CN103088206B - 从金绿宝石提取氧化铍的化工冶金方法 - Google Patents

从金绿宝石提取氧化铍的化工冶金方法 Download PDF

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Abstract

从金绿宝石提取氧化铍的化工冶金方法。本发明是一种将含Be≤0.5%的难选冶贫铍矿金绿宝石矿进行化工冶金的综合处理技术。本方法的特征是，对矿物在活化剂石灰石存在的情况下，以氟硅酸铵作结构转化剂，进行结构转化焙烧，焙烧物经冷却后，用水喷淋堆浸铍，所得氟铍酸铵溶液用碳酸氢铵沉淀铍制得碱式碳酸铍，对碱式碳酸铍进行焙解，释放出二氧化碳和水蒸汽，制得产品氧化铍；沉铍后液为氟化铍溶液，减压浓缩结晶，气流干燥制得副产品氟化铵。本发明工艺简洁、廉价、无污染，金属回收率高，生产成本低，可有效分离提取金绿宝石矿中的铍。

Description

从金绿宝石提取氧化铍的化工冶金方法
技术领域
本发明是一种将含Be≤0.5%的难选冶贫铍矿金绿宝石矿进行化工冶金的综合处理技术。 
背景技术
氧化铍的生产，长期依赖于绿柱石的浮选富集及硫酸法和氟化法提取。随着绿柱石矿的减少和枯竭，世界各国正积极寻求开发其它含铍矿物的高效无污染技术。 
我国华中等地，蕴藏着数千万吨计的铍矿资源。铍以复杂脉石共生的金绿宝石形态存在，结构复杂，品位贫低，用传统选冶技术，需经过白云石浮选，铍矿浮选，高温焙烧，酸化浸出，4级萃取，3级反萃，碱水解，干燥，煅烧等冗长的工艺流程处理，选别指标差，金属回收率低，成本高昂①，致使该丰富的宝藏至今无法有效开发利用而沉睡於十万大山之中。 
注：①广州有色金属研究院：《湖南临武热水坳铍矿选（冶）流程工艺试验报告》2010年10月。 
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种从金绿宝石提取氧化铍的化工冶金方法，该方法简洁、廉价、无污染，金属回收率高，生产成本低，可有效分离提取金绿宝石矿中的铍。可有效分离提取金绿宝石矿中的铍。 
金绿宝石铍矿系难溶化合物偏铝酸铍BeAl2O4结构，首先要解决的是寻求打开此难溶化合物，让铍进入溶液，再净化分离提取的无污染廉价简捷路线。其次要解决的是金绿宝石铍矿中的铍共生于白云石、萤石、叶绿泥石中，这三种矿物占总矿物量的93%以上，怎样尽量地让它们滞留于渣中，仅让铍及少量共溶物进入溶液，进行低成本的铍之分离净化。 
解决本发明的技术问题所采用的方案是：对矿物在活化剂石灰石存在的情况下，以氟硅酸铵作结构转化剂，进行结构转化焙烧，焙烧物经冷却后，用水喷淋堆浸铍，所得氟铍酸铵溶液用碳酸氢铵沉淀铍制得碱式碳酸铍，对碱式碳酸铍进行焙解，释放出二氧化碳和水蒸汽，制得产品氧化铍；沉铍后液为氟化铵溶液，减压浓缩结晶，气流干燥制得副产品氟化铵。 
结构转化焙烧条件是，矿物磨细粒度100目≥95wt%，物料配比按矿物含铍转化所需氟硅酸铵理论量的1～3倍加入氟硅酸铵，并配入与氟硅酸铵等重量的石灰石，三者混匀后在300～500℃下进行结构转化焙烧1～3h。 
用水喷淋堆浸经转化焙烧的物料时，采用循环喷淋至溶液含铍10～30g/l，之后喷淋之稀液补水后作下次喷淋剂用。 
用碳酸氢铵作沉淀铍之工艺条件是，将碳酸氢铵饱和溶液加入浸取所得之含铍10～30g/l的氟铍酸铵中，在转速90～110n/min搅拌，温度30～50℃下进行沉铍制碱式碳酸铍，反应终点为母液含铍≤0.1g/l。 
沉铍所得碱式碳酸铍在500～600℃下进行焙解2～3h，制得工业氧化铍产品。 
沉铍后液为氟化铵溶液，在－0.1～0.03mpa，100±5℃进行减压浓缩，－10～25℃结晶，0～95℃气流干燥制得副产品氟化铵。 
本发明的有益效果是： 
1.本发明创造性地进行金绿宝石结构改变工艺，使不可溶性偏铝酸铍转变为可溶性氟铍酸铵，使铍用最廉价溶剂水进行浸出，而将极大量的脉石白云石、萤石、叶绿泥石及金绿宝石转化出来的三氧化二铝和二氧化硅滞留於渣中。
2.本发明充分考虑了环境保护与综合利用： 
①选用氟硅酸铵作结构转换剂，不仅考虑其反应活性和物料廉价，更考虑了其盐的组成结构，反应用其铵离子和氟离子，使其与铍生成可溶性氟铍酸铵，而脱去的不溶性二氧化硅，与三氧化二铝滞留于渣中，其与脉石中不溶性白云石、萤石、叶绿泥石成为浸出渣，可用於制水泥、砖瓦等建材。
②选择碳酸氢铵作碳化沉铍剂，不仅比传统的从酸性溶液中用碳酸钠作沉淀剂成本低；而且沉铍后的“废液”为比加入的碳酸氢铵价值高数倍的氟化铵副产品回收，不但不造成环境污染，而且增加了经济效益；若用传统的碳酸钠作沉铍剂，带入半成品中的钠离子无法弃除，而用碳酸氢铵作沉铍剂所带入的铵离子，则在焙烧过程中的380℃就分解成为氢气和氮气逸出，不但提高了产品纯度，还“撕裂”了细度，使所得氧化铍产品达到纳米级。 
3.与传统的金绿宝石矿提铍的“白云石浮选，铍矿浮选，高温焙烧，酸化浸出，4级萃取，3级反萃，碱性水解，干燥煅烧”等冗长工艺流程比较，本发明工艺简洁，原料廉价，选别指标好，金属收率高，环境效益佳，生产成本低，经济效益好。 
具体实施方案
实例1：湖南临武热水坳A点铍矿制工业氧化铍。 
一.原料主要成分分析： 
