PL16949B1 - Sposób oczyszczania, a zwlaszcza odzelaziania, piasku kwarcowego, glinki lub tym podobnych zawierajacych zelaza mineralów. - Google Patents

Description

Wynalazek niniejszy dotyczy pinzede- wsizystkiem dokladnego odzelaziania mine¬ ralów, zanieczyszczonych zwiazkami zela¬ za. Nastepnie dotyczy on oczyszczania mi¬ neralów, lacznie z odzelazianiem od zwiaz¬ ków wapniowych i magnezowych, zawar¬ tych w posiaci weglanów. Sposób wedlug wynalazku sluzy do pffo&tego i skutecznego oczyszczania nietylko ziem krzemionko¬ wych naturalnych (zwlaszcza piasku kwar¬ cowego, (piaskowca, ziemi okrzemkowe) lub tym podobnych materialów} i krzemianów zwlaszcza glinki, kaolinu, skalenia, lupków gliniastych, krzemianów szeregu serperaty- nów i amfiboli, (np. azbestu lub tym podob¬ nych mialerjalów), lecz równiez minieralów niekiizemianowychr takifoh jiak, injp., baryt i celestyn lub bauksyty.W celu odzelaziania mineralów traktuje sie je wedlug wynalazku niniejszego kwa¬ sem siarkowym rozcienczonym, do którego dodano co najmniej 4% krystalicznego siar¬ czanu zelazawego.Usuwanie zelaza z glinki lub tym po¬ dobnych mineralów zapotmoca kwasów mi¬ neralnych próbowano juiz niejednokrotnie uskuteczniac w noizimaity sposób. Propono¬ wane sposoby sa tern niekorzystne, iz wy¬ magaja stosowania duzego nadmiaru bar¬ dzo stezonych kwasów, w celu takiego skró¬ cenia czasu trwania procesu, by nadawal sie on do warunków przemyslowych", przezdBhraci sie tak wielkie ilosci kwasu, ze spo- %%ió^;j^ Stosowanie kwa¬ su solnego nastrecza prócz tego trudne do rozwiazania zagadnienie wytworzenia odpo¬ wiedniego imaterjalu do wyrobu naczyn reakcyjnych, (poniewaz metale sa w tym przypadku prawnie wykluczone. Kwas siar¬ kawy rozpuszcza co prawda zelazo w po¬ staci fosforanów, pirytui wodorotlenku, lecz nie dziala zupelnie na bardzo rozpowszech¬ nione w przyrodzie tlenki zelaza, które przez starzenie stracily zdolnosc do reak¬ cji W celu przyspieszenia procesu odzela¬ ziania glinki lub tym podobnych ziem i skal zapomoca kwasów, a zwlaszcza stezonego kwasu solnego, proponowano dodawac bar¬ dzo male ilosci dzialajacych katalitycznie soli zelazawych. Na 100 litrów stezonego kwasu solnego stosuje sie wedlug tego zna¬ nego sposobu okolo 300—400 g chlorku ze¬ lazawego, co odpowiada stezeniu ponizej 0,3 — 0,4%. Zwiekszenie tej ilosci nie po¬ woduje juz- wzrostu szybkosci reakcji. Z tego wynika, ze jest to typowy przypadiek katalizy. Kwas solny stezony jako taki, roz¬ puszcza równiez dosc szybko znaczne ilosci tlenowych zwiazków zelaza.Wynalazek polega na nieoczekiwanym fakcie, ze kwas siairkowy, który jest kwa¬ sem slabszym od solnego i który nawet w najkorzystniej szem stezeniu rozpuszcza bar¬ dzo wolno zelazo, zawarte w glince lub tym podobnych krzemianach, kwarcu i innych malerjalach, lub tez wogóle nie dziala na nie, tworzy z siarczanem zelazawym w sto¬ sunku czasteczkowym iroztwór o zupelnie odmiennych wlasciwosciach.Kwas siarkowy, do którego dodano 0,3 — 0,4% siarczanu zelazawego, nie róz¬ ni sie, jako rozpuszczalnik, sluzacy do o- mawianego celu, co do skutecznosci prawie zupelnie od czystego kwasu siarkowego. Do¬ piero po dodaniu znacznie wiekszych ilosci soli irozpoczyna sie znaczny wzrost szybko¬ sci rozpuszczania, zwiekszajacy sie wraz z powiekszaniem stezenia az do nasycenia roztworu siarczanem zelazawym. Przebieg tego procesu zalezy równiez od wlasciwo¬ sci surowca, nadmiaru kwasu siarkowego, stezenia tego kwasu* oraz temperatury, w której uskutecznia sie traktowanie. Naogól mozna uznac za regule, ze do aktywowania rozcienczonego kwasu siarkowego wedlug wynalazku nalezy do kwasu dodac co naj¬ mniej 4% krystalicznego siarczanu zelaza- wego. Poczynajac od tej dolnej granicy przez dodawanie do rozcienczonego kwasu siarkowego coraz wiekszych ilosci siarcza¬ nu zelazawego otrzymuje sie coraz czyn- niejszy roztwór, którego wlasciwosc rozpu¬ szczania tlenowych zwiazków zelaza w naj¬ korzystniejszych warunkach dorównywa tejze wlasciwosci stezonego kwasu solnego.Najkorzystniejsze warunki uzyskuje sie za¬ pomoca roztworu, zawierajacego na jedlna czasteczke kwasu siarkowego SA do 1 cza¬ steczki lub jeszcze wiecej FeS04.To szczególne wspóldzialanie kwasu siairkowego z siarczanem zelazawym mozna obiasnió powstawaniem zwiazków zespolo¬ nych. W literaturze opisano zarówno kwa¬ sne sole typu FeS0A . xH9S04, jak i typu FeSOr . Fe./SOJ, . xH9S04.Poniewaz siarczan zelazawy rozpuszcza sie na goraco dosc slabo, wiec korzystnie jest do jego roztworu w rozcienczonym kwasie siarkowym -dodac nieco siarczanu zelazowego. W ten sposób, jak sie okazalo, mozna wielokrotnie zwiekszyc rozpuszczal¬ nosc siarczanu zelazawego.Z drugiej strony zaobserwowany fakt, tlumaczacy jednoczesnie powstawanie zwiazków zespolonych, umozliwia w prosty sposób regenerowanie pozostalego po pro¬ cesie kwasu odpadowego przez traktowanie srodkami redukujacemi pozostalego po lu¬ gowaniu i po oddzieleniu poddawanego o- czyszczaniu malerjalu roztworu, przez co wytraca sie sól zelazawa utrzymywana dotychczas w roztworze zapomoca soli ze¬ lazowej. Siarczan zelazawy otrzymuje sie — 2 —przez krystalizacje jako produkt uboczny.Oddzielona od osadu cieoz stanowi stezony roztwór siarczanu zelazawego, który po do¬ daniu kwasu siarkowego nawraca sie bez¬ posrednio db procesu; Dzieki tej regenera¬ cji mozna stosowac znaczny nadmiar kwa¬ su siarkowego, nie powodujac przez to zwiekszenia kosztów.Odzelazaony materjal uwalnia sie latwo od resztek roztworu przez wymycie. Nato¬ miast przy wymywaniu kwasu solnego (na¬ wet wówczas, gdy jako rozpuszczalnik sto¬ suje sie kwas siarkowy, zawierajacy sól ze¬ lazawa) nastepuje na zwilzonych po¬ wierzchniach rozklad hydlrolityczny po¬ wstalej soli zelazowej, którego nie mozna u- nikinac nawet przez stosowania wielkiego nadmiaru kwasu tak, iz produkt nalezy przemywac 'kilkakrotnie czystym kwasem, w celu nadania mu dostatecznej czystosci.Sposób wedlug wynalazku jest tedy ko¬ rzystny tern, ze stosuje sie tani kwas siar¬ kowy rozcienczony zamiast drogiego kwasu solnego stezonego oraz ze proces mozna u- skuteczniac w naczyniach metalowych, np. w zbiornikach wylozonych olowiem, przy- czem, w odróznieniu od znanych sposobów katalitycznie przyspieszonego traktowania kwasem solnym, mozna regenerowac kwas odjpadowy.Poniewaz przy traktowaniu kwasem siarkowym zawarte w materjale zwiazki ziem alkalicznych, zwlaszcza wapno, two¬ rza trudno rozpusizczalne zwiazki, które moga (pozostac w poddawanym