Способ комплексной переработки серпентинита

 

Использование: в электротехнической, металлургической, резинотехнической, огнеупорной отраслях народного хозяйства. Сущность изобретения: серпентинит разлагают серной кислотой концентрации 20-50 мас.%. На первой стадии получают осадок аморфного кремнезема и неразложившихся магнитных минералов хромита и магнетита, а также фильтрат. Осадок подвергают электромагнитной сепарации с выделением концентрата магнетита и хромита, а также двуокиси кремния. Фильтрат нейтрализуют до pH 7 - 8,5, при этом из него осаждаются гидроокислы металлов хром-никель-железистого состава. Из оставшегося фильтрата методом карбонизации получают карбонат магния, который прокаливанием переводят в окись магния. Из конечного раствора выпариванием получают сульфат натрия (тенардит). 3 ил., 2 табл.

Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья и предназначено для комплексного использования серпентинита и отвалов на асбестовых и хромитовых месторождениях, т.е. для утилизации отходов производства горнорудной промышленности.

Наиболее близким по технологическому решению является комплексный способ переработки серпентинитов смесью соляной и азотной кислот. Диоксид кремния после кислотного разложения серпентинита экстрагируют горячим раствором едкого натра и с помощью NH₄Cl и HCl осаждают в виде аморфного кремнезема (двуокиси кремния). Из полученного фильтрата с помощью доломита, извести и аммиака осаждают магний в виде Mg(OH)₂, который разлагают до окиси магния.

Известный способ имеет следующие недостатки. Необходимость работы со смесью азотной и соляной кислот экологически вредными веществами. Последующая экстракция кремнезема едкой щелочью и осаждение геля кремнекислоты соляной кислотой и хлористым аммонием повышает себестоимость готовой продукции. Выделение окиси магния также связано с многостадийностью процесса.

Задачей изобретения является безотходная переработка и полная утилизация серпентинита (создание комплексной безотходной смеси) и их отвалов на горнодобывающих предприятиях с целью получения из них следующих продуктов: аморфного кремнезема, магнетита и хромита, гидроокисного хром-никель-железистого концентрата, окиси магния (жженого периклаза) и сульфата натрия (тенардита).

Сущность предлагаемого комплексного способа переработки серпентинитов заключается в следующем.

Серпентинит разлагают серной кислотой оптимальной концентрации 20 50% На первой стадии получают осадок аморфного кремнезема двуокиси кремния и неразложившихся магнитных минералов (хромита и магнетита). Эту смесь подвергают электромагнитной сепарации с выделением концентрата магнетита и хромита и чистой двуокиси кремния. Полученный фильтрат нейтрализуют до pH 7 - 8,5, при этом из него осаждаются гидроокислы металлов хром-никель-железистого состава. Из оставшегося фильтрата методом карбонизации получают карбонат магния, который прокаливанием переводят в окись магния. Из конечного раствора выпариванием получают сульфат натрия (тенардит).

Осуществляемые в предлагаемой последовательности вышеизложенные приемы позволяют провести безотходную переработку и полную утилизацию серпентинита и его отвалов на асбестовых и хромитовых месторождениях.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема переработки серпентинитов предложенным способом. В табл. 1 представлены результаты химического и спектрального анализа исходных проб и готовых продуктов; на фиг. 2 и 3 - кривые разложения серпентинита серной кислотой.

Пример. 0,5 кг серпентинита (фракция 0,074 мм), исходный состав которого приведен в табл. 1, помещают в термостойкую колбу и по порциям приливают 500 750 мм 20% серную кислоту (реакция разложения серпентинитов серной кислотой является экзотермической и поэтому во избежание местных перегревов кислоту добавляют небольшими порциями) и при механическом перемешивании разлагают породу в течение 2 3 ч.

В результате образуется осадок диоксида кремния, который отфильтровывают и промывают водой, после чего его подвергают электромагнитной сепарации с целью отделения неразлагаемых серной кислотой хромитов, магнетитов и др. Состав аморфного кремнезема после электромагнитной сепарации приведен в табл. 1, колонка 2 3.

Фильтрат, содержащий растворимые сернокислые соли, подвергают дальнейшей обработке с целью получения железо-хром-никелевого концентрата, периклаза и тенардита. Для этого с помощью едкого натра доводят значение pH в растворе до значения 7 8,5 и осаждают гидроокислы металлов, в первую очередь железа, хрома и никеля. Осадок гидроокисей фильтрацией отделяют от раствора, тщательно промывают, осадок прокаливают. Результаты анализа хром-никель-железистого концентрата приведены в табл. 1, колонка 6.

Раствор, содержащий сульфаты магния и натрия, карбонизируют с помощью газообразного углекислого газа или карбоната натрия. Выпавший в осадок гидрокарбонат магния отфильтровывают и тщательно промывают, а затем высушивают и для перевода его в окисную форму подвергают термическому разложению при температуре 700 900^oC. Состав полученного периклаза приведен в табл. 1, колонка 4, плавленного периклаза (при температуре 1900 2100^oC), колонка 5.

Фильтрат, содержащий сернокислый натрий, упаривают, возвращая конденсат паров воды в голову процесса, а образовавшийся порошкообразный сернокислый натрий (тенардит) высушивают при температуре 105 110^oC. Результаты анализа тенардита приведены в табл. 1, колонка 7.

О качестве основных готовых продуктов безотходной переработки серпентинитов (диоксида кремния и оксида магния) свидетельствует тот факт, что по многим технологическим параметрам они превосходят данные ГОСТа (табл. 2).

Количество получаемых продуктов с помощью предлагаемой технологии из тонны серпентинита составляет: аморфного кремнезема от 350 400 кг, периклаза до 400 кг, рудного концентрата от 80 до 100 кг, что соответствует в эквиваленте содержанию этих компонентов в исходной породе.

Данный способ позволяет производить утилизацию отходов горнодобывающих предприятий, технологически прост, дает возможность получать высокочистые продукты (кремнезем, периклаз, рудный концентрат, тенардит) из отвалов и хвостов производства сырья уже добытого и ухудшающего экологическую обстановку. В настоящее время такие отвалы только на месторождениях Сибири и Урала достигают многих сотен миллионов тонн. Использование данного способа делает производство безотходным и, следовательно, экологически чистым, так как отобранные реактивы полностью реализуются, а образующаяся в процессе вода (компонент серпентинита) возвращается в технологическую цепь.

Продукты переработки серпентинитов предлагаемым способом (аморфный кремнезем, периклаз, рудный концентрат, тенардит) широко применяются в металлургической, огнеупорной, стекольной, химической, электротехнической, строительной и других отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.

Формула изобретения

Способ комплексной переработки серпентинита, включающий разложение его минеральной кислотой с последующим выделением оксидов магния и кремния, отличающийся тем, что разложение осуществляют 20 50%-ной серной кислотой, образующийся осадок диоксида кремния и неразложившихся магнитных минералов подвергают электромагнитной сепарации для разделения диоксида кремния и хромомагнетитового концентрата, фильтрат после отделения осадка нейтрализуют до pН 7 8,5 с осаждением из него гидроксидов хрома, никеля и железа, оставшийся после отделения осадка фильтрат карбонизуют с выделением осадка карбоната магния, который прокаливают с получением оксида магния, и оставшийся после отделения осадка карбоната магния фильтрат выпаривают с выделением сульфата натрия.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5