RO85153B1 - Procedeu de prelucrare chimică a eutecticului grafit- metal pentru separarea diamantelor sintetice - Google Patents
Procedeu de prelucrare chimică a eutecticului grafit- metal pentru separarea diamantelor sintetice Download PDFInfo
- Publication number
- RO85153B1 RO85153B1 RO107341A RO10734182A RO85153B1 RO 85153 B1 RO85153 B1 RO 85153B1 RO 107341 A RO107341 A RO 107341A RO 10734182 A RO10734182 A RO 10734182A RO 85153 B1 RO85153 B1 RO 85153B1
- Authority
- RO
- Romania
- Prior art keywords
- graphite
- chemical
- reactors
- solution
- eutectic
- Prior art date
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 45
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 239000000126 substance Substances 0.000 title claims description 42
- 238000011282 treatment Methods 0.000 title claims description 8
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 title 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 30
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 28
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 claims abstract description 23
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910052903 pyrophyllite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 12
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 28
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 21
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 18
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 15
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 15
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 14
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 claims description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 12
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 11
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 9
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 9
- 238000011084 recovery Methods 0.000 claims description 8
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 8
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 7
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 6
- 229910003271 Ni-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 4
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims description 4
- 229910017709 Ni Co Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003267 Ni-Co Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910003262 Ni‐Co Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910018487 Ni—Cr Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 2
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 7
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 abstract 1
- 238000001311 chemical methods and process Methods 0.000 description 9
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 7
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Substances [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N nitrous oxide Inorganic materials [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 2
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N bromine Chemical compound BrBr GDTBXPJZTBHREO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 2
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000010992 reflux Methods 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 150000004760 silicates Chemical class 0.000 description 2
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M Nitrite anion Chemical compound [O-]N=O IOVCWXUNBOPUCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- OBWXQDHWLMJOOD-UHFFFAOYSA-H cobalt(2+);dicarbonate;dihydroxide;hydrate Chemical compound O.[OH-].[OH-].[Co+2].[Co+2].[Co+2].[O-]C([O-])=O.[O-]C([O-])=O OBWXQDHWLMJOOD-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- OYFJQPXVCSSHAI-QFPUQLAESA-N enalapril maleate Chemical compound OC(=O)\C=C/C(O)=O.C([C@@H](C(=O)OCC)N[C@@H](C)C(=O)N1[C@@H](CCC1)C(O)=O)CC1=CC=CC=C1 OYFJQPXVCSSHAI-QFPUQLAESA-N 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 235000019441 ethanol Nutrition 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- PXLIDIMHPNPGMH-UHFFFAOYSA-N sodium chromate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Cr]([O-])(=O)=O PXLIDIMHPNPGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 description 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 description 1
- LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M sodium nitrite Substances [Na+].[O-]N=O LPXPTNMVRIOKMN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000010288 sodium nitrite Nutrition 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- -1 such as Co Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N sulfuric acid Substances OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Invenția se referă la un procedeu
de prelucrare chimică a eutecticului grafit-metal,
pentru separarea diamantelor sintetice
din masa cărbunoasă, care nu a fost
convertită, și din topitură rezultată din procesul
de sinteză. Procedeul constă în mărunțirea
brichetelor de eutectic grafit-metal, preoxidarea
acestor brichete, dezagregarea,
oxidarea grafitului din brichete, îndepărtarea
pirofilitei și, în final, purificarea diamantelor
sintetice de urmele de grafit.
Description
Invenția se referă la un procedeu de prelucrare chimică a entectului grafitmetal, pentru separarea diamantelor sintetice din masa cărbunoasă, care nu a fost convertită, și din topitură rezultată din procesul de sinteză, care permite obținerea de diamante sintetice purificate de metalul catalizator, de grafitul inițial, de pirofilită și de alte impurități, ce pot fi incluse între cristalele de diamante sintetice sau pe suprafețele acestora.
Este cunoscut tratamentul cu acid azotic concentrat, care are un efect de dizolvare a tuturor materialelor din produs, cu excepția diamantului. Este cunoscut, de asemenea, procedeul prin care conținutul celulei de sinteză este scos și fiert, respectiv cu acid sulfuric concentrat și, apoi, urmat de o spălare.
