Способ переработки алюмосиликатных пород

 

»956429

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 04.02.81 (21) 3241931/22-02 с присоединением заявки—

5! ) М Кл з С 01 F 7/06

Государственный комитет (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.09.82. Бюллетень № 33 (45) Дата опубликования описания 07.09.82 по делам изобретений и открытий (53) УДК 669.712.1 (088.8) 3

А. К. Наджарян, P. Б. Никогосян, Л. С. Варданяй . -т 1О7!" Я и Д. Т. Ходжоян (72) Авторы изобретения

Институт общей и неорганической хи

АН Армянской ССР (71) Заявитель (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ АЛЮМОСИЛИКАТНЫХ

ПОРОД

Изобретение относится к технике комплексной переработки алюмосодержащих пород на оксид алюминия и другие продукты, в частности переработки алюмосиликатных пород путем обработки их щелочными раствора ми с етолучеоием щелочно-кремнеземистого раствора и химического концентрата, обогащенного оксидами натрия и алюминия, с последующим образованием из них известными .методами оксидов алюминия и кремния метасиликатов натрия и кальция, цвмента и других продуктов, используемых в больших количествах в металлургической, химической, керамической промышленности, в производстве специальных стекол и моющих средств, в строительстве и других отраслях народного хозяйства.

Известно несколько способов переработки алюмосиликатных пород с получе- 20 нием химического концентрата и щелочнокремнеземистого раствора, из которых затем известными методами получают указанные продукты. Один из них — способ обогащения глиноземом щелочных и неф ели новых сиенитов и псевдолейцитовых пород, согласно которому измельченную и пропущенную через сито (2500 отв/ см ) породу подвергают обработке 30%-ным (300 г/л) раствором гидроксида натрия в автоклаве при температуре около 1б5 С в течение 2 ч. При этом из породы часть диоксида кремния переходит в раствор и получают концентрат, обогащенный оксидом алюминия. Концентрат фильтрацией отделяют от щелочнокремнеземистого раствора и путем отмучивания в воде разделяют на фракцию с высоким содержанием оксида алюминия и фракцию, содержащую черные и редкие металлы. Затем фракцию с высоким содержанием оксида алюминия известным методом спекания перерабатывают на. оксид алюминия, цемент и другие,продукты, а из;полученного щелочнокремнеземистого раствора получают метасиликат натрия и диоксид кремния.

В указанных условиях обычно образу-, ется мелкозернистый концентрат с размерами частип не более 5 — 7 мкм.

Недостатками такого способа являются мелкозернистость полученного концентрата, что сильно затрудняет отделение его от щелочнокремнеземистого раствора, в результате чего увеличивается продолжительность указанного процесса; большие затраты труда и энергии, связанные с длительностью процессов отделения полученного мелкозернистого концентрата от щелочнокремнеземистого раствора и разделения концентрата на фракции; большая

956429 влажность отделенного от раствора мелкозернистого концентрата (кека), в котором после фильтрации остается значительное количество щелочно кремнезем и стого раствора, в результате чего увеличиваются непроизводительные материальные потоки и затраты труда и энергии на удаление влаги лри спекании концентрата с известняком.

Недостатками способа также являются потери щелочи, переходящей в воду при разделении на фракции мелкозернистого концентрата с большои поверхностью, большое пылеобразование при сушке и спекании тонкозернистого концентрата с известняком, в результате чего ухудшаются санитарно-гигиенические условия труда и загрязняется окружающая среда.

Наиболее близким к предлагаемому способу,по технической сущности и достигаемому результату является способ переработки алюмосиликатных пород, включающий обработку щелочным раствором в присутствии гидроалюмосиликата натрия.

Недостатками этого способа являются низкая производительность процесса, повышенное время фильтрации, высокие потери щелочи.

Целью изобретения является повышение производительности, сокращение времени процесса, уменьшение потерь щелочи.

Поставленная цель достигается тем, что при осуществлении способа яереработки алюмосиликатных пород, включающего обработку щелочным раствором B присутствии гидроалюмосиликата натрия, согласно изобретению обработку проводят;водным раствором, содержащим .200 — 430 г/л гидроксида натрия, 15 — 40 г/л гидроксида калия и 10 — 20 г/л двуокиси иремния с введением хлорида натрия.

