Способ извлечения циркония из кислых водных растворов

Изобретение относится к гидрометаллургии и технологии редких элементов и может быть использовано при переработке циркониевых концентратов и цирконийсодержащего сырья и полупродуктов, в том числе отходов глиноземного производства. Предлагается способ извлечения циркония из кислых водных цирконийсодержащих растворов осаждением путем введения источника фторид-иона при нагревании с последующим охлаждением до комнатной температуры. В качестве исходного цирконийсодержащего раствора используют раствор с концентрацией серной кислоты 10-300 г/л. В качестве источника фторид-иона используют смесь фторида калия или натрия и фтористоводородной кислоты при соотношении K(Na):HF=0,5÷1,5:1,0; при этом смесь вводят в количестве 10÷30 мл/1 г Zr при температуре 40-60°С и после охлаждения выдерживают в течение 22-24 часов. Способ обеспечивает возможность извлечения циркония из растворов с низким содержанием циркония при высоком проценте извлечения. 4 пр.

 

Изобретение относится к гидрометаллургии и технологии редких элементов и может быть использовано при переработке циркониевых концентратов и цирконийсодержащего сырья и полупродуктов, в том числе отходов глиноземного производства.

Известен способ, включающий технологический процесс совместной экстракции циркония и гафния из азотнокислых растворов, содержащих значительные концентрации указанных ионов металлов (40-80 г/л), с использованием раствора ТБФ (трибутилового эфира фосфорной кислоты) в углеводородном разбавителе (РЭД-3). Заявленный технический результат сводится к повышению производительности экстракционного процесса за счет увеличения концентрации ионов металлов в питающем растворе в 2-3 раза по сравнению с обычно получаемым содержанием циркония в растворах при переработке цирконийсодержащего сырья, повышения концентрации азотной кислоты не ниже 400 г/л для обеспечения эффективной экстракции, а также использования высококонцентрированного органического раствора с содержанием ТБФ 85-90 об. % (патент РФ №2557594, МПК C01G 25/00, C01G 27/00, 2015 г.).

Недостатками известного способа являются: трудность достижения заявленных концентрационных пределов для циркония, высокая кислотность и значительный расход экстрагента (ТБФ). Кроме того, при низкой степени извлечения в одну ступень в удовлетворительных условиях расслаивания фаз содержание металлов в рафинате снижается не более чем в два раза, поэтому необходима многоступенчатость процесса.

Известен способ переработки бадделеита, включающий растворение бадделеита во фтористоводородной кислоте, введение ионов калия в виде фторида калия с получением раствора фторцирконата калия, его охлаждение с выделением кристаллов фторцирконата калия с последующей переработкой кристаллов с получением оксида циркония (патент РФ №2297464, МПК С22В 34/14, С22В 3/06, 2005 г.). При этом содержание циркония в растворе фтористоводородной кислоты составляет 80-100 г/л (прототип).

Недостатком способа является использование для извлечения циркония кислотных растворов только с высоким содержанием в них циркония. Кроме того, применение высококонцентрированных фтористоводородных растворов при температурах кипения создает существенные трудности при проведении процесса.

Таким образом, перед авторами стояла задача повысить эффективность способа извлечения циркония за счет возможности извлечения циркония из растворов с низким его содержанием, обеспечивающего при этом высокий процент извлечения циркония.

Поставленная задача решена в предлагаемом способе извлечения циркония из кислых водных цирконийсодержащих растворов путем введения источника фторид-иона при нагревании с последующим охлаждением до комнатной температуры, в котором в качестве исходного цирконийсодержащего раствора используют раствор серной кислоты с концентрацией 10-400 г/л, а в качестве источника фторид-иона используют смесь фторида калия или натрия и фтористоводородной кислоты при соотношении K(Na):HF=0,5÷1,5:1,0; при этом смесь вводят в количестве 10÷30 мл/1 г Zr при температуре 40-60°С и после охлаждения выдерживают в течение 22-24 часов.

В настоящее время из патентной и научно-технической литературы не известен способ извлечения циркония из кислых водных цирконийсодержащих растворов, в котором технологический процесс осуществляют с использованием в качестве исходного раствора раствора серной кислоты определенной концентрации, а в качестве источника фторид-иона - смеси фторида щелочного металла и фтористоводородной кислоты при определенном соотношении компонентов, при этом смесь вводят в определенном количестве в зависимости от содержания циркония в растворе и в определенном интервале температур.