Prezintă dezavantaje prin faptul că nu constituie un proces integral, implementat pe instalații și utilaje tehnologice bine precizate, și nu menționează tratamentul chimic al soluțiilor reziduale și al gazelor nitroase, sulfurice, clorhidrice etc, rezultate din procesul chimic.
Sunt cunoscute operații chimice de tratamente ale diamantelor sintetice, care se referă la posibilitatea purificării diamantelor, folosind topituri alcaline, formate din amestecuri de hidroxizi și carbonați ai metalelor alcaline, sau topituri din amestecuri de oxizi de plumb. Aceste procedee au o aplicație limitată și nu constituie un procedeu unitar.
Se cunoaște, de asemenea, îndepărtarea masei cărbunoase prin atac chimic cu brom lichid și flotarea acesteia ia suprafața băii, urmată de o electroliză a metalului catalizator. Atacul chimic cu brom lichid, având în vedere gradul înalt de volatilitate și toxicitate, este foarte dificil de aplicat la scară industrială, datorită instalațiilor complexe și costisitoare pe care le necesită acest procedeu.
Procedeul conform invenției, însumând prelucrarea chimică cu acizi anorga2 nici și tratamentele cu topituri alcaline, înlătură dezavantajele menționate prin aceea că, în scopul creșterii randamentului, fără a altera calitatea diamantelor sintetice obținute în condiții blânde, de siguranță și protecție, cuprinde o primă fază de mărunțire a brichetelor de eutectic grafit-metal prin concasare, pentru creșterea suprafeței de atac chimic, urmată de o fază de preoxidare a brichetelor de eutectic grafit-metal, folosind o soluție amestec de 96...98% HNO3 și 98% H2SO4 în proporție procentuală de volume 96 părți H2SO4 + 4 părți 4HNO3, urmată de o fază de dezagregare a brichetelor de eutectic grafit-metal de orice tip, ce pot conține catalizatori atât metale singulare, cum sunt Co, Ni etc, cât și aliaje catalizatoare, ca Ni-Fe, Ni-Co, Ni-Cr, Ni-Μη etc, în orice proporție de concentrații chimice ale componentelor acestor aliaje, folosind o soluție pentru dizolvarea metalelor respective, având o compoziție variabilă, constând din X% HNO3 + Y HCI + Z% H2O, operație de dezagregare, dizolvare a brichetelor de eutectic grafit-metal realizată în mai multe reactoare chimice speciale, prevăzute cu sistem de încălzire electrică, agitare și control automat al temperaturii și presiunii din interiorul reactoarelor, ce asigură efectuarea reacției chimice de dizolvare a metalelor singulare, sau a aliajelor catalizatoare menționate, la o temperatură de
75...105°C, timp de 3,5...4,5 h, cu purificarea, neutralizarea, recuperarea parțială a HNO3 și denocivizarea gazelor de reacție NO, NO2(NOx) și Cl2, după care acestea sunt ejectate în atmosferă, totodată realizându-se neutralizarea și purificarea apelor reziduale rezultate, după care utilizează o fază de oxidare a grafitului din brichetele de eutectic grafit-metal, rămas împreună cu masa de cristale de diamante sintetice după o operație preoxidare și cea de dezagregare, care se realizează cu o soluție de H2SO4 50%, ce conține NaCrjO; în concentrație de 5...15% în greutate, la o temperatură de 1O5...125°C, în reactoare speciale, dotate cu sisteme de încălzire electrică și de agitare, și cu reglare automată a temperaturii și presiunii din interiorul reactoarelor și a mediului de reacție, urmată de o fază de îndepărtare a pirofilitei, fie prin atac chimic, cu HF 25... 37%, în reactoare speciale, dotate cu sisteme de încălzire electrică, agitare și de reglare automată a temperaturii și presiunii din interiorul reactoarelor și a mediului de reacție, la o temperatură de 105... 120°C, realizând, concomitent, și recuperarea parțială a HF evaporat din reactoare, și care se reciclează în proces, fie prin atac chimic, cu topitură alcalină de NaOH, luată în proporție de 3...6 părți în greutate față de una parte diamante sintetice, la o temperatură de 33O...45O°C, urmată de o dizolvare a topiturii alcaline în apă sau în soluție diluată de Hcl, prin care silicații și aluminații de sodiu se dizolvă, permițând, astfel, separarea și purificarea diamantelor sintetice, care rămân integre și nesolubilizate, de impuritățile de pirofilită, în final efectuându-se purificarea cristalelor de diamante sintetice și naturale de urmele de grafit, prin atac chimic, cu o soluție de H2SO4 50%, ce conține Na2Cr2O7 10% în greutate.