Хлорид натрия и гидроалюмосиликат натрия предпочтительно берут в количествах .соответственно 4 — 10 и 3 — 15О/о от веса пород ы.

Присутствие в реакционной среде хлорида натрия и готовых кристаллов гидроалюмосиликата натрия дает возможность в предлагаемых условиях взаимодействия породы с щелочным раствором сравнительно быстро получить ирупные кристаллы гидроалюмосиликата натрия (до 350 мкм), из которого состоит концентрат.

Пример 1. Хвосты алюмосиликатного рудного сырья с размераыи частиц 0,4—

0,5 мм и менее в количестве 243 г в присутствии хлорида натрия и свежеприготовленных кристаллов гидроалюмосиликата натрия, взятых соответственно в количестве 7 и 8О/о от веса хвостов, обрабатывают в автоплане 0,6 л (Т: Ж=1: 3) водного .раствора, содержащего 220 г/л NaOH, 20 г/л КОН и 10 г/л .ЯО, лри 210 С в течение 3 ч при перемешивании. Затем полученный концетрат (осадок) фильтрацией отделяют от щелочнокремнеземистого раствора. После lIIpQIMblBKH 1,2 л воды при

40 — 50 С .и сушки при 100 С состав полученного концентрата следующий, /о: SiO

37,03; TiO 0,11; А1 03 27,89; Fe203 3, 58; СаО

3,87; MgO 1,11, Na>O 21,62; К20 0,43; С12

3,68; Н О 2,76. Концентрат почти полностью состоит из образовавшегося гидр оалюмосили ката натрия и незначитель5

Дальнейшее увеличение концентрации щелочного раствора нецелесообразно, так как при этом в значительной мере увели65 ного количества непрореаги ровавших темно-цветных минералов породы. Кристаллы гидроалюмосиликата натрия имеют округлую форму с диаметром до 60 — 70 мкм.

При уменьшениями юнцентрации щелочей в исходном растворе до 200 г/л NaOH, 15 г/л КОН и 10 г/л Si02 и постоянстве остальных параметров процесса уменьшается скорость реакции и практически для полного превращения хвостов в гидроалюмосиликат натрия необходимое время увеличивается,до 3,5 ч. При этом образуется концентрат, состоящии из гидроалюмосиликата натрия с размером кристаллов до

70 — 80 мкм. Дальнейшее уменьшение концентрации щелочного раствора менее

200 г/л NaOH, 15 г/л КОН,и 10 г/л Si02 нецелосообразно, поскольку при этом сильно уменьшается скорость реакции.

Пример 2. Хвосты алюмоеиликатного ру дного сырья с размером частиц 0,4—

0,5 мм и менее в количестве 243 г в присутствии хлорида натрия и свежеприготовленных кристаллов гидроалюмосиликата

"5 натрия, взятых соответственно в кол ичестве 7 и 8 от веса хвостов, обрабатывают в автоклаве водным раствором, содержащим 410 г/л NaOH, 30 г/л КОН и 20 г/л

SiOg объемом 0,6 л (Т: Ж=;1: 3,3) при

4О 210 С в течение 1,3 ч при перемешивании.

Затем полученный концентрат фильтрацией отделяют от щелочнокремнеземистого раствора. После промывки 1,5 л воды при

40 — 50 С и сушке при 100 С состав кон45 центрата следующий, o/,". SiO 37,03; Т10

0,11; А1рОз 27,89; Fe203 3,58; СаО 3,87;

MgO 1,11, Na20 21,62; К20 0,43; Cl, 3,17;

Н О 2,76, Полученный концентрат:почти полностью состоит из кристаллов гидроалюмосиликата натрия HMeIoIIIHx округлую форму, диаметром до 50 — 60 мкм.

При увеличении концентраций щелочей в исходном растворе до 420 — 430 г/л

NaOH, 40 г/л КОН и 20 г/л SiO увеличивается скорость реакции и практически для полного превращения хвостов в гидроалюмосиликат натрия .необходимое время сокращается до 1 ч. При этом образу5О ется гидроалюмосиликат натрия с размерами кристаллов до 45 — 55 .мам.

956429

10

Я

С)

Z о т

d/гг

Номер й/и

dItè Нои ер зо

1ОО

15

1З

14

6,23 1

4,497

3,601

3,245

2,973

2,797

8

11

20 зо

8

2,549

2,361

2,084

1,981

1,734

1,565 в

1,521

1,479

1,439

5 чиваются материальные потоки и получается вязкая пульпа.