Экспериментальные исследования, проведенные авторами, позволили установить, что при использовании предлагаемого способа цирконий полно извлекается из растворов (98,0-99,8%) при достаточно низком его содержании в исходном растворе (до 30 г/л). Для количественного осаждения циркония необходимо было установить пределы использования смеси фторида щелочного металла и фтористоводородной кислоты, а также кислотность исходного раствора. Так, авторами установлено, что с учетом протекания вероятной реакции химического взаимодействия в растворе при максимально полном взаимодействии:

Zr(SO4)2 + 2KF + 4HF=K2ZrF6 + 2H2SO4,

введение плавиковой кислоты как одного из компонентов источника фторид-ионов будет увеличивать кислотность растворов, а соответственно, и концентрацию продукта реакции H2SO4 со смещением равновесия в сторону исходных веществ. Опытным путем установлено, что синергетический эффект (практически полное извлечение циркония при его низком содержании в исходном растворе) достигается за счет оптимального сочетания уровня кислотности исходного раствора и количества вводимой смеси, содержащей фторид-ион. Так, при концентрации сернокислого раствора менее 10 г/л и введении смеси, содержащей фторид-ион, менее 10 мл/1 г Zr наблюдается резкое снижение извлечения циркония в осадок - циркониевый концентрат. При концентрации сернокислого раствора более 400 г/л и введении смеси, содержащей фторид-ион, более 30 мл/1 г Zr наблюдается появление в циркониевом продукте в значительных количествах фторида натрия и состав такого осадка по данным РФА следующий: 50% Na2ZrF6⋅NaF и 50% NaF⋅HF.

При этом получение концентрации в пределах 10-400 г/л благоприятно сказывается на извлечении циркония, снижая плотность раствора при гравиметрическом осаждении с улучшением фильтруемости пульпы. Введение смеси фторида калия или натрия и фтористоводородной кислоты в соотношении K(Na):HF=0,5÷1,5:1,0 обусловлено следующими причинами. При соотношении более чем K(Na)F:HF=1,5:1 наблюдается недостаток фторид-иона для образования полноценного гексафторцирконата и присутствует избыток катионов щелочного металла, которые разбавляют циркониевый продукт, а также приводит к необоснованным потерям реагентов, а все вместе обуславливает снижение извлечения в продукт циркония. При соотношении менее чем K(Na)F:HF=0,5:1 наоборот наблюдается избыток анионов и нехватка катионов, что приводит к повышенной растворимости цирконата и, соответственно, также к снижению извлечения циркония в продукт.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Крепкие сернокислые растворы (H2SO4≥400÷600 г/л) от вскрытия циркониевого концентрата, содержащие до 30 г/л циркония, разбавляют водой в 2-30 раз, нагревают до температуры 40-60°С и вводят раствор смеси фторида натрия или калия и фтористоводородной кислоты при соотношении K(Na):HF=0,5÷1,5:1,0 в количестве 10÷30 мл/1 г Zr. После завершения реакции полученный раствор выдерживают в течение 22-24 часов при комнатной температуре. Затем пульпу фильтруют, осадок промывают 5%-ным раствором фторида щелочного металла или дистиллированной водой для удаления примесей и маточного сульфатного раствора из осадка. Осадок фторцирконата сушат при температуре 125°С и определяют содержание компонентов.

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Готовят смесь фторида калия и фтористоводородной кислоты, для этого в 100 мл концентрированной (40%) HF растворяют 50 г KF и смесь доводят дистиллированной водой до 1 л, при этом получают соотношение KF:HF=1,25:1. Раствор от вскрытия циркониевого концентрата содержит, г/л: 16,5 Zr и 600 H2SO4. Этот цирконийсодержащий раствор в количестве 200 мл (содержит 3,3 г Zr) разбавляют водой до 300 мл, при этом получают концентрацию цирконийсодержащего раствора равную, г/л: 11,0 Zr и 400 H2SO4. Полученный раствор подогревают до 60°С и при постоянном перемешивании вводят ранее приготовленный фторидный раствор в количестве 110 мл. Перемешивают 20 минут и охлаждают до комнатной температуры. Выдерживают полученную смесь в течение 24 часов при комнатной температуре и фильтруют. Полученный осадок промывают 10% раствором KF и сушат при температуре 125°С. Масса полученного осадка - 24,6 г, содержание в нем циркония - 12,47%, извлечение циркония из раствора - 99,2%.

Пример 2. Готовят смесь фторида калия и фтористоводородной кислоты, для этого в 100 мл концентрированной (40%) HF растворяют 50 г NaF и смесь доводят дистиллированной водой до 1 л, при этом получают соотношение NaF:HF=1,25:1. Раствор от вскрытия циркониевого концентрата содержит, г/л: 16,5 Zr и 600 H2SO4. Этот цирконийсодержащий раствор в количестве 100 мл (содержит 1,65 г Zr) разбавляют водой до 200 мл, при этом получают концентрацию цирконийсодержащего раствора, равную, г/л: 8,25 Zr и 300 H2SO4. Полученный раствор подогревают до 60°С и при постоянном перемешивании вводят ранее приготовленный фторидный раствор в количестве 85 мл. Перемешивают 30 минут и охлаждают до комнатной температуры. Выдерживают полученную смесь в течение 22 часов при комнатной температуре и фильтруют. Полученный осадок промывают 10% раствором KF и сушат при температуре 125°С. Масса полученного осадка - 19,9 г, содержание в нем циркония - 7,95%, извлечение циркония из раствора - 99,8%.