Se dau, în continuare, două exemple de realizare a invenției.
Conform unui exemplu de realizare a invenției, într-o primă fază, brichetele, în șarje mici sau mari, se supun unei operații de mărunțire, într-un concasor cu fălci sau cu valțuri. Mărunțișul se sortează prin site cu ochiuri mari, de 5...15 mm, partea ce rămâne pe site se returnează la reconcasare.
Brichetele astfel mărunțite se supun operației chimice de preoxidare, prin atac cu un amestec sulfonitric, compus din 96 părți H2SO4 98% și 4 părți HNO3 98%, care se încălzește la 60...75° timp de 20... 35 min, într-un reactor chimic, după care grafitul nereacționat și exfoliat, dintre discurile de metal catalizator, din brichete, se colectează de la suprafața soluției amestec, cu ajutorul unor site de inox, sau prin raclarea suprafeței de lichid. Prin această operație, aproximativ 60...75% din cantitatea totală de grafit neconvertit în diamante sintetice este eliminată din sistem, facilitând substanțial operațiile următoare, cea de dizolvare a metalului, prin creșterea suprafeței de atac chimic, cu acizi anorganici, asigurând un randament mai mare de dizolvare, și cea de oxidare a grafitului, deoarece este supusă reacției de oxidare, în acest caz, o cantitate mult mai mică de grafit decât fără preoxidare.
O cantitate de X - Y kg de eutectic grafit-metal, ce conține catalizator de cobalt ori nichel, folosit pentru obținerea diamantelor sintetice din familiile sortimentale Friabil, Mediu sau Tenace, se introduce într-o linie de reactoare chimice speciale, amenajate și dotate cu sisteme de încălzire și agitare, precum și cu condensatoare, pentru refluxarea condensului. De asemenea, linia de reactoare chimice este dotată cu sisteme automate de reglare a temperaturii și presiunii în limitele impuse de procesul chimic. în aceste reactoare, în prealabil, s-a introdus o anumită cantitate de soluție de HNO3 30...60% sau de HCI
15...30%, calculată în proporție de 0,5...
1,5 I/ brichetă, funcție de tipul brichetelor și familia sortimentală a diamantelor sintetice, conținute în aceste brichete. Introducerea soluției se face prin conducte, de la rezervorul de acizi, folosind pompe și aparatul de măsură și control, pentru volum și densitate, montate în linie tehnologică.
Brichetele de eutectic grafit-metal, luate separat pentru fiecare tip și sortiment de diamante sintetice, după ce au fost mărunțite prin concasare, se introduc în dispozitive de reacție speciale, care sunt montate în interiorul reactoarelor chimice și care au un rol de protecție a acestor reactoare împotriva șocurilor. Folosind sistemele de încălzire electrică și de agitare, soluția de acizi menționați mai sus este încălzită între 75...105°C și uniformizată termic, ceea ce permite menținerea
Co + 8 HNO3
Ni +8HNO3
Fe + 5HNO3 + 3HCI
NO + O2 (aer) în final, ca urmare a acestor reacții, brichetele de eutectic sunt dezagregate, având metalele catalizatoare dizolvate în soluțiile de acizi azotic sau clor5 hidric, punând în libertate cristalele de diamante sintetice, împreună cu grafitul conținut în aceste brichete și care, în acest caz, atât diamantele cât și grafitul, rămân integral neatacate chimic. Grafitul se află fie sub formă de particule fin divizate de suspensie, fie ca plăcuțe cu dimensiuni de la 2 x 2 până la 10 x 15 mm, ori ca amestec al acestor două forme.