oczyszcza- niiu materjale, korzystnie jest przed odze¬ lazianiem usunac z mineralów domieszki wapniowe i magnezowe.Wedlug wynalazku traktuje sie odpo¬ wiednio rozdrobniony materjal wodnym kwasem siarkawym, np. wprowadzajac ga¬ zowy dwutlenek siarki db wodtoej zawiesi¬ ny materjalu, przyczem to traktowanie u- skuitecznia sie pod zwyklem lub zwiekszo- nem cisnieniem, idochodzaoem prawie do 5 atmosfer, I w zwyklej luib wieco podwyzszo¬ nej temperaturze, dochodzacej prawie do 70*0. S02 wprowadza isie dotad, az ustanie wywiazywanie sie gazowego kwasu weglo¬ wego, poczem oddziela sie proszek mineral¬ ny od roztworu, zawierajacego zwiazki wap¬ nia i magnezu w postaci dwusiarczynów.Przez to wstepne oczyszczanie usuwa sie równiez wieksza czesc tlenków alkal jów. To traktowania nie ma na celu usuwania zela¬ za z przerabianych mineralów w opisanych wrunikach roboczych.Skoro poddawane oczyszczaniu minera¬ ly zawieraja tylko znaczniejsze ilosci zwiaz¬ ków zelaza, wówczas oczywiscie wstepnego oczyszczania zupelnie sie nie stosuje. Z dru¬ giej znów strony glinke uwolniona w opisany sposób od topników, takich jak wapno, ma¬ gnezja i tlenki alkaljów mozna stosowac bez¬ posrednio do otrzymywania mniej warto¬ sciowych mas szamotowych, nie stosujac w tym przypadku odzelaziania. Opijane trak¬ towanie kwasem siarkawym posilada tedy znaczenie techniczne, poniewaz w ten spo¬ sób usuwa sie praktycznie calkowicie za¬ warte w materjale niewielkie ilosci wapna, magnezji i tlenków alkaljów.Przyklad L Oczyszczanie glinki. Pro¬ dukt wyjsciowy zawieral 45,4% Si02, 9,0% Fe20s, 28,0% A/203, 11,9% CaO, 0,2% Mn304, 0,8% Na20 i 4,1 % MgO. Glin^ ke oddziela sie od piasku przez •szlamowa¬ nie woda. Do wodnej zawiesiny wprowa¬ dza sie dwutlenek siarki az do zaprzesta¬ nia wywiazywania sie kwasu weglowego 2 weglanów. W ten sposób potraktowana glinka o powyzej podanym skladzie posia¬ dala po odfiltrowaniu lub odwirowaniu roz¬ tworu nastepujacy sklad: 53,2% Si02, 10,1% Fe203, 35,1% Al203, 0,6% CcrO, 0% Mn304, 0% Na20 orsm 0,20% MgO.Do odzelaziania 100 kg wilgotnej glinki (za¬ wierajacej okolo 30% wilgoci) uzyto 200^- 250 litrów rozcienczonego kwasu siarkowe¬ go o zawartosci 10% H2S04 i 10% FeS04.Glinke zawiesza sie w roztworze poczem stale mieszajac ogrzewa sie owa zawiesine 3 —w dagtt pewiego czasu [&p. 10 mimn) do tempcrtaihiry ,np. 90 — 100°C; Oczyszczona glinke odfiltrowana, odwirowana lub w po¬ dobny sposób oddzielona od roztworu u- walnia sie od zawartej w miej soli zelaza praez kilkakrotne przemycie czysta lub za¬ kwaszona wodty. Oczyszczony materjal po¬ siadlas nastepujajcy siklaid!: 63,0% Si02, 1,25% Fe203, 34,6% A1203, 0,55% CoO, 0% manganu, 0% tlenków alkaljów, 0,18% MgO. A zatem zanieczyszczenia usunieto praktycznie calkowicie.. Otrzymana glinka jest bardzo plastyczna i nadzwyczaj ognro- tnvala\, gdyz nie zawiera topników, i wypa¬ la sie na prawie bialy kolor.Roztwór odsaczony od oczyszczonego materjalu poddaje sie procesowi redukcji, np. przez dzialanie metalfcznem zelazem lub dwutlenkiem siarki oraz krystalizuje sie, przez co z roztworu usuwa sie jednocze- snile wodle, unikajac kosztów odparowywa¬ nia. Pozostaly nasycony na zimno roztwór siarczanu zelazawego nawraca sie, po do¬ daniu do miego