Способ переработки бериллиевых концентратов, содержащих флюорит


 


Владельцы патента RU 2547366:

Акционерное общество "Ульбинский металлургический завод" (KZ)

Изобретение относится к способу переработки бериллиевых концентратов, содержащих флюорит, в частности к переработке бертрандит-фенакит-флюоритового концентрата, и может быть использовано при производстве гидроксида бериллия. По данному способу концентрат крупностью 45-85 мкм подвергается сульфатизации 93%-ной серной кислотой. При этом сначала проводят низкотемпературную сульфатизацию при температуре 130-170°C при перемешивании с серной кислотой, взятой в количестве 50-70% от необходимого количества. Далее ведут высокотемпературную сульфатизацию при 250-300°C при перемешивании с оставшейся частью серной кислоты. Техническим результатом является повышение эффективности процесса сульфатизации бериллиевых концентратов, содержащих флюорит, сокращение расхода реагентов и продолжительности процесса за счет исключения трудоемких операций истирания и зачистки оборудования при выбранных температурных режимах, крупности концентрата и соотношениях реагирующих компонентов. 1 з.п. ф-лы, 1 табл., 1 пр.

 

Изобретение относится к технологии переработки бериллиевых концентратов, содержащих флюорит, в частности переработке бертрандит-фенакит-флюоритового концентрата, и может быть использовано при производстве гидроксида бериллия.

Известен способ переработки бертрандит-фенакит-флюоритовых концентратов (Самойлов В.И., Экспериментальная разработка перспективных химических методов извлечения бериллия и лития из минерального сырья, Медиа-Альянс, 550 с., 2006 г.). Согласно данному способу переработка бертрандит-фенакит-флюоритовых концентратов включает стадию механоактивации концентратов путем измельчения его до крупности менее 0,045 мм (45 мкм), сульфатизацию активированного продукта 93%-ной серной кислотой при температуре 250-300°C и далее по известной технологии проводят водное выщелачивание просульфатизированного материала, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и осадок, осаждение гидроксида бериллия из раствора сульфата бериллия. При этом расход серной кислоты составляет 1,6 мл на один грамм концентрата (или 2,93 кг/кг), а извлечение бериллия в сульфатный раствор составляет 93,5-98,2%.

Недостатками способа являются:

- повышенный расход серной кислоты;

- низкое извлечение бериллия в сульфатный раствор и, как следствие, - в гидроксид бериллия;

- прогрессирующее зарастание рабочих поверхностей оборудования продуктами реакции в результате взаимодействия образующихся в процессе реакций сульфата кальция и воды с последующей цементацией.

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ извлечения бериллия из бериллиевых концентратов, содержащих флюорит, включающий низкотемпературную сульфатизацию измельченных до фракции -5 мкм концентратов 93%-ной серной кислотой с непрерывным растиранием реакционной массы при температуре 95-105°C, высокотемпературную сульфатизацию при температуре 250-300°C, водное выщелачивание просульфатизированного продукта, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, водную промывку кека от сульфата бериллия, разделение пульпы промывки на промывной раствор и отвальный кек. Причем расход серной кислоты на сульфатизацию составляет 1,6 мл на 1 г концентрата или 2,93 кг на кг (Пат. РФ №2351539, МПК C01F 3/00 (2006.01) опубл. 10.04.2009 г., Самойлов В.И. и др., патентообладатель - ОАО «ВНИИХТ»). По данному способу извлечение бериллия в сульфатный раствор составляет 99,5% масс.

Недостатками способа, взятого за прототип, являются:

- высокий расход 93%-ной серной кислоты, которая используется из расчета 1,6 мл на 1 г, (2,93 кг на 1 кг концентратов) - низкотемпературный режим сульфатизации (95÷105°C) приводит к образованию воды в жидкой фазе, разбавлению кислоты до концентраций, при которых снижается температура кипения раствора, увеличивается давление паров и происходят большие потери за счет испарения уже на высокотемпературной стадии (при снижении концентрации серной кислоты с 98,3% до 74% температура кипения снижается с 330°C до 167°C).