După terminarea reacției de dizolvare a metalelor catalizatoare Co ori Ni din eutectic, conținutul reactoarelor chimice, deci suspensia, este supus unei operații de separare a părții solide de cea lichidă, folosind filtre sub presiune, de randament înalt. Partea solidă astfel separată, sub formă de turtă, conține grafit, pirofilită și cristale de diamante sintetice, care se colectează din filtre și se trimite la operația chimică imediat următoare, pentru oxidarea și îndepărtarea grafitului. Soluția rezultată din filtrarea suspensiei este trimisă la instalația de recuperarea a cobaltului.
Gazele nitroase și clorhidrice, rezultate din reacțiile de dizolvare a metalelor catalizatoare, sunt aspirate din reac unei viteze de reacție controlate. în aceste condiții, în reactoarele chimice sus-menționate are loc reacția chimică de dizolvare a metalelor catalizatoare, în cazul de fată
Co sau Ni, conform reacțiilor:
CO(NO3)2 + 2NO + 4H2O 3 Ni(NO3)2 + 2NO + 4H2O Fe(NO3)3 + 2NO + FeCI3 + 4 H2O 2NO2 toarele chimice și supuse, fiecare separat, unui proces de condensare și neutralizare într-o instalație specială, în care gazele nitroase se transformă în soluție diluată de HNO3 în proporție de peste 60%, soluție care se refolosește în procesul chimic. Restul gazelor nitroase sunt convertite în soluții reziduale de azotat de sodiu și azotit, iar cele clorhidrice sunt neutralizate și aduse în formă de soluție NaCI care, în final, sunt trimise la stația de purificare și denocivizare a apelor reziduale.
Pentru a obține o separare a grafitului de diamantele sintetice, partea solidă, separată sub formă de turtă, se introduce într-o altă linie de reactoare chimice, prevăzute cu posibilități de alimentare cu H2SO4, apă și alte materiale. în prealabil, în fiecare reactor, se introduce o cantitate de 80...120 I soluție 50% H2SO4, după care se adaugă partea solidă, sub formă de turtă, în porții adecvate, punând în funcțiune, concomitent, sistemele de încălzire electrică și agitație. Conținutul de reactoare se încălzește până la 100... 125°C, din acest moment se poate începe introducerea bicromatului de sodiu Na2Cr2O7, pentru a facilita oxidarea grafitului, conform reacției:
Viteza reacției de oxidare a grafitului se controlează și se reglează prin
2C(grafit) + 4H2SO4 + Na2Cr2O7
Na2SO4 + Cr2(SO4)3 + 4H2O + Co + CO2 frecvența și cantitatea de Na2Cr2O7 introdusă în reactoare. Reacția este exotermă și conținutul reactoarelor se menține la temperatura cuprinsă între 95...125°C, cu ajutorul unui sistem automat de reglare a temperaturii, timp de 3...4,5 h. Apariția în masa de reacție a unui mic exces de bi>
cromat de sodiu nereacționat și încetarea degajării de gaze, a spumării, sunt indici că reacția de oxidare a grafitului s-a terminat. De asemenea, pentru stabilirea sfârșitului reacției, se iau probe din suspensia din reactoare, care se diluează cu apă, și se observă prezența sau absența particulelor de grafit nereacționat.
După terminarea reacției, conținutul reactoarelor, suspensia rezultată, se trimite la separarea de faze prin filtrare în filtre sub presiune, obținând, în final, o altă parte solidă, sub formă de turtă, și o soluție filtrată. Această parte solidă, sub formă de turtă, în continuare, se trimite la operația de îndepărtare a pirofilitei, imediat următoare, iar soluția filtrată, la instalația de recuperare a cromului sau la stația de neutralizare, depoluare a apelor reziduale.
