Способ извлечения углерода из углеродсодержащей породы

 

*" .„(.

10. К. Калинин, Е. Ф,-Дкжкиев, Л. А. Концратье (72) Авторы изобретения и Е. В. Коробкина

Институт геологии Карельского филиала АН СССР (7l ) Заявитель (54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕРОДА

ИЗ УГЛЕРОДСОДЕРЖАШЕЙ ПОРОДЫ

Изобретение относится к переработке

:углероцсоце ржаших пороц цля получения угле роцного концентрата, применяюшегося при изготовлении электронных и резинотехнических иэцелий, смазочных и коист5 . рукпионных материалов, ацсорбентов и т.ц.

Известен способ извлечения угле роца (графи1та) иэ углероцсоцержашей (графитсоде ркашей) лороцы, заключающий->о ся в ее измельчении и нагревании цо 2200.2500 С s электрической печи 1) .

Недостаток способ в больших затратах электроэнергии и потерях материала, а также в труцности механизации процес..»

C8â

Наиболее близким к прецлагаемому является способ извлечения углерОца из углероцсоцеркашей пороцы; включающий измельчение углероцсоцержашей (графит- 20 соцеркашей) пороцы и послецовательные обработку в растворе гицроксица шапоч;ного металла поц цавлением 30-40 атм, промывку горячей воцой цо нейтральной

2 ,реакции, кипячение в ней, фильтрацию, кипячение в 10-ном растворе хлоровоцороца, повтопную промывку воцой и сушку при 11СРС 2) .

Оцнако денный способ может быть сравнительно эффективно использован rkpa переработке графитсоцержашей пороцы с получением-концентрата эольностью 2-9%.

Применительно же к шуигиту, соцержашему 25-40 мас.% углероца, этот способ позволяет получить концентрат только высокой зольности {24-25%).

Целью изобретения является повышение степени извлечения углерода из шутмгита с соцержанием углероца 25 -40 мас.%.

Поставленная цель цостигается тем, что способ включает измельчение шунгита, нагревание его co скоростью 100600 грац/мин до 1100-1400 С, выцерн « ку 10-60 мин, охлажцение (цо iS-20 С) со скоростью 100-300- грац/ юин и последовательные обработку раствором гицроксица шелочного металла поц цавлением,, промывку воцой, кипячение в растворе

3 М440

Ф кислоты, повгорную промывку водой и сушку.

Отличительная особенносгь способа сосгокт в том, чго перец обработкой рась-, вором гидрокснца щелочного металла $ измельченный шунгит нагревают со ско» ростью 100-500 грац/мин до 11001400 С, выдерживают 10-60 мин иохлаждают со скоростью 100-300 грац/мнн.

Шунгиты представляют собой древние И докембрийские осадочные образования.

Входящий в их сосгав углероц характеризуется аморфной структурой и кеспособностью к графнтации. Углерод равномерно распрецелвн в обьеме пороцы, образуя 3$ ее матрицу. Зольный состав nopog представлен силнкатами, основным компонен том которых является кварц. В подчиненном соцержанни присутствуют слюды, хлориты, плагиоклазы. В породах с cogep- 2е жанием углерода 25-40% с ликатные минералы образуют второй непрерывный каркас (первый - углероцная матрица)..

Зерна силикатных минералов имеют циспер сность 0,2-5 мкм. В силу высокой цис- 2$ пе рности силикатных минералов контактная поверхность их с углеродом сильно развита. При дроблении и цаже тонком помоле значительная часть конгакгной поверхности оказывается нв вскрытой. Зе

Шунгкт соцержит, мас.%: С 2g-40

Яо 50-65; Т о o,î1-о,о5; Хй

2-8; F q 0,5-3, МРО О,а-0,8; СаО

0,1-0,4; ИО О 0,3:-1,5 К О - 1-2,5.

Предложенные режимы обработки указан ного шунгита позволяют разрушить крис. таллическую структуру сложных силикатов, что цвлает кх нестойкими по огношенню к кислотам.

Прк этом нагрввание цо температуры мекве 1100 С со скоростью менее

100 грац/мни, выдержка в течение менее, 10 мин и охлаждение со скоростью менее

100 грац/мин не позволяет в необходимой степени разрушить эту структуру н в ре-,4 эультате степень извлечения будет нецос таточной. Нагревание цо температуры более 1400 С и выдержка более 60 мнн привоцит к увеличению потерь углерода, а увеличение скорости нагрева более

$0

500 град/мин к скорости охлаждения бо лее 300 град/мин не приводит к увеличению степени извлечения, но технически может усложнить процесс, Пример 1 . Шунгит, соцеркащий

° 40% мас. углероца и.60 мас.% золы

$$

1 следующего химического состава, мас.%:

QOg 86,01; Т1 О 0,03, . АФРО 7,83, Щ) 1,17; Мфо 1,00; СаО 0,33, 4 4

ЙСЩ 0,3; К, О 3,33 подвергают измельчанию цо фракции 1-3- мм. измельченную породу помещают в электропечь, нагревают до 1100 С со скоростью

100 грац/мин, выдерживают при указан- ной температуре в течение 60 мин и ох лажцают цо 19 С со скоростью

100 град/мин. Термообработку ведут

s восстановительной среце. После термообработки шунгит помещают в автоклав.

Выщелачнвание ведут 35%-ным раствором гицрооксица натрия (ИбОН) поц давлением

35 атм в течение 10 ч при 180 С и . массовом соотношении тверцой и жицкой фаз, равном 1:6. Затем промежуточный процук г, отфильтрованный и промытый горячей воцой, подвергают обработке

1O%-ным раствором НС1 в течение 1 ч при температуре кипения в пятккрагном отношении к шунгиту, После. очередной фильтрации и промывки продукг вновь подвергают автоклавной обработке с использованием щелочного расгвора от первой авгоклавной обрабогки по тем же режимам. После фильтрации и промывки . готовый продукт сушах при 105 С. Полученный углеродистый концентрат представ ляет собой крупку с порнстостью 60%.