- использование концентрата с высокой степенью помола, большой удельной поверхностью и реакционной способностью приводит к увеличению скорости реакций, увеличению выделения количества теплоты в единицу времени, что при наличии свободной воды способствует цементации и как следствие - необходимости использования операции истирания реагирующих веществ и продуктов реакций;

- при низкотемпературной сульфатизации часть образовавшегося диоксида кремния, не вступившего в реакцию с фтористым водородом, выполняет роль катализатора твердения гипса.

Задачей настоящего изобретения является разработка эффективного и технологичного способа переработки бериллиевых концентратов, содержащих флюорит.

Техническим результатом заявляемого изобретения является сокращение расхода серной кислоты и исключение образования настылей на внутренних поверхностях оборудования при переработке бериллиевых концентратов, содержащих флюорит.

Сущность изобретения заключается в том, что в отличие от известного способа сульфатизации измельченного концентрата 93%-ной серной кислотой, включающего низкотемпературную сульфатизацию, высокотемпературную сульфатизацию при температуре 250-300°C, водное выщелачивание просульфатизированного продукта, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, водную промывку кека от сульфата бериллия, разделение пульпы промывки на промывной раствор и отвальный кек, по предлагаемому способу сульфатизации подвергается концентрат крупностью 45-85 мкм, низкотемпературную сульфатизацию проводят при температуре 130-170°C при перемешивании с серной кислотой, взятой в количестве 50-70% от необходимого, а высокотемпературную сульфатизацию проводят при перемешивании с оставшейся частью серной кислоты. Причем кислоты берется в количестве 1,55-1,80 кг на кг концентрата в зависимости от содержания флюорита в концентрате.

Поставленная задача решается за счет использования при низкотемпературной сульфатизации температуры выше температуры кипения воды и ниже температуры кипения кислоты. Это обеспечивает исключение образования воды в жидкой фазе, разбавления кислоты не происходит, ее потери из-за испарения при высокотемпературной сульфатизации снижаются. Выбранный для сульфатизации измельченный до крупности 45-85 мкм концентрат, обладая оптимальной удельной поверхностью и объемным весом, обеспечивает в совокупности с выбранной температурой и соотношением компонентов протекание реакции с необходимой скоростью и полнотой. Использование концентрата с такой крупностью, наряду с дробной подачей кислоты и перемешиванием, исключает возможность схватывания материала и зарастания оборудования продуктами реакции. Так как при низкотемпературной сульфатизации используется количество кислоты меньше стехиометрически необходимого, кислота нацело реагирует с частью концентрата (при этом половина и больше образующейся от общего количества воды испаряется). В результате на высокотемпературную сульфатизацию поступает частично вскрытый обезвоженный концентрат в виде сыпучих, пористых гранул. Это в свою очередь создает условия, при которых испарение кислоты и схватывание материала сводятся к минимуму.

ПРИМЕР ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Для реализации заявляемого способа навески бертрандит-фенакит-флюоритового концентрата подвергают двукратной сульфатизации 93%-ной серной кислотой из расчета 1,65 кг серной кислоты на 1 кг бертрандит-фенакит-флюоритового концентрата. Низкотемпературную сульфатизацию проводят в лабораторном барабанном смесителе со шнековой подачей при температуре 110, 130, 140, 150, 180°C с добавлением 93%-ной серной кислоты в объеме 0,36 л, 0,45 мл, 0,54 л, 0,63 л, 0,72 л, что составляет 40, 50, 60, 70, 80% от необходимого количества соответственно. Высокотемпературную сульфатизацию проводят в лабораторной вращающейся трубчатой печи при температуре 250-300°C с добавлением к частично просульфатизированному концентрату оставшейся части 93%-ной серной кислоты. Далее по известной технологии проводят водное выщелачивание просульфатизированного продукта, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, водную промывку кека от сульфата бериллия, разделение пульпы промывки на промывной раствор и отвальный кек.

В таблице приведены основные показатели технологических процессов по заявляемому способу и для сравнения - по способу-прототипу.