Ai2O3 · 4 SiO2 · H2O + 16 HF
AI2O3 + 6 HF
Gazele ce conțin vapori de HF și apă, împreună cu SiF, în stare volatilă, sunt trecute prin mai multe coloane de purificare și recuperare a acidului fluorhidric, care, sub formă de soluție diluată, se reciclează în proces. La terminarea reacției, conținutul reactoarelor se trimite la neutralizare cu NaOH a excesului de HF, după care acesta se trimite, în continuare, la separarea fazei solide de cea lichidă, se obține o masă de cristale de diamante sintetice, sub formă de turtă, și o soluție filtrată. Soluția filtrată se trimite la stația de neutralizare a apelor reziduale, iar masa de cristale de diamante sintetice, care conține numai diamante sintetice impurificate cu urme de grafit, sub formă de particule fine, se supune purificării, în cadrul operației imediat următoare, în care, pentru îndepărtarea pirofilitei dintre grăunții de
Gazele naturale din reacția de oxidare a grafitului se aspiră din reactoarele chimice și se trimit în instalația de neutralizare și purificare a gazelor, după care acestea sunt ejectate în atmosferă.
Partea solidă, rezultată din filtrare, în afară de cristalele de diamante sintetice, poate conține și cantități mici de pirofilită, de ordinul 0,01...1%. precum și urme de grafit. Pentru îndepărtarea granulelor de pirofilită dintre grăunții de diamante, se poate supune unui tratament chimic, mai întâi printr-un atac chimic cu soluție 37% HF, în reactoare chimice speciale, la temperatura de 1O5...12O°C, prevăzute cu sisteme de încălzire electrică și agitare, precum și cu sisteme automate de reglare a temperaturii. Ca urmare a reacției chimice a pirofilitei cu HF, aceasta este descompusă și îndepărtată din masa de reacție, conform ecuațiilor:
SiF4 + 8 H2O + AI2O3 2 AIF3 + 3 H2O diamante sintetice, se atacă chimic, cu topituri alcaline.
în acest scop, o cantitate Z kg de diamante sintetice, impurificate cu pirofilită și urme de grafit, se introduce într-un reactor cilindric, din oțel inox, prevăzut cu sistem de agitare și încălzire electrică și cu reglare automată a temperaturii. în acest reactor se mai introduce o anumită cantitate de NaOH sub formă de pelete sau fulgi, luată în proporție de 3 până la 6 părți în greutate, față de 1 parte greutate de diamante sintetice, destinate operației de purificare. Conținutul reactorului, NaOH și diamante sintetice, se încălzește la temperatura de 33O...45O°C. Când întreaga masă de reacție s-a topit, se pornește agitarea, menținând, pe cât posibil, temperatura în limita menționată, timp de 2...3,5 h. Ca urmare a reacției dintre pirofilită și hidroxidul de sodiu, aceasta este descompusă și trecută în formă de silicați și aluminați, solubili în apă, sau soluție diluată de HCI.
în acest caz, impuritățile de grafit, aflate în masa topită, flotează la suprafața topiturii alcaline, de unde acestea pot fi colectate, cu ajutorul unui dispozitiv cu sucție cu aer cald.
Când reacția este considerată terminată, topitura se lasă să se răcească, după care se dizolvă în apă sau soluție diluată HCI, în același reactor în care a avut loc reacția cu topituri alcaline. Suspensia ce conține cristale este supusă operației de filtrare, pentru separarea diamantelor sintetice. La terminarea operației de filtrare, cristalele de diamante sintetice, sub formă de turtă, sunt spălate cu apă demineralizată, de mai multe ori, acompaniată de filtrări repetate, după care cristalele se usucă în stive la 120...200°C și, în final, se trimit la operațiile de prelucrări fizice.
Purificarea finală de urmele de grafit se realizează prin tratamente chimice, a masei de cristale de diamante sintetice, rezultate în fazele anterioare, cu amestec sulfonitric, constând din soluție 50% H2SO4, ce conține 10% Na2Cr2O7, la temperatura de 1O5...125°C, timp de 1... 3 h, în reactoare speciale, dotate cu sisteme de încălzire electrică și agitare, și coloane de refulare a condensului, pentru evitarea pierderilor de anhidridă cromică.