Figure 201210567147X100002DEST_PATH_IMAGE001
 。
二．主要工艺流程： 
矿料粉碎、磨细，加入转化剂氟硅酸铵、活化剂石灰石混匀焙烧。以水喷淋堆浸制氟铍酸铵溶液，渣送作建材，液用于沉铍。用碳酸氢铵加入氟铍酸铵溶液，反应沉铍，沉淀为碱式碳酸铍，送焙解制得氧化铍产品，母液为氟化铵，浓缩结晶制得氟化铵副产品。
三.工艺条件： 
1.矿物粒度：过100目筛≥95wt%。
2.结构转化焙烧条件： 
（1）配料用量：氟硅酸铵：理论量3倍，
石灰石： 与氟硅酸铵等量；
（2）焙烧温度：400±10℃；
（3）焙烧时间：1.5h。
3.浸铍条件： 
（1）以堆浸形式，用水作浸取剂，对经转化焙烧的物料进行多次循环喷淋浸出，使所得浸取液含铍10～30g/l；
（2）淋浸至＜10g/之浸取液用作下批物料喷淋液。
4.沉铍条件： 
（1）碳酸氢铵用量：以沉出碱式碳酸铍后母液含铍＜0.1g/l之用量为所需用量；
（2）反应温度：35±5℃；
（3）搅拌速度：90n/min。
5.焙解碱式碳酸铍焙解制氧化铍条件： 
（1）焙解温度：500±10℃；
（2）焙解时间：2.5h。
6.沉铍后之母液浓缩结晶制氟化铵副产品条件： 
（1）氟化铵液减压浓缩：压力：0.1～0.03mpa，
     温度 ：100±5℃；
（2）冷却结晶：温度10±5℃；
（3）气流干燥制得氟化铵产品温度：90±5℃。
四.所得产品质量： 
1.工业氧化铍：
Figure 201210567147X100002DEST_PATH_IMAGE002
 。
2.氟化铵：NH4F: 96.18% ， 碱式盐：0.03%。 
五.铍的金属回收率：89.31%。 
实例2：湖南临武热水坳B点铍矿制工业氧化铍。 
一.原料主要成分分析： 
Figure 201210567147X100002DEST_PATH_IMAGE003
 。
二．主要工艺流程： 
矿料粉碎、磨细，加入转化剂氟硅酸铵、活化剂石灰石混匀焙烧。以水喷淋堆浸制氟铍酸铵溶液，渣送作建材，液用于沉铍。用碳酸氢铵加入氟铍酸铵溶液，反应沉铍，沉淀为碱式碳酸铍，送焙解制得工业氧化铍产品，母液为氟化铵，浓缩结晶制得氟化铵副产品。
三.工艺条件： 
1.矿物粒度：过100目筛≥95wt%。
2.结构转化焙烧条件： 
（1）配料用量：氟硅酸铵：理论量2倍；
石灰石： 与氟硅酸铵等量；
（2）焙烧温度：430±10℃；
（3）焙烧时间：2h。
3.浸铍条件： 
（1）以堆浸形式，用水作浸取剂，对经转化焙烧的物料进行多次循环喷淋浸出，使所得浸取液含铍10～30g/l。
（2）淋浸至＜10g/之浸取液用作下批物料喷淋液。 
4.沉铍条件： 
（1）碳酸氢铵用量：以沉出碱式碳酸铍后母液含铍＜0.1g/l之用量为所需用量；
（2）反应温度：45±5℃；
（3）搅拌速度：100n/min。
5.焙解碱式碳酸铍焙解制氧化铍条件： 
（1）焙解温度：480±10℃；
（2）焙解时间：2.5h。
6.沉铍后之母液浓缩结晶制氟化铵副产品条件： 
（1）减压浓缩：压力0.01～0.02mpa，
温    度：90±5％；
（2）冷却结晶：温度0±5℃；
（3）气流干燥制得氟化铵产品温度：90±5℃。
四.所得产品质量： 
1.工业氧化铍：
Figure 698559DEST_PATH_IMAGE004
 。
2.氟化铵：NH4F: 95.89% ， 碱式盐：0.027%。 
五.铍的金属回收率：83.76%。 
实例3：湖南淅州铍矿制工业氧化铍. 
一.原料主要成分分析：
Figure 201210567147X100002DEST_PATH_IMAGE005
 。
二．主要工艺流程： 
矿料粉碎、磨细，加入转化剂氟硅酸铵、活化剂石灰石混匀焙烧。以水喷淋堆浸制氟铍酸铵溶液，渣送作建材，液用于沉铍。用碳酸氢铵加入氟铍酸铵溶液，反应沉铍，沉淀为碱式碳酸铍，送焙解制得工业氧化铍产品，母液为氟化铵，浓缩结晶制得氟化铵副产品。
三.工艺条件： 
1.矿物粒度：过100目筛≥95wt%。
2.结构转化焙烧条件： 
（1）配料用量：氟硅酸铵：理论量2.5倍，
               石灰石： 与氟硅酸铵等量；
（2）焙烧温度：480±10℃；
（3）焙烧时间：2.5h。
3.浸铍条件： 
（1）以堆浸形式，用水作浸取剂，对经转化焙烧的物料进行多次循环喷淋浸出，使所得浸取液含铍10～30g/l；
（2）淋浸至＜10g/之浸取液用作下批物料喷淋液。
4.沉铍条件： 
（1）碳酸氢铵用量：以沉出碱式碳酸铍后母液含铍＜0.1g/l之用量为所需用量；
（2）反应温度：40±5℃；
（3）搅拌速度：110n/min。
5.焙解碱式碳酸铍焙解制工业氧化铍条件： 
（1）焙解温度：500±10℃；
（2）焙解时间：2h。
6.沉铍后之母液浓缩结晶制氟化铵副产品条件： 
（1）减压浓缩：压力0.095～0.01mpa，
温    度：95±5％；
（2）冷却结晶：温度－5±5℃；
（3）气流干燥制得氟化铵产品温度：85±5℃。
四.所得产品质量： 
1.工业氧化铍：
Figure 553383DEST_PATH_IMAGE006
 。
2.氟化铵：NH4F: 95.13% ， 碱式盐：0.038%。 
五.铍的金属回收率：85.93%。 