Соцержание углерода в концентрате составляет 97%. Концентрат имеет зольность

3%. Химический состав золы, в мас.%:

Яоф, 38,66; Т О 6,67, АК О 30,0, .

И О 9,32; М Ю 8,33; Сао 0,67;

s,3s; к,î 1,0.

Пример 2 . Шунгкт., соцержащий

30% мас. углероца и 70% мас. золы, следующего химического состава, мас.%:

Qi0g86,42; Ti Og 0,07 AkqOy 8.,43, 9?@Op 2,0; Ng0 0,72; Сао 0,64; .Мбф 0,43; КР 1,29, поцввргают дроблению цо фракции 3-5 мин. Измельченную породу помешают s электропечь,нагреваютдо 1400 С со скоростью 500 грац/мин, въщержнвают при указанной температуре в течение 10 мин и охлажцают цо 20еС

1 со скоростью 300 грац/мнн. Термообработку ведут в оккслительной среде, После

После термообрабогкн шунгиг помешают в автоклав. Вышелачивание ведут 25%нйм раствором Йс ОН в течение 5 ч прк 240 С и массовом соотношении твердой и жидкой фаз, равном 1:5. Отфильтрованный к промытый горячей водой gpo. дукт подвергают обработке 5%-ным раствором НС1 в течение 1 ч ripe температуре . кипения в пятикратном отношении к шунги ту. После очередной фильтрации н промывки продукт вновь подвергают автоклавной

5 994404 Ь обработке, фильтрации промывке водой, дистого концентрага, имеющего зольность сушке как в примере 1. Полученный угле 2-3%, который может быть использован родистйй продукт представляет собой . как заменитель различных видов твердого:

«рупку с пористостью 70%. Содержание углерода, таких «ак графит, сажа, стекло углерода в концентрате составляет 98%. S углерод, являкипихся дефицитными матеУглеродистый концентрат имеет, зольность.; Риалами

2%. Химический состав золы, в мас.%: Расширение сырьевой базы цля полу

%0 59.67 Т1 О 5,12 М О 10 21, чения высакоуглероцистьф концентратов

8gOy 9„96; MgO 5,54; Са0 2,0 возможность получения тверцого угле р 6 48. K 0 1 02 — 10 pons s sane крупки с пористостью 60

° 75%, что позволяет использовать его как

Пример 3 .. Шунгнт, содержащий

25 % 75 % мас. углерода и 75 мас.% золы, следующего химического состава, мас.%: возможность исключигь иеобхоцимость

%0 8717 т 0 003-АЕ 0 60

1 Х, . ea . д йфз 3 17 М(О 1 27 Са0 О 53

Мф, и,, подвергают дроб0,2 и К 0 1,33, по а д б- Предложенный способ мжет быть ленив цо фракции 1-5 мин. Измельчен также использован цля обогащения различных высокоцисперсных углвродсоцввжа ную нороцу помешают в электр<жечь, HEir„, 1300ос ш"" цч с х и "тью 60 гревают до С со скоростью

ЗОО грац/мин, выдерживают при указанФормула aeeá слабо окисленной среае» Автоклавную д шунгита, включающий ее измельчание об б 15 25 а послецовагельщ щ обработку ряс гаером

ым раствором гидрооксица щелочного металла поц цав и пр цят в åíae 7 ч пр 260 С . лвнием, промывку водой, кяпячеиив в рвсъ. и массовом соотношении твврцой и жш дой и сушку, отличающийся и промытый горячей водой цо нейтраль ной реакции продукт, поцвергают обработЭO тем, чго, с налью повышения степени извлечения углерода из шунгита с соаер-. м Расгв р "С "ие 1 " жаннам углероца 25-40 мас.%, перец при твмпеРатУРв кипении s питикратном обработкой Рюсъ вором гицроксица m n отношении K процуктуГ Последующие oae» .. а )е измельченный шунгит иагре»

Psaaa uPoscesr как в пРимвре 1. ПолУ и и 35 веют.се скоростью 100 500 грац/мин ный углеродистый концентрат представ- 1100 140 рС крупку с порнстостью 75% . 60 мин н охлаждают со скоростью 100

Содержание углерода в концентрате состав- 300 лиет 98%. Концвнграг имеет зольносгь И точники ин рмапии

2% Х

2 . Химический cocras зоны, мас.%:.

40 лряятые во внимание при экспертизе Мх 43„95,; Т10 - 5,23, АВ Э g 1. Брагина В. И и Брагин И. И. ф - 1 34; ЩО - 7 53

,М3ф -554 Ky -05 и ко м „ю К н к 1973

Рсэ а

Таким образом, использование прецла с. 127. гаемого способа обеспвчиваея но сразив щ 2. Копесвпкая Г. И. и др. Химическое . нию с известным слвдующйе преимушесъ- обогащение графита метоцом автоклавио ва: го вьпцелачивания, сборник трудов возможность получения из шунгита ВИИИнвруц, Тольятти, вып. 40, 1976е с исхоцной вольностью 60-75% углер - с. 102-106 (прототип).

СОсгави ищь В. Иванов

Редактор Е. Зубиетова Техрец М Тенер Корректор Е. Рошко

Заказ 734/12 Тирак 469 Пацписноэ

ВНИИПИ Государственного KQMHIB rs С(Х:Р по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж35,- Раушская наб., a . 4/5

Филиал НПП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4