După terminarea reacției finale de purificare a diamantelor sintetice, acestea se spală cu apă demineralizată, urmată de filtrare în filtre sub presiune, se spală cu alcool etilic sau acetonă, se usucă în etuve, se cântăresc și se ambalează în porții adecvate.
Conform unui alt exemplu de realizare a invenției, o cantitate de X - Y kg de brichete de eutectic grafit-metal, în care prin metal se înțelege aliaje de Ni-Fe ori Ni-Μη, unde concentrația Fe poate varia în limitele 1...99% sau a Mn între 2...50%, care conține Z kg diamante sintetice, de toate tipurile și sortimentele posibile, sintetizate, împreună sau separat, pentru fiecare tip și sortiment, se introduce în mai multe reactoare chimice, încadrate într-o linie tehnologică de prelucrări chimice a eutectului grafit-metal. Reactoarele chimice speciale sunt dotate cu sisteme de încălzire electrică și agitare, precum și cu condensatori pentru refluxarea condensului.
De asemenea, reactoarele chimice sunt prevăzute cu sisteme automate de reglare a temperaturii și presiunii din interiorul lor, în limitele impuse de procesul chimic. Brichetele de eutectic grafit-metal se introduc în dispozitivele de reacție, în porții adecvate, care sunt montate în interiorul reactoarelor și care asigură protecția contra șocurilor mecanice, termice și a eroziunii reactoarelor chimice.
Pentru realizarea atacului chimic privind dizolvarea metalelor catalizatoare din eutectilul grafit-metal, se folosește o soluție amestec de acizi anorganici, ce are o mare capacitate de dizolvare a metalelor menționate, funcție de raportul concentrațiilor acizilor respectivi. Această soluție are proprietăți puternic oxidante sau slab oxidante, și se obține din amestecul acizilor HNO3 și HCI în anumite proporții, altele decât cele ale apei regale, funcție de scopul propus și de natura metalelor ce urmează a fi dizolvate. în cazul aliajelor NiFe, compoziția optimă a soluției amestec este
30% HNO3 + 12% HCI + 58% H2O.
Compoziția soluției amestec poate varia în direcția creșterii concentrației HNO3, micșorând în același timp pe cea a HCI și invers, astfel ca să obțină proprietățile oxidante solicitate de natura procesului chimic. în acest mod, se poate evita formarea de H2 liber și, totodată, de a reduce la minimum posibil formarea de gaze nitroase și clor liber în timpul procesului chimic de dizolvare a metalelor în soluția amestec, ceea ce nu se poate realiza când se folosește numai soluție de HCI sau HNO3.
în scopul dizolvării metalelor catalizatoare din eutecticul grafit-metal, în fiecare reactor chimic se introduce o anumită cantitate de soluție din fiecare acid HNO3 și HCI, astfel ca să se obțină compoziția dorită de soluție amestec și volumul necesar dizolvării șarjei respective, calculat din proporție de 100 I soluție amestec/X kg brichete Ni-Fe. Soluția amestec este încăl>
zită în reactoarele chimice la 85...110°C. La această temperatură, reacția de dizolvare a metalelor are loc cu viteză considerabilă, durata reacției fiind de 3,5...4 h, cu agitare continuă.
Datorită compoziției variate a eutecticului grafit-metal, prezența fierului în aliajul Ni-Fe poate determina formarea cu carbonul a unor compuși metalografitici, cu straturi metalografitice de tipul oțelurilor austenitice, martensitice etc, sau de tipul fontelor aliate, cum sunt fonta cenușie sau albă, care manifestă rezistentă mărită la atacul chimic cu acizi anorganici. în cazul de fată, utilizarea soluției amestec conduce la rezultate optime, permițând dizolvarea oricăror compuși metalografitici cu structuri metalografitice diferite, cuprinse în gama oțelurilor inox și a fontelor aliate albe și cenușii.
După terminarea reacției de dizolvare a metalelor, conținutul reactoarelor este golit și trimis prin conducte, la operația de separare a fazei solide de cea lichidă, prin filtrare în filtre sub presiune, construite din material rezistent la coroziunea soluției amestec.