Пример 3. Хвосты алюмосиликатного рудного сырья с размером частиц 0,4— 0,5 мм и менее в количестве 243 r в присутствии хлорида натрия .и свежеприготовленных кристаллов гидроалюмосиликата натрия, взятых соответственно в количестве 10:и 15% от веса хвостов, обра батывают в автоклаве водным раствором, содержащи,м 310 г/л NaOH, 30 г/л КОН и

17 г/л Si02, объемом 0,6 л (Т: Ж=1: 3,2) при 210 С в течение 2 ч при непрерывном

;перемешивании. Затем полученный концентНа дериватограмме полученного гидро.алюмосилата натрия наблюдается растянутый энедотермичвский эффект в интервале температур 150 — 600 С, обусловленный выделением хлора и воды из гидроалюмосиликата, и четкий эндотермнческий эффект при температуре 690 — 700 С, иоторый

:обусловлен превращением гидроалюмосиликата натрия в аморфный продукт. Способность к аморфизации у полученного гидроалюмосиликата натрия, составляющего концентрат, при такой сраанительно низкой температуре свидетельствует о высоком качестве образовавшегося концентрата с точки зрения его опекаемости с известняком, поскольку при аморфизации алюмосиликата резко повышается его реакционная способность.

П р и;м е р 4. Нефелиновый сиенит с раз мерами частиц до 0,4 мм и менее в ко.личестве .243 г в,присутствии хлорида натрия,и свеженриготовленных кристаллов гидроалюмосиликата натрия, взятых соответственно в количестве 6 и 3% от веса породы обрабатывают в автоклаве водным раствором, содержащим 330 г/л NaOH, 30 г/л КОН и 15 г/л SiO, объемо.а 0,6 л (T: Ж=1: 3,2) при 210 С в течение 2 ч при перемешивании. Затем полученный концентрат фильтрацией отделяют от раствора. После промывки 1,2 л воды при 40—

50 С и сушки при 100 С состав концентрата следующий, /о. .ЯО, 37,45; Ti02 сл;

А1 0з 27,80; Fe>0 3,15; СаО 3,68; MgO

0,89; NagO 21,75; КгО 0,59; С12 3„11; Н О

3,10. Полученный концентрат состоит из кристаллов гидроалюмосиликата натрия, 15

50 рат фильтрацией отделяют от раствора.

После промывки 1,2 л воды при 40 — 50 С и сушки при 100 С состав концентрата следующни, //) . SiO 37,30; TiO 0,14; Л120з

27,83; Fe 03 3,6 г; СаО 3,85; MgO 0,87; Na20

21,56; К 9 0,63; С1 3,90; Н О,2,1. Полученный концентрат состоит из округлых кристаллов гидроалюмосиликата натрия диаметром до 70 — 80 мкм. Кристаллы изотропны и имеют показатель светопреломления и = 1,488.

Рентгвнометрическая характеристика полученного гидроалюмосиликата натрия приведена в таблице. имеющих округлую и рамбододекаэдрическую форму, размером до 300 мкм.

Рентгенометрическая и оптическая характеристики полученного гидроалюмосиликата натрия аналогичны характеристикам, приведенным в примере 3.

П роведенные сравнительные эксперименты показали, что скорость фильтрации полученной автоклавной пульпы (отделение концентрата от раствора) в 6 — 8 раз больше, чем пульпы, получениои в тех же условиях, но без применения добавки хлорида натрия и затравки кристаллов гидроалюмосиликата натрия.

При увеличении количества добавки хлорида натрия до 9 — 10 /о от веса породы и постоянстве остальных параметров процесса увеличивается размер образующихся кристаллов гидроалюмосиликата натрия до 350 мкм, а уменьшение содержания хлорида натрия до 4% приводдт к уменЪшению размера кристаллов пидроалюмосиликата натрия до 60 — 70 мкм. Количество применяемого хлорнда натрия 4 — 10% от веса породы является аптимальным, поскольку увеличение его содержания более

10 не лриводит к существенному увеличению размера кристаллов образующегося гидроалюмосиликата натрия, а при у меньшении содержания хлорида натрия менее

4 /о происходит значительное уменьшение размера кристаллов гидроалюмосиликата натрия.

