Способ комплексной переработки серпентинита

Изобретение относится к переработке серпентинита с получением красно-коричневого железооксидного пигмента. Из железоникелевого концентрата, полученного из серпентинита, выщелачивают никель соляной кислотой с получением железосодержащего осадка. При этом перед выщелачиванием железоникелевый концентрат смешивают с водой в соотношении 1:1 при температуре 60°С. Полученную суспензию добавляют в соляную кислоту до достижения значения рН в пределах 1,5-3,0 с последующим разделением фаз и получением железосодержащего осадка. Затем железосодержащий осадок сушат и прокаливают при температуре 700°С в течение 120 мин с получением красно-коричневого железооксидного пигмента. Способ позволяет снизить содержание примесей в железосодержащем осадке и использовать его для получения товарного железооксидного пигмента. 2 табл., 3 пр.

 

Изобретение относится к области технологии неорганических веществ и металлургии и может быть применено для комплексной переработки серпентинита с получением в качестве товарных продуктов: соединений магния - хлорида магния и/или карналлита, металлического магния, диоксида кремния, никелевого концентрата и красно-коричневого железооксидного пигмента.

Большинство способов комплексной переработки серпентинита основано на выщелачивании серпентинита раствором соляной кислоты, поскольку такой подход позволяет получить безводные соединения хлорида магния и/или карналлита с последующим электролизом металлического магния и возвратом поглощенного водой хлора в технологию.

Известен способ, включающий выщелачивание серпентинита соляной кислотой с получением суспензии, содержащей растворенные хлориды магния и нерастворимый диоксид кремния. Суспензию разделяют на жидкую (хлормагниевый раствор) и твердую (диоксид кремния) фазы. Хлормагниевый раствор очищают от примесей нейтрализацией, осажденные примеси - гидроксиды железа, никеля и хрома - отделяют, раствор хлорида магния перерабатывают с получением обезвоженного карналлита, из которого электролизом получают магний, анодный хлор и отработанный электролит. Приготовленную из диоксида кремния углеродсодержащую шихту хлорируют хлором, полученный тетрахлорид кремния очищают и подвергают парофазному гидролизу с получением аэросила и хлористого водорода, направляемого на приготовление обезвоженного карналлита, после чего хлористый водород поглощают водой и полученной соляной кислотой выщелачивают серпентинит [Патент РФ 2241670, C01F 5/30, С01В 7/01; 33/14, С25С 3/04, 10.12.2004].

Также известен способ комплексной переработки руды, содержащей силикаты магния, который включает измельчение руды, классификацию, выщелачивание соляной кислотой, разделение суспензии на жидкую и твердую фазы, очистку жидкой фазы от примесей нейтрализацией и фильтрованием. Затем проводят упарку очищенного хлормагниевого раствора, синтез карналлита, его обезвоживание в присутствии хлористого водорода и электролиз с получением товарного магния, отработанного электролита, используемого для синтеза карналлита, и хлора. Далее ведут промывку твердой фазы, образующейся в результате солянокислотного выщелачивания. При этом руду выщелачивают до остаточного содержания соляной кислоты не более 1,0-1,5% HCl в суспензии, из хлора, полученного при электролизе, образуют хлористый водород и используют его при обезвоживании карналлита, а твердую фазу после промывки используют в производстве жидкого стекла [Патент РФ 2332474 С22В 26/22; 3/10 27.08.2008].

Недостатком известных способов является получение на стадии очистки хлормагниевого раствора осадка, содержащего труднорастворимые формы соединений железа, никеля, хрома, алюминия, марганца, который относится к числу трудно утилизируемых и не является товарным продуктом.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому техническому решению является способ комплексной переработки серпентинита [Патент РФ 2356836 C01F 5/30, С25С 3/04, C01G 49/00; 53/09, 27.05.2009]. Серпентинит выщелачивают соляной кислотой, суспензию фильтруют с получением хлормагниевого раствора и диоксида кремния. Хлормагниевый раствор очищают от примесей нейтрализацией с получением железоникелевого концентрата. Из очищенного хлормагниевого раствора и отработанного электролита синтезируют карналлит, его обезвоживают и подвергают электролизу с получением магния, хлора и отработанного электролита. Железоникелевый концентрат выщелачивают 10-15%-ной соляной кислотой при температуре 80°С до рН 3-5, суспензию фильтруют с получением железосодержащего осадка и раствора, содержащего хлорид никеля. Из раствора, содержащего хлорид никеля, выделяют соединения никеля обработкой раствором гидроксида натрия при рН 8,0-8,5, осадок промывают от водорастворимых солей - хлоридов, сушат и прокаливают с получением никелевого концентрата. Недостатком прототипа является получение железосодержащего осадка, включающего повышенное количество примесей и не являющегося товарным продуктом,

Решаемой проблемой заявляемого технического решения является снижение количества примесей в железосодержащем осадке и получение на его основе товарного железооксидного пигмента.