Таблица
№ п/п Способ реалиизации Низкотемп. сульфатизация Высокотемп. сульфатизация T=250÷300°C, Крупность концентрата, мкм Примечание
1 2 3 4 5 6
1 Заявляемый способ 1 кг концентрата + 0,36 л (40%)
93%-ной H2SO4
T=180°C
93%-ную H2SO4 0,54 л (60%) Менее 45 В печи наблюдается зарастание продуктом, расход кислоты увеличивается
2 Заявляемый способ 1 кг концентрата + 045 л (50%) 93%-ной H2SO4
T=150°C
93%-ную H2SO4 0,45 л (50%) 45-85 зарастание продуктом незначительное, расход кислоты 1,65 кг
3 Заявляемый способ 1 кг концентрата + 0,54 л (60%)
93%-ной H2SO4
T=140°C
93%-ную H2SO4 0,36 л (40%) 45-85 Зарастание продуктом не происходит, расход кислоты 1,65 кг
4 Заявляемый способ 1 кг концентрата 0,63 л (70%)
93%-ной H2SO4
T=130°C
93%-ную H2SO4 0,27 л (30%) 45-85 Зарастание продуктом не происходит, расход кислоты 1,65 кг
5 Заявляемый способ 1 кг концентрата 0,72 л (80%) 93%-ной H2SO4
T=110°C
93%-ную H2SO4 0,18 л (20%) Более 85 Снижение извлечения бериллия, расход кислоты 1,65 кг
6 Способ-прототип Т=95÷105°C T=250-300°C, Менее 5 Зарастание реторты печи, расход кислоты 2,93 кг
1 кг концентрата + 1,6 мл (100%) 93%-ной H2SO4

Из данных таблицы следует, что заявляемый способ в сравнении со способом-прототипом позволяет при выбранных температурных режимах, крупности концентрата и соотношениях реагирующих компонентов, эффективно проводить процесс сульфатизации бериллиевых концентратов, содержащих флюорит. При этом снижается удельный расход серной кислоты на 37-47%, исключено образование настылей на стенках оборудования, исключается операция истирания реагирующих веществ. При этом извлечение бериллия по прототипу и заявляемому способу остается на том же высоком уровне.

Таким образом, заявляемый способ в сравнении со способом-прототипом позволяет при выбранных температурных режимах, крупности концентрата и соотношениях реагирующих компонентов эффективно проводить процесс сульфатизации бериллиевых концентратов, содержащих флюорит, сократить расход реагентов и продолжительность процесса, исключить трудоемкие операции истирания и зачистки оборудования.

1. Способ переработки бериллиевых концентратов, содержащих флюорит, включающий низкотемпературную сульфатизацию измельченного концентрата 93%-ной серной кислотой, последующую высокотемпературную сульфатизацию 93%-ной серной кислотой при температуре 250-300°C, водное выщелачивание просульфатизированного продукта, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, водную промывку кека от сульфата бериллия, разделение пульпы промывки на промывной раствор и отвальный кек, отличающийся тем, что сульфатизации подвергают концентрат, измельченный до крупности 45-85 мкм, низкотемпературную сульфатизацию проводят при температуре 130-170°C и перемешивании с серной кислотой, взятой в количестве 50-70% от необходимого, высокотемпературную сульфатизацию проводят при перемешивании с оставшейся частью серной кислоты.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что расход 93%-ной серной кислоты составляет 1,55-1,80 кг на кг концентрата.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к способу совместной переработки бериллиевых концентратов. Согласно изобретению берилловый концентрат активируют путем его измельчения до получения рентгеноаморфного продукта с крупностью частиц менее 5 мкм, а бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат активируют путем добавления в него фторсодержащих соединений в количестве, обеспечивающем содержание фтора 10÷25 мас.%.

Изобретение относится к переработке бериллийсодержащих рудных концентратов до гидроксида бериллия. Способ включает активацию смеси, сульфатизацию активированной смеси серной кислотой, выщелачивание сульфатизированной смеси, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, осаждение гидроксида бериллия из раствора.

Изобретение относится к способу переработки сподуменсодержащих концентратов бериллия. .

Изобретение относится к области металлургии. .

Изобретение относится к переработке радиоактивных отходов, в частности уран-бериллиевых композиций с извлечением урана и радиационно безопасного бериллия, пригодного к применению в народном хозяйстве, а именно к способу получения бериллия из конденсата бериллия переработки уран-бериллиевой композиции.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способу извлечения бериллия из бериллсодержащего сподуменового концентрата. .
Изобретение относится к переработке литийсодержащего сырья, в частности к способу извлечения лития из минерального сырья. .
Изобретение относится к способу извлечения бериллия из минерального сырья. .
Изобретение относится к способам переработки урансодержащих композиций, а именно к переработке уран-бериллиевых композиций, содержащих 1-90 мас. .