kwasu siarkowego, napo- wrót db procesu, Zapomoca takiego samego odzelaziania, nie poprzedzonego wstepnetm oczyszcza- niemi, glince o skladzie 47,1% Si02, 32,5% Al?03, 7,6% Fe20P, 12,8% straty przy za¬ rzeniu nadaje sie sklad nastepujacy: 51,5% Si02, 35,r% Al203, 0,6% Fe903 i 12,6% straty przy zarzeniu. Poprzednie zabarwie¬ nie ceglasto-czerwone przechodzi po tern traktowaniu w jasno-zólte.Przyklad II. Odzelazianie bauksytu.Oczyszczanie tego minerailui wymaga stoso¬ wania mocniejszego kwasu siarkowego ?. dluzszego okresu czasu traktowania tym 'kwasem. Do traktowania bauksytu, zawie¬ rajacego 17% tlenku zelaza stosuje sie np, 250 litrów rozcienczonego kwasu siarkowe¬ go o zawartosci 20% H2S04 i co najmniej 10% siarczanu zelazawego. Zawartosc ze- laiza w mateirjale po tern traktowaniu spada do 1,5%. Nalezy zaznaczyc, ze w tym przy- padki* przy traktowaniu kwasem przecho¬ dzi do roztworu rówtfiez $d&ó@ 4leriku g}k nu.Przyklad UL Nuiejszy sposób nadaje sie zwlaszcza do odzelaziania kwarcu. Pia¬ sek kwarcowy oczyszcza sie zapomoca szla¬ mowania. 100 kg piasku kwarcowego, który po szlamowaniu posiada nastepujacy sklad: 99,23% Si02, 0,64% F*2O3,m0,12% Al2039 0,01 % CoO, wprowadza sie do 100 litrów roztworu, zawierajacego 15% H2S04 i 5% siarczamu zelazawego, i traktuje sie w cia¬ gu 15 minut w wolno obracajacym sie beb^ nie, wylozonym kwasoodiporaiemi ceglami.Nastepnie zlewa sie kwas, a piasek prze¬ mywa sie dokladnie woda. Po wysuszeniu piasek jest zupelnie bialy i posiada naste^ pujacy sklad: 99*86% SiQ2, 0,03% F^20^f 0,10% Al203 i 0m% CoO. Podczas gdy poczatkowo kwarc uiie -nadawal sie prawie, z powodu wysokiej zawartosci zelaza, do otrzymywania szkla, to materjal oczyszczo¬ ny daje calkowicie bezbarwny i przezroczy¬ sty sitop szkla.W ten sam sposób mozna oczyscic ska¬ len, baryt i celestyni.Aby odzelazianie oplacalo sie w skali przemyslowej, korzystne jest w wielu przy¬ padkach oczyszczane kwasem siarkawym materjaly, -p^zad traktowaniiem hw&sem siarkowym ii siiarczianem zelazawym, podda¬ wac suszeniu na powietrau lub na drodze sztucznego suszenia, a to w tym celu, by przy nastepujapeni potem odzelazianiu wil¬ goc, zawarta w mftterjale, nie spowodowala rozcienczenia stosowanych ilosci kwasu i soli zelazawej; 'dzieki temu zmniejsza sie ilosc stosowanego kwasu. PL

Claims (2)

1. Zastrzezenia patentowe. 1. Sposób oczyszczania, a zwlaszcza odzelaziania piasku kwarwego, glinki kib podobnych zawierajacych zelazo mineralów przez traktowanie kwasami, zawierajacemu sole zelazawe, znamienny tern, ze jako *oz- p^szcsziakiik stosuje sie rozcienczony kwas - 4 —siarkowy, do którego dodaje isie co naj¬ mniej 4% krystalicznego siarczanu zelaza¬ wego.
2. 2. Sposób wedlug zastrz, 1, znamien¬ ny tern, ze surowiec, przed poddaniem go dzialaniu .rozcienczonego kwasu siarkowe¬ go z domieszka siarczanu zelazawego, ifcrak- tuje sie kwasem isiarkowym w wodlnej za¬ wiesinie w zwyklej lub nieco podwyzszo¬ nej temperaturze, pod zwyklem lub nieco zwiekszonem dnieniem, az do (zaprzestania wydzielania sie kwasu weglowego, poczem materjal oddziela sie od roztworu i ewen¬ tualnie przemywa i suszy. Alterra A. G. Zastepca: M. Skrzypkowski, rzecznik patentowy. Druk L. Boguslawskiego i SkJ, Warszawa. PL