Пример 3. Готовят смесь фторида калия и фтористоводородной кислоты, для этого в 100 мл концентрированной (40%) HF растворяют 10 г KF и смесь доводят дистиллированной водой до 1 л, при этом получают соотношение KF:HF=0,5:1. Раствор от вскрытия циркониевого концентрата содержит, г/л: 3,05 Zr и 10 H2SO4. Этот цирконийсодержащий раствор в количестве 100 мл (0,305 г Zr) подогревают до 60°С и при постоянном перемешивании вводят ранее приготовленный фторидный раствор в количестве 10 мл. Перемешивают 20 минут и охлаждают до комнатной температуры. Выдерживают полученную смесь в течение 24 часов при комнатной температуре и фильтруют. Полученный осадок промывают 10% раствором KF и сушат при температуре 125°С. Масса полученного осадка - 1,97 г, содержание в нем циркония - 15,23%, извлечение циркония из раствора - 98,0%.

Пример 4. Готовят смесь фторида натрия и фтористоводородной кислоты, для этого в 100 мл концентрированной (40%) HF растворяют 60 г NaF и смесь доводят дистиллированной водой до 1 л, при этом получают соотношение NaF:HF=1,5:1. Раствор от вскрытия циркониевого концентрата содержит, г/л: 30,15 Zr и 300 H2SO4. Этот цирконийсодержащий раствор в количестве 200 мл (6,03 г Zr) подогревают до 60°С и при постоянном перемешивании вводят ранее приготовленный фторидный раствор в количестве 180 мл. Перемешивают 30 минут и охлаждают до комнатной температуры. Выдерживают полученную смесь в течение 22 часов при комнатной температуре и фильтруют. Полученный осадок промывают дистиллированной водой и сушат при температуре 125°С. Масса полученного осадка - 30,78 г, содержание в нем циркония - 19,54%, извлечение циркония из раствора - 99,5%.

Таким образом, предлагается способ извлечения циркония из кислых водных цирконийсодержащих растворов, обеспечивающий возможность извлечения циркония из растворов с низким содержанием циркония при высоком проценте извлечения.

Способ извлечения циркония из кислых водных цирконийсодержащих растворов, включающий осаждение путем введения источника фторид-иона при нагревании с последующим охлаждением до комнатной температуры, отличающийся тем, что в качестве исходного раствора используют содержащий до 30 г/л циркония раствор с концентрацией 10-300 г/л серной кислоты, а в качестве источника фторид-иона используют смесь фторида калия или натрия и фтористоводородной кислоты при соотношении K(Na):HF=0,5÷1,5:1,0, при этом указанную смесь вводят в количестве 10÷30 мл /1 г Zr при температуре 40-60°С и после охлаждения выдерживают в течение 22-24 часов.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к утилизации отработанных медно-аммиачных растворов травления печатных плат. Способ включает обработку отработанного концентрированного медно-аммиачного раствора раствором соляной или серной кислоты до рН 5,5-6,5 для отделения ионов меди в виде осадка гидроксида меди.

Изобретение относится к области цветной металлургии, а именно к способу переработки никельсодержащих растворов. Способ включает последовательную постадийную обработку продуктивного раствора нейтрализующим реагентом для осаждения металлов путем регулирования водородного показателя раствора.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. При переработке исходного титансодержащего минерального сырья его увлажняют и смешивают с гидродифторидом аммония в стехиометрическом соотношении.

Изобретение может быть использовано для получения оксида цинка из цинксодержащих оксидных материалов. Способ включает выщелачивание цинксодержащего оксидного материала 8-10%-ным водным раствором аммиака при температуре 17-25°С, Т:Ж = 1:9 - 1:10 в течение 20-60 минут.

Изобретение относится к гидрометаллургии. Установка содержит сборник уранового регенерата, каскад реакторов осаждения уранового концентрата для получения осадка уранового концентрата, коллектор с трубопроводами раздачи нейтрализующего реагента в реакторы осаждения уранового концентрата, фильтр-пресс для обезвоживания осадка уранового концентрата, соединенную с каскадом реакторов осаждения емкость для частичного возврата осадка, полученного в каскаде реакторов осаждения, и смеситель для уранового регенерата и осадка, соединенный со сборником уранового регенерата и с емкостью для частичного возврата осадка.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для концентрирования и отделения хлоридов металлов в/из содержащего хлорид железа (III) раствора соляной кислоты хлорид железа (III) превращают путем гидролиза в гематит и осаждают его из указанного раствора.
Изобретение относится к области комплексной переработки апатита и других фосфатсодержащих руд с извлечением и получением концентрата редкоземельных металлов и радионуклидов и может быть использовано при переработке минерального сырья в химической промышленности.