Изобретение относится к способу совместной переработки бериллиевых концентратов. Согласно изобретению берилловый концентрат активируют путем его измельчения до получения рентгеноаморфного продукта с крупностью частиц менее 5 мкм, а бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат активируют путем добавления в него фторсодержащих соединений в количестве, обеспечивающем содержание фтора 10÷25 мас.%.

Изобретение относится к области гидрометаллургии благородных металлов, в частности к переработке золотосульфидного сырья, не содержащего органического углеродистого вещества.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки литиевых концентратов. Способ включает сульфатизацию концентрата серной кислотой, выщелачивание сульфатизированного концентрата, разделение пульпы выщелачивания на сульфатный раствор и нерастворимый кек.

Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки лепидолитовых и сподуменовых концентратов. Способ включает приготовление шихты из лепидолитового и сподуменового концентратов, активирующую подготовку шихты, получение сернокислотного раствора сернокислотным выщелачиванием с разделением пульпы выщелачивания на раствор сульфата лития и кек.

Изобретение относится к переработке бериллийсодержащих рудных концентратов до гидроксида бериллия. Способ включает активацию смеси, сульфатизацию активированной смеси серной кислотой, выщелачивание сульфатизированной смеси, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, осаждение гидроксида бериллия из раствора.

Изобретение относится к способу получения соединений редкоземельных металлов (РЗМ) при комплексной переработке фосфатного сырья, в частности апатитов. Предложен способ сернокислотного разложения РЗМ-содержащего фосфатного сырья с концентрированием РЗМ в фосфогипсе.

Изобретение относится к способу переработки труднообогатимых упорных урановых руд, содержащих браннерит. Способ заключается в том, что измельченную до крупности минус 0,3 мм руду обрабатывают 1-40% раствором бифторида аммония при соотношении Т:Ж=1:(1-5) и температуре 50-80°C в течение 1-4 часов.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения алюмокалиевых квасцов подготавливают сырье, в качестве которого используют остатки доманиковых образований, содержащие алюминий, кремнезем, органическое вещество и включающие редкие и редкоземельные элементы.

Способ извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса включает сернокислотное выщелачивание РЗМ из пульпы фосфогипса с наложением ультразвуковых колебаний, разделение пульпы выщелачивания на продуктивный раствор РЗМ и кек, осаждение коллективного концентрата РЗМ из продуктивного раствора с получением водной фазы.
Изобретение относится к технологии переработки фосфогипса - отхода предприятий, производящих фосфорные удобрения. Способ включает вскрытие фосфогипса серной кислотой, последующее извлечение редкоземельных элементов (РЗЭ) и обработку очищенного фосфогипса оксидом кальция.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности для комплексной переработки фосфогипса - фосфополугидрата или фосфодигидрата. Способ переработки фосфогипса включает его предварительную водную обработку. Затем фосфогипс выщелачивают путем пропускания раствора серной кислоты с концентрацией 3-6 мас.% через его слой с вытеснением и отделением водного раствора и переводом РЗЭ и примесных компонентов, в том числе тория, в раствор выщелачивания. Далее проводят нейтрализацию промытого фосфогипса с получением гипсового продукта. РЗЭ и торий извлекают из раствора выщелачивания сорбцией с использованием сульфоксидного катионита и образованием обедненного по РЗЭ и торию сернокислого раствора, который используют в обороте. После этого проводят десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита с получением десорбата. При этом десорбцию РЗЭ ведут путем обработки катионита раствором соли аммония с последующим осаждением РЗЭ из десорбата аммонийсодержащим осадителем и отделением осадка РЗЭ. Выщелачивание фосфогипса раствором серной кислоты ведут при Ж:Т не менее 1,4:1. Десорбцию РЗЭ и тория из насыщенного катионита осуществляют последовательно: вначале тория путем обработки катионита сернокислым раствором с концентрацией 3-6 мас.% с получением торийсодержащего десорбата, а затем РЗЭ с получением десорбата, содержащего РЗЭ. Изобретение позволяет исключить образование радиоактивного ториевого осадка при обеспечении высокого качества гипсового продукта, повысить степень извлечения РЗЭ в нерадиоактивный редкоземельный концентрат. 4 з.п. ф-лы, 3 пр.
Наверх