RU2024432C1 - Способ переработки стронциевого концентрата в карбонат стронция - Google Patents

Abstract

Изобретение относится к способу переработки стронциевого концентрата в карбонат стронция. Способ включает выщелачивание концентрата азотной кислотой с получением стронцийсодержащего осадка, перевод солей стронция в раствор путем обработки осадка оборотным водным раствором, отделение и промывку крупнодисперсной части нерастворимого остатка от раствора нитрата стронция, высаливание кристаллов нитрата стронция из раствора, содержащего мелкодисперсную часть остатка путем подачи азотной кислоты, очистку полученных кристаллов от примесей путем противоточного контактирования с азотной кислотой в восходящем потоке, обезвоживание полученных кристаллов, их растворение и осаждение целевого карбоната стронция. Способ позволяет снизить потери стронция и получить более чистый продукт. 1 з.п. ф-лы, 3 табл.

Description

Предлагаемое изобретение относится к методам отделения нитрата стронция от примесей, содержащихся в концентрате стронция, в частности, от кристаллов нитрата бария, и может найти применение в технологии получения карбоната стронция. Метод может быть также использован в технологии редких и цветных металлов и химической технологии.

Известен способ очистки нитрата стронция от бария, основанный на сорбционном методе разделения [2]. Однако этот способ характеризуется значительной сложностью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ очистки кристаллов нитрата стронция от нитрата бария, основанный на литературных данных по растворимости, включающий отстаивание пульпы кристаллов и растворение сгущенного осадка стронция и бария в водном растворе азотной кислоты с концентрацией 170-180 г/л перемешиванием. При такой прямоточной обработке смеси кристаллов преимущественно растворяются кристаллы нитрата стронция. Раствор нитрата стронция направляют на дальнейшую переработку, а оставшийся осадок, содержащий до 20% бария и 10% стронция, откачивается на хвостохранилище [2].

Недостаток известного способа состоит в том, что при его промышленной реализации теряется значительное количество стронцийсодержащего продукта. Это связано с тем, что при дальнейшем растворении смеси оставшихся кристаллов в раствор в большей степени начинает переходить барий, и вследствие этого отношение Ba/Sr начинает превышать допустимое значение 0,1 (при отношении Ba/Sr более 0,1 продукция не соответствует требованиям ГОСТ). Поэтому дальнейшее растворение кристаллов прекращают.

Сущность предлагаемого способа очистки нитрата стронция от примесей бария в технологии получения карбоната стронция растворением в растворе азотной кислоты, отличающийся тем, что растворение ведут в вертикальном потоке с противоточной подачей раствора кислоты снизу и удельном расходе 4,5-5,5 м³ на 1 т кристаллов.

В известном техническом решении очистка нитрата стронция от бария основывается на известных свойствах этих соединений - преимущественно более высокой растворимости кристаллов нитрата стронция по сравнению с кристаллами бария. При непрерывном прямоточном растворении кристаллов перемешиванием по мере насыщения раствора стронцием до вполне определенных концентраций в раствор начинает переходить барий, в связи с чем концентрация его в растворе начинает повышаться до недопустимых значений. При достижении в растворе отношения Ba/Sr 0,1 растворение прекращают, хотя в осадке еще остается достаточно большое количество стронция. Тем не менее, во избежание получения брака по готовой продукции растворение вынуждены прекращать, а оставшийся осадок с содержанием стронция до 10% вынуждены сбрасывать на хвостохранилище. Только лишь принудительное удаление нитрата стронция из насыщенного раствора позволило бы еще дополнительно растворить оставшуюся часть кристаллов нитрата стронция и добиться того, чтобы в растворе отношение концентраций стронция и бария не превысило допустимое значение 0,1. Предложенный способ позволяет решить эту задачу. При его использовании происходит практически полное растворение кристаллов нитрата стронция, а отношение концентраций бария и стронция в растворе не превышает допустимого значения 0,1. В отличие от растворения кристаллов смешением растворение в вертикальном потоке с подачей растворителя снизу, то есть в режиме вытеснения более насыщенного раствора менее насыщенным, создает своего рода затвор, который вытесняет более насыщенный раствор стронция в верхний слой. Тем самым создаются условия для полного завершения процесса растворения стронция. Причем при вполне определенном удельном расходе азотнокислого раствора по высоте вертикального потока создается такой градиент концентраций нитрата стронция в растворе, что к моменту выхода оставшегося нерастворенного осадка из вертикального потока стронций практически полностью растворяется, а барий растворяется лишь частично. Предложенное техническое решение создает условия для почти полного растворения стронция в верхней части потока и не пропускает его в нижнюю часть к месту выгрузки.

Положительный эффект имеет место при определенном удельном расходе раствора азотной кислоты. При расходе растворителя менее 4,5 м³ на 1 т кристаллов его недостаточно для полного завершения растворения кристаллов нитрата стронция. По мере возрастания удельного расхода раствора азотной кислоты до рекомендуемых значений 4,5-5,5 м³ на 1 т кристаллов в конце (нижней части) вертикального потока практически завершается преимущественное растворение кристаллов нитрата стронция. Этого количества раствора достаточно лишь для противоточного растворения стронция и не остается для растворения бария. При удельном расходе растворителя более 5,5 м³ на 1 т кристаллов в раствор начинают переходить кристаллы нитрата бария, в результате чего концентрация его верхнем сливе начинает возрастать и отношение концентраций бария и стронция приближается к 0,1 и превышает это допустимое значение.

