом натрия

1650584

Сте пеН реги ! нера цй ! реа а! ген-! Тов, ), 3! цессз, руб

i „0-2/

I /300 r

301,7

22,8

18,8

92

92

91

88

* СтехиометричеСкий расход по реакции;СЗМ9(СОз)2+4КН4МОз

Са(й Оз)2+Мц(й Оз)2+2(й Н4г2СОз

**Стехиометрический расход по реакции:СЗМ9(СОЩ+2К2Сг207

Са Cr04+IVIg Сг04+2 К2Сг04+2СО2

-., Цена компонентов по прейскуранту 05-01, руб/т:йайОз-164, КйОз-264, ИН4йОз-70, К2СР207-310. эвте«тическзя ci ec плави гся при ": 1 4

Однако, учитывая более низкую стоимость нитрата натрия, а также то обстоятельство. что нитраты калия и натрия образуют нв 1рерывный ряд твердых растворов с минумумом температуры плавления 222 С при б0 — 54ф, KNO3, оптимальным соотношением

ЯВЛЯЕТСЯ COCTBB ПЛЗВЗ С РЗВНЫМИ ВЕСОВЫМИ долями нитратов калия и натрия.

Соотношение между количеством плана и количеством перерабатываемого карбонат,.одержав1его материала определяется из стехиометрического соотношения между карбонатами и нитрзтом аммония и составляет 160 весовых частей нитрата аммония на 100 весовых час ей, например, кзрбоната кальция.

При использовании для разложения карбонатов нитрата аммония, рзстворенноГО В ПЛЗВЕ НИТРЗТОВ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТЗЛЛОБ, становится возможным осуществить регенерацию нитрата аммония с помощью газообразных продуктов разложения -- аммиака и углекислоты. Для регенерации нитрата аммония план после завершения процесса разложения карбонатов гранулируют, растворяют в воде, отфильтровывают твердые остатки и рерабатываемого материала, а в водный раствор кальция и калия и/или натрия охлажаенный до температуры ниже

70ЗС,вводят при перемешивании сконденсиИспользование плавов на основе нитратов

РО Е Э Н Н Ы Е 31; О, : К " Ы Р Я З Л g i P H q f ) P !+ З Т

В РЭСТВОРЕ ОЭ,"1ЫЗУЕТСЯ Кj> 1С1ЯЛЛ:.:i«", И ° a )СД док карбоната „=.Льция и регенерир атся

45 нитрат аммония. Кзрбона кальшля птделя ют оТ растВора нитрз1 Оэ г!i"„ ония1 и калия и/или натрия, последний уп,1р. ;лают,л в виде безводного плава при темпера1уре свыше 170 С после коррекции:-,c ñò:;Be rtO

5Q нитрату аммония Возврзшзю i н - eредел разложения. С;-опень perpee 1eqpv н.,гоз1.1 аммония по этой ".хем.;-.. - ";.,1с:: ."07, Нитрзты калия и/или .,Зтр:,::,; .х...-. расходуются, их потери Hp. пг..- гша о"

55 избежных техноло.-ических r -; .рь

Таким образам, способ r î нзобре-е .- 1 позволяет удешевить процесс разложе. .1я карбонзтов в 14 — 20 раз, э так: ° создать безотходную технологи,=., Форму,a изобр .. i,гля !!лаз для разложения карсонатоя щелочно-земельных металлов включающий нитраты щелочных металлов, о 1 л и «а ю щи и с я ТеМ. 4T0, с целью удешевления про.

30 цесса разложения и создания Возможностк осуществления безотходной технологии, плав дополнительно содержит нитрат аммония при следующем соотношении компс35 нентов, мас. А;

Н итра г амглон ля 40-50

H итрат ы цело« н ь! х металлов Остальное щелочных металлов для разложения доломита