Увеличение количества затравки— кр|исталлов гидроалюмосиликата натрия до

14 — 15О/о от веса породы приводит к увеличению размера кристаллов образующе956429

Формула изобретения

Составитель Л. Симакова

Текред В.

Рыбакова

Корректор C. Файн

Редактор 3. Бородкина

Заказ 872/679 Изд. М 216 ира?к 514 Подписное

i-lTiO «Поиск» Государственного комитета СССР по де та.r нзобрете«нй и от :-t- ":I

113035, Москва, Ж-35, Раушскаи н-й., д. 4/5

Тип. Харьк. фил. пред. «Патент» гося гидр оалюмосиликата натрия до

350 мкм. Дальнейшее увеличение количества затравки нецелесообразно, поскольку это не приводит к существенному увеличению размера образующихся кристаллов гидро алюмасиликата натрия. При уменьшении содержания затравки до Зо/о наблюдается уменьшение размера кристаллов гидроалюмосиликата до 70 — 80 мим, поэтому дальнейшее уменьшение ее количества нецелесообразно.

При повышении температуры щелочной обработки породы до 240 С и постоянстве остальных параметров процесса увеличивается скорость реакции и практически для полного превращения породы в гидроалюмосиликат натрия необходимое время сокращается до 1,5 ч. Понижение температуры процесса до 190 С приводят к узменьшению скорости реакции.

Увеличение содержания диоксида кремния в исходном растаоре более 20 г/л нецелесообразно, так как при этом уменьшается скорость процесса:и увелвчиваются материальные потоки. Уменьшение количества диоксида кремния в щелочном растворе менее 10 г/л также нецелесообразно, поскольку при этом уменьшается размер кристаллов гщдроалюмосиликата натрия.

Содержание гидроксида калия в исходном растворе в пределах 15 — 40 г/л является оптимальным, поскольку п ря меньших количествах наблюдается уменьшение размера образующихся кристаллов гидроалюмосиликата,натрия„а увеличение содержания гидроксида калия более 40 г/л приводит к увеличению материальных потоков без существенного увеличения размера кристаллов гидроалюмосиликата натрия.

Предлагаемый способ дает возможность путем введения в исходную смесь небольших иоличеств добавки хлорида натрия и затравки увеличить размеры кристаллов полученного ионцентрата .до 350,мим, s результате чего скорость фильтрации готовой автоклавной пульпы увеличивается в 6—

8 раз и,получается концентрат с гораздо

30 меньшей влажностью, чем в случае полу-чения мелкозернистого концентрата по методу, описанному в iiiporomlie. При этом облегчается также промывка концентрата..

Вследствие этого в значителькой iMepe уменьшаются затраты труда, энергии и потери щелочей, а также уменьшаются пылевыделение и загрязнение производственных помещений,и окружающей среды.

Предлагаемые составы растворов позволяют .при промышленной переработке алюмосиликатных пород без затруднений использовать оборотные натрийкалиевые растворы, которые содержат диоксид кремния, при непрерывно м и замкнутом цикле процесса, что гораздо эконом ичкее и технологически легче осуществимо, чем в случае .использования раствора, содержащего только натриевую щелочь определенной концентрации, свежую порцию которого необходимо готовить для каждого цикла процесса. Кроме того, из крупнозернистого концентр ата гораздо легче и полнее выделяются ценные соединения редких и цветных металлов (например, молибдена и меди), чем из тонкозернистого концен-трата.

Все указанные преимущества предлагаемого способа свидетельствуют о том, что применение его в промышленности. даст большой экономический эффект.

1. Способ переработки алюмосиликатных пород, включающий ооработку щелочным раствором в присутствии гидроалюмосиликата натрия, о т л и ч а ющи и ся тем, что, с целью повышения производительности, сокращения времени процесса и уменьшения потерь щелочи, обработку проводят водным раствором, содержащим 200—

430 г/л гидроксида натрия, 15 — 40 г/л гидроксида калия и 10 — 20 г/л двуокиси кремния, с введением хлорида натрия.

2. Способ по и. 1, отличающийся тем, что хлорид натрия и гидроалюмосиликат натрия берут в количествах соответственно 4 — 10 и 3 — 15о/о от веса породы.