На фиг. 1 представлены графические зависимости изменения концентраций нитрата стронция и бария в растворе по высоте вертикального потока, соответствующие различным удельным расходам раствора азотной кислоты: на фиг. 2 представлены в виде графической зависимости результаты экспериментальных исследований процесса очистки кристаллов нитрата стронция от бария.

Из представленных на фиг. 1 графиков видно, что, например, на фиг. 1в при удельном расходе растворителя около 6 м³ на 1 т кристаллов завершилось практически полное растворение кристаллов нитрата стронция (кривая изменения концентрации нитрата стронция сместилась выше места ввода растворителя) и практически на участке вертикального потока между вводом растворителя и местом, где концентрация нитрата стронция равна минимальному значению, создаются условия лишь для интенсивного растворения кристаллов нитрата бария свежим растворителем в связи с чем содержание его в растворе начинает возрастать. В случае дальнейшего увеличения удельного расхода растворителя, например, до полного растворения всех кристаллов, отношение бария и стронция в растворе всегда будет превышать значение 0,1, поскольку в исходном питании кристаллов это отношение всегда превышает 0,1. Для этого и возникает необходимость в очистке кристаллов нитрата стронция от бария.

Из данных фиг. 2 видно, что при рекомендуемом удельном расходе 4,5-5,5 м³ на 1 т кристаллов потери стронция с выводящимся из нижней части вертикального потока осадком являются минимальными, а отношение Ba/Sr при этом не превышает допустимое значение 0,1. По мере превышения удельного расхода 5,5 м³ на 1 т кристаллов соотношение Ba/Sr начинает возрастать до 0,1 и более.

Способ осуществляют следующим образом. В технологии получения карбоната стронция после смешения стронцийсодержащего раствора с раствором азотной кислоты образуются кристаллы нитрата стронция и бария. Получающуюся пульпу кристаллов подвергают сгущению, и сгущенный осадок подают с определенным расходом в вертикальный поток. Снизу противотоком навстречу осаждающимся кристаллам подают раствор азотной кислоты с удельным расходом 4,5-5,5 м³ на 1 т кристаллов. Верхний слив, представляющий собой раствор, выводят на дальнейшую переработку, а нерастворившийся осадок, содержащий преимущественно кристаллы нитрата бария, периодически разгружают и транспортируют на хвостохранилище.

П р и м е р. В вертикальном потоке, реализуемом в колонном аппарате диаметром 40 мм и высотой 1,5 м, осуществляется очистка кристаллов нитрата стронция от бария путем растворения в растворе азотной кислоты (170-190 г/л) с противоточной ее подачей снизу при удельном расходе 5,0 м³ на 1 т кристаллов. Предлагаемый способ реализуется в аппарате, выполненном из органического стекла. Раствор азотной кислоты поступает в колонный аппарат через патрубок, находящийся на расстоянии 0,2 м от нижней отстойной части колонного аппарата. Предварительно сгущенные кристаллы нитрата стронция и бария с определенной производительностью загружаются через воронку в верхнюю часть колонного аппарата, а снизу с определенным расходом подают раствор азотной кислоты с концентрацией 174 г/л. В верхней части колонного аппарата выполнен переливной карман для выхода верхнего слива. Процесс проводят таким образом, чтобы в верхней части аппарата поддерживалась четкая граница раздела фаз и не происходило уноса тонкодисперсных кристаллов. При организации процесса растворения контролируются расходы твердой и жидкой фаз, анализируется содержание стронция и бария в жидкой и твердой фазах исходного питания верхнего и нижнего сливов.

Результаты испытаний при различных удельных расходах азотнокислого раствора представлены в таблице.

Из данных таблицы следует, что при удельной производительности по исходному твердому продукту 25 т/м² сутки (в пересчете на сухие кристаллы) и удельном расходе водного раствора азотной кислоты до 4,5-5,5 м³/т кристаллов удается снизить содержание стронция в отвальных кристаллах по сравнению с исходными с 26 до 0,6% и одновременно получить верхний слив (поступающий на дальнейшую переработку), в котором отношение Ba/Sr не превышает 0,1. При этом в нижней части вертикального потока существенно повышается содержание бария, что при промышленной реализации способа позволит получить концентрат бария. Одновременно со снижением содержания стронция в твердом продукте уменьшается количество стронция в жидкой фазе нижнего продукта.

При очистке кристаллов нитрата стронция при тех же удельных расходах раствора азотной кислоты, выполненной в соответствии с известным способом, при отношении в верхнем сливе 0,095 содержание Sr в твердом составляет 10,3% , а количество стронция в жидкой фазе сгущенного осадка равно 70-80 г/л. Сопоставительная оценка способов убеждает в преимуществах предложенного способа.

Claims (2)

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СТРОНЦИЕВОГО КОНЦЕНТРАТА В КАРБОНАТ СТРОНЦИЯ, включающий выщелачивание концентрата азотной кислотой с получением стронцийсодержащего осадка, перевод солей стронция в раствор путем обработки осадка оборотным водным раствором, отделение нерастворимого остатка и его промывку, высаливание из полученного раствора кристаллов нитрата стронция подачей азотной кислоты, обезвоживание кристаллов, их растворение, осаждение из раствора примесей с последующим получением карбоната стронция, отличающийся тем, что отделению и промывке подвергают крупнодисперсную часть нерастворимого остатка, а высаливание кристаллов нитрата стронция проводят из раствора, содержащего мелкодисперсную часть остатка, причем перед обезвоживанием кристаллы очищают от примесей путем противоточного контактирования с азотной кислотой в восходящем потоке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что крупнозернистую часть остатка промывают в восходящем потоке.

Images