Gazele rezultate din reacția chimică se supun operației de purificare și neutralizare într-o instalație specială, ce asigură depoluarea mediului ambiant în limitele admise.
în continuare, atât soluția filtrată cât și partea solidă, sub formă de turtă, se supun operațiilor chimice imediat următoare, la fel ca în primul exemplu de realizare, după dezagregarea și filtrarea ce au urmat preoxidării.
Procedeul de prelucrare chimică a eutectului grafit-metal pentru separarea diamantelor sintetice, conform invenției, prezintă următoarele avantaje:
- este un procedeu polivalent, ce poate permite prelucrarea chimică a mai multor tipuri de eutectic grafit-metal, în general a tuturor tipurilor cunoscute și utilizate pentru producția curentă de diamante sintetice din familiile Friabil, Mediu, MediuTenace și Tenace;
- are la bază un proces chimic unitar, implementat într-o linie tehnologică unitară, compusă din compartimente modulate, ce permit prelucrarea chimică a eutecticului grafit-metal cu randament înalt, fără a altera calitatea diamantelor, pe care o păstrează intactă, așa cum s-a obținut din sinteză;
- include operații chimice și instalații tehnologice care permit depoluarea gazelor și a apelor reziduale rezultate din procesul chimic;
- cuprinde operații și instalații tehnologice ce permit recuperarea parțială sau totală a unor materii prime și reactivi folosiți în procesul chimic, de exemplu HNO3, MF, carbonatul bazic de cobalt și altele.
Claims (4)
- RevendicareProcedeu de prelucrare chimică a eutecticului grafit-metal pentru separarea diamantelor sintetice, însumând prelucrarea cu acizi anorganici și tratamentele cu topituri alcaline, caracterizat prin aceea că, în scopul creșterii randamentului, fără a altera calitatea diamantelor sintetice, obținute în condiții blânde și de siguranță și protecție, cuprinde o primă fază de mărunțire a brichetelor de eutectic grafit-metal, prin concasare, pentru creșterea suprafeței de atac chimic, urmată de o fază de preoxidare a brichetelor de eutectic grafitmetal, folosind o soluție amestec de96.. .98% HNO3 și 98% H2SO4, în proporție procentuală de volume 96 părți H2SO4 + 4 părți 4HNO3, urmată de o fază de dezagregare a brichetelor de eutectic grafitmetal de orice tip, ce pot conține catalizatori atât metale singulare, cum sunt Ni, Co etc, cât și aliaje catalizatoare, ca Ni-Fe, Ni-Co, Ni-Cr, Ni-Μη etc, în orice proporție de concentrații chimice ale componentelor acestor aliaje, folosind o soluție pentru dizolvarea metalelor, având o compoziție variabilă, constând din X% HNO3 + Y% HCI + Z% H2O operație de dezagregare, dizolvare a brichetelor de eutectic grafitmetal, realizată în mai multe reactoare chimice speciale, prevăzute cu sisteme de încălzire electrică, agitare și control al temperaturii și presiunii din interiorul reactoarelor, ce asigură efectuarea reacției chimice de dizolvare a metalelor singulare, sau a aliajelor catalizatoare menționate, la o temperatură de 75...105°C, în timp de
- 3.5.. .