Claims (6)

1.一种从金绿宝石矿提取氧化铍的化工冶金方法，其特征在于：对矿物在活化剂石灰石存在的情况下，以氟硅酸铵作结构转化剂，物料配比按矿物含铍转化所需氟硅酸铵理论量的1～3倍加入氟硅酸铵，并配入与氟硅酸铵等重量的石灰石，三者混匀后在300～500℃下进行结构转化焙烧1～3h，焙烧物经冷却后，用水喷淋堆浸铍，所得氟铍酸铵溶液用碳酸氢铵沉淀铍制得碱式碳酸铍，对碱式碳酸铍进行焙解，释放出二氧化碳和水蒸汽，制得产品氧化铍；沉铍后液为氟化铵溶液，减压浓缩结晶，气流干燥制得副产品氟化铵。
2.按权利要求1所述的从金绿宝石矿提取氧化铍的化工冶金方法，其特征在于：结构转化焙烧工序中矿物磨细粒度100目≥95wt%。
3.按权利要求1所述的从金绿宝石矿提取氧化铍的化工冶金方法，其特征在于：用水喷淋堆浸经转化焙烧的物料时，采用循环喷淋至溶液含铍10～30g/l，之后喷淋之稀液补水后作下次喷淋剂用。
4.按权利要求3所述的从金绿宝石矿提取氧化铍的化工冶金方法，其特征在于：用碳酸氢铵作沉淀铍之工艺条件是，将碳酸氢铵饱和溶液加入浸取所得之含铍10～30g/l的氟铍酸铵中，在转速90～110n/min搅拌，温度30～50℃下进行沉铍制碱式碳酸铍，反应终点为母液含铍≤0.1g/l。
5.按权利要求4所述的从金绿宝石矿提取氧化铍的化工冶金方法，其特征在于：沉铍所得碱式碳酸铍在500～600℃下进行焙解2～3h，制得工业氧化铍产品。
6.按权利要求4所述的从金绿宝石矿提取氧化铍的化工冶金方法，其特征在于：沉铍后液的氟化铵溶液，在－0.1～0.03MPa，100±5℃进行减压浓缩，－10～25℃结晶，0～95℃气流干燥制得副产品氟化铵。
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