Изобретение относится к отчистке растворов цианирования, полученных при гидрометаллургической переработке концентратов, содержащих благородные и цветные металлы, от цианистых комплексов цветных металлов.

Изобретение относится к области гидрометаллургии и может быть использовано для производства урановых концентратов в технологии природного урана и оборотного ядерного топлива.

Изобретение относится к гидрометаллургическим способам переработки растворов, содержащих цветные металлы, осаждением гидратов цветных металлов с помощью магнийсодержащего осадителя.

Изобретение относится к переработке сырья, содержащего цирконий. Способ включает фторирование сырья, содержащего диссоциированный цирконий, для получения фтористого соединения циркония, а также фтористого соединения кремния.

Изобретение относится к получению слитков гафния. Прессуют брикеты из шихтового гафниевого материала с плотностью брикета не менее ρбр=7,2 г/см3.

Изобретение относится к технологии редких и редкоземельных металлов и может быть использовано на рудоперерабатывающих предприятиях для вскрытия и переработки трудно разлагаемых концентратов для извлечения редкоземельных металлов (РЗМ), циркония, титана и других металлов.

Группа изобретений относится к получению металлического циркония из его рудных пород. Способ получения металлического циркония из водной суспензии частиц руды, содержащей соединения циркония, включает генерацию в объеме сырья физических трапецеидальных магнитных полей, напряженность которых составляет 1,1·105 - 1,5·105 А/м.
Изобретение может быть использовано для дезактивации сложнообогащаемого цирконового концентрата Зашихинского месторождения, содержащего примесь кремния в виде кварца и полевых шпатов.

Изобретение относится к способу обработки сырья, содержащего минерал и/или оксид/силикат металла, полученный из минерала или ассоциируемый с минералом. В способе осуществляют обработку исходного сырья при взаимодействии минерала и/или оксида/силиката металла, полученного из минерала или ассоциируемого с минералом, с кислым фтористым аммонием, имеющим общую формулу NH4F·xHF, в которой 1<х≤5.

Группа изобретений относится к области иодидного рафинирования циркония в замкнутых металлических аппаратах и может быть использовано при иодидном рафинировании других металлов, например титана и гафния.
Изобретение относится к способу переработки эвдиалитового концентрата. Способ включает разложение концентрата минеральной кислотой с получением геля, термическую обработку геля, регенерацию кислоты, водное выщелачивание геля с переводом в раствор редкоземельных элементов (РЗЭ), а в нерастворимый остаток - соединения циркония.

Изобретение относится к металлургии. Способ очистки тетрафторида циркония от примесей включает сублимацию тетрафторида циркония в смеси с 8-30 мас.% металлического циркония и десублимацию образующихся паров.
Изобретение относится к технологии получения соединений циркония из бадделеитового концентрата, в частности оксохлорида и диоксида циркония, и может найти применение в волоконной оптике при получении функциональной керамики, специальных стекол, монокристаллов фианита.

Изобретение относится к технологии переработки эвдиалитового концентрата и может быть использовано для получения редких металлов (РЗМ). Способ извлечения редкоземельных элементов и циркония при переработке эвдиалитового концентрата включает обработку эвдиалитового концентрата серной кислотой с добавлением фторида натрия. Далее ведут отделение фильтрованием нерастворимого осадка, его промывание и подачу раствора после промывки и кислотного вскрытия на передел экстракционного разделения катионов РЗЭ и циркония. При добавлении фторида натрия до мольного соотношения F:Zr=3 происходит разрушение аморфной структуры кремнегеля. Техническим результатом является улучшение фильтруемости пульпы без потери извлечения циркония и РЗЭ. 1 ил., 1 пр.

Изобретение относится к гидрометаллургии и технологии редких элементов и может быть использовано при переработке циркониевых концентратов и цирконийсодержащего сырья и полупродуктов, в том числе отходов глиноземного производства. Предлагается способ извлечения циркония из кислых водных цирконийсодержащих растворов осаждением путем введения источника фторид-иона при нагревании с последующим охлаждением до комнатной температуры. В качестве исходного цирконийсодержащего раствора используют раствор с концентрацией серной кислоты 10-300 гл. В качестве источника фторид-иона используют смесь фторида калия или натрия и фтористоводородной кислоты при соотношении K:HF0,5÷1,5:1,0; при этом смесь вводят в количестве 10÷30 мл1 г Zr при температуре 40-60°С и после охлаждения выдерживают в течение 22-24 часов. Способ обеспечивает возможность извлечения циркония из растворов с низким содержанием циркония при высоком проценте извлечения. 4 пр.

Наверх