Поставленная задача достигается тем, что в способе переработки серпентинита, включающего его выщелачивание соляной кислотой, фильтрование суспензии с получением хлормагниевого раствора и диоксида кремния, очистку хлормагниевого раствора от примесей нейтрализацией с получением железоникелевого концентрата, и последующего выщелачивании из него никеля, отличается то, что процесс выщелачивания никеля осуществляют путем дозирования суспензии концентрата в соляную кислоту до достижения значения рН реакционного объема в пределах 1,5-3,0 с последующим разделением фаз, сушкой и прокалкой твердой фазы при температуре 700°С в течение 120 мин.

Сущность заявленного технического решения состоит в том, что железооксидные пигменты по своим свойствам весьма чувствительны к характеру изменения значения среды при их синтезе. Экспериментально установлено, что при реализации заявленного режима обратного изменения характера среды в реакционном объеме от более кислого в сторону нейтральных значений обеспечивается необходимая чистота пигмента за счет частичной перекристаллизации осадка, в ходе которой происходит высвобождение примесей в раствор.

Прокалку железосодержащего осадка необходимо проводить при 700°С в течение 2 часов, поскольку при совокупности этих параметров удается достичь максимального содержания Fe₂O₃ в пигменте за счет удаления почти всех летучих компонентов (показатель потери при прокаливании - П.п.п).

Сущность заявляемого технического решения поясняется следующими неограничивающими примерами. Условия процесса и характеристика пигмента в соответствии с требованиями ТУ 6-10-602-86 приведены в таблице 1. Химический состав железоникелевого концентрата и полученных пигментов представлен в таблице 2.

Пример 1.

Железоникелевый концентрат (влажность 55%), в котором суммарное количество примесей в пересчете на прокаленный продукт (700°С) составило 20,87% мас., смешали с горячей водой (температура 60°С) в соотношении 1:1. Суспензию добавляли к 175 кг 15% раствора соляной кислоты до достижения рН 2,2. Масса затраченной суспензии составила 612 кг. Полученную суспензию с содержанием твердого 200 г/л и с плотностью 1,17 г/см³ направили на разделение и промывку осадка методом вытеснения 260 кг воды. Суммарное время фильтрования и промывки составило 280 минут. Выход осадка составил 261 кг (влажность 60%). Осадок высушили, прокалили при 700°С в течение 120 минут. Выход железооксидного пигмента, соответствующего ТУ 6-10-602-86, составил 85,7 кг, суммарное содержание примесей в котором составило 4,98% мас.

Пример 2

Все также как в примере 1, только выщелачивание осуществляли до рН 1,4. Масса затраченной суспензии составила 504 кг. Получили суспензию с содержанием твердого 190 г/л и с плотностью 1,16 г/см³, Суммарное время фильтрования и промывки составило 360 минут. Выход пигмента составил 74,6 кг. Суммарное содержание примесей в железооксидном пигменте составило 10,24% мас.

Пример 3

Все также как в примере 1, только выщелачивание осуществляли до рН 3,1. Масса затраченной суспензии составила 705 кг. Получили пульпу с содержанием твердого 210 г/л и с плотностью 1,18 г/см³, Суммарное время фильтрования и промывки составило 270 минут. Выход пигмента составил 101,4 кг. Суммарное содержание примесей в железооксидном пигменте составило 11,40% мас.

Таким образом, при реализации заявленного технического решения получен красно-коричневый железооксидный пигмент из железоникелевого концентрата с характеристиками, соответствующими основным требованиям к пигменту марки К ТУ 6-10-602-86.

Способ переработки серпентинита с получением красно-коричневого железооксидного пигмента, включающий получение из серпентинита железоникелевого концентрата и последующее выщелачивание из него никеля соляной кислотой с получением железосодержащего осадка, отличающийся тем, что перед выщелачиванием железоникелевый концентрат смешивают с водой в соотношении 1:1 при температуре 60°С, после чего полученную суспензию добавляют в соляную кислоту до достижения значения рН в пределах 1,5-3,0 с последующим разделением фаз и получением железосодержащего осадка, после чего железосодержащий осадок сушат и прокаливают при температуре 700°С в течение 120 мин с получением красно-коричневого железооксидного пигмента.