- 4.5 h, cu purificarea, neutralizarea, recuperarea parțială a HNO3 și denocivizarea gazelor de reacție NO, NO2(NOX) și Cl2, după care acestea sunt ejectate în atmosferă, totodată realizându-se neutralizarea și purificarea apelor reziduale rezultate, după care urmează o fază de oxidare a grafitului din brichetele de eutectic grafit14 metal rămas împreună cu masa de cristale de diamante sintetice după operația preoxidare și cea de dezagregare, care se realizează cu o soluție de H2SO4 50%, ce
- 5 conține Na2Cr2O7 în concentrație de 5... 15% în greutate, la o temperatură de1O5...125°C, în reactoare speciale, dotate cu sisteme de încălzire electrică și de agitare și cu reglare automată a temperaturii și presiunii din interiorul reactoarelor și a mediului de reacție, urmată de o fază de îndepărtare a pirofilitei, fie prin atac chimic, cu MH 25...37%, în reactoare speciale, dotate cu sisteme de încălzire electrică, agitare și reglare automată a temperaturii și presiunii din interiorul reactoarelor și a mediului de reacție, ia o temperatură de 1O5...125°C, realizând, concomitent, și recuperarea parțială a MF evaporat din reactoare și care se reciclează în proces, fie prin atac chimic, cu topitură alcalină de NaOH luată în proporție de 3...6 părți în greutate față de 1 parte diamante sintetice, la o temperatură de 33O...45O°C, urmată de o dizolvare a topiturii alcaline în apă sau în soluție diluată de HCI, prin silicații și aluminații de sodiu se dizolvă, permițând astfel separare și purificarea diamantelor sintetice, ce rămân integre și nesolubilizate, de impuritățile de pirofilită, în final efectuându-se purificarea cristalelor de diamante sintetice și naturale de urmele de grafit, prin atac chimic, cu o soluție de H2SO4 50%, ce conține Na2Cr2O7 10% în greutate.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO107341A RO85153B1 (ro) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | Procedeu de prelucrare chimică a eutecticului grafit- metal pentru separarea diamantelor sintetice |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RO107341A RO85153B1 (ro) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | Procedeu de prelucrare chimică a eutecticului grafit- metal pentru separarea diamantelor sintetice |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RO85153B1 true RO85153B1 (ro) | 2002-06-28 |
Family
ID=40903482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RO107341A RO85153B1 (ro) | 1982-04-23 | 1982-04-23 | Procedeu de prelucrare chimică a eutecticului grafit- metal pentru separarea diamantelor sintetice |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RO (1) | RO85153B1 (ro) |
-
1982
- 1982-04-23 RO RO107341A patent/RO85153B1/ro unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20110129397A1 (en) | Method for recovering valuable metal from waste catalyst | |
| US20040219082A1 (en) | Selective recovery of aluminium, cobalt and platinum values from a spent catalyst composition | |
| US10369631B2 (en) | Method for recycling waste cemented carbide by molten salt chemistry | |
| CN109022763B (zh) | 一种含钨废料的处理方法及其设备 | |
| JP7437813B2 (ja) | 真空熱還元法による高純度金属リチウムの製造法 | |
| JPS6184336A (ja) | 白金族金属の抽出法 | |
| JPH0568981A (ja) | 廃水から銅イオンを除く方法 | |
| EP0120572B1 (en) | Process for preparing an iron oxide | |
| CN109371252A (zh) | 一种火法与湿法联合处理炼锑砷碱渣的装置及方法 | |
| EA001768B1 (ru) | Пирометаллургический способ обработки металлсодержащих материалов | |
| JPS589815A (ja) | アルミナを主成分とする耐火物を製造する方法 | |
| US3992270A (en) | Method of reclaiming nickel values from a nickeliferous alloy | |
| US3039865A (en) | Recovery of mercury from aqueous solutions | |
| CN113387387A (zh) | 一种利用含钨废料短流程制备钨酸钠溶液的方法 | |
| KR940010113B1 (ko) | 염화마그네슘 제조 방법 | |
| CN102154560A (zh) | 一种从优溶渣中分离提取铀、钍的方法 | |
| JP3103507B2 (ja) | 不純ダイヤモンド粉末の精製法 | |
| RO85153B1 (ro) | Procedeu de prelucrare chimică a eutecticului grafit- metal pentru separarea diamantelor sintetice | |
| Jian et al. | Pressure oxidative leaching of chromite in the NaOH-NaNO3-H2O binary sub-molten reaction medium | |
| WO2023022622A1 (ru) | Безотходная переработка руд бокситов и красного шлама | |
| CN113880136B (zh) | 一种四氯化锆和/或四氯化硅、其制备方法及其制备装置 | |
| HU231615B1 (hu) | Eljárás alumínium-nitrid előállítására | |
| JP2023097078A (ja) | タングステン酸ナトリウムの製造方法 | |
| CN110055401B (zh) | 一种由含钨废料生产钨酸铵的方法及装置 | |
| GB1564664A (en) | Method of recovering magnesia from scarp material |