RU2097322C1

RU2097322C1 - Method for complex processing of serpentinite mineral

Info

Publication number: RU2097322C1
Authority: RU
Inventors: Вадим Викторович Велинский; Геннадий Михайлович Гусев
Original assignee: Вадим Викторович Велинский; Геннадий Михайлович Гусев
Priority date: 1992-02-24
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 1997-11-27

Abstract

FIELD: electrical engineering; metallurgy; production of rubber and refractories. SUBSTANCE: serpentinite mineral is decomposed with sulfuric acid taken in concentration 20-50 wt. %. As result, in first process step, amorphous silica deposit, undecomposed magnetic minerals, viz. chromite and magnetite, and filtrate are produced. Deposit is subjected to electromagnetic separation to isolate silicon dioxide and magnetite-chromite concentrate. Filtrate is neutralized to pH = 7-8.5 and to precipitate from it chromium, nickel and iron hydroxides. Remaining filtrate is subjected to carbonization to obtain magnesium carbonate. Latter is subjected to calcination to convert it to magnesia. Residual solution is evaporated to produce sodium sulfate (thenardite). EFFECT: method offers all-sided economic use of all serpentinite components which were hitherto regarded as wastes. 2 tbl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к технологии переработки минерального сырья и предназначено для комплексного использования серпентинита и отвалов на асбестовых и хромитовых месторождениях, т.е. для утилизации отходов производства горнорудной промышленности. The invention relates to a technology for processing mineral raw materials and is intended for the integrated use of serpentinite and dumps in asbestos and chromite deposits, i.e. for the disposal of mining waste.

Наиболее близким по технологическому решению является комплексный способ переработки серпентинитов смесью соляной и азотной кислот. Диоксид кремния после кислотного разложения серпентинита экстрагируют горячим раствором едкого натра и с помощью NH₄Cl и HCl осаждают в виде аморфного кремнезема (двуокиси кремния). Из полученного фильтрата с помощью доломита, извести и аммиака осаждают магний в виде Mg(OH)₂, который разлагают до окиси магния.Closest to the technological solution is an integrated method for processing serpentinite with a mixture of hydrochloric and nitric acids. After the acid decomposition of serpentinite, silicon dioxide is extracted with a hot solution of sodium hydroxide and precipitated with NH ₄ Cl and HCl in the form of amorphous silica (silicon dioxide). Using the dolomite, lime and ammonia, magnesium is precipitated from the obtained filtrate in the form of Mg (OH) ₂ , which is decomposed to magnesium oxide.

Известный способ имеет следующие недостатки. Необходимость работы со смесью азотной и соляной кислот экологически вредными веществами. Последующая экстракция кремнезема едкой щелочью и осаждение геля кремнекислоты соляной кислотой и хлористым аммонием повышает себестоимость готовой продукции. Выделение окиси магния также связано с многостадийностью процесса. The known method has the following disadvantages. The need to work with a mixture of nitric and hydrochloric acids environmentally harmful substances. Subsequent extraction of silica with caustic alkali and precipitation of the silica gel with hydrochloric acid and ammonium chloride increases the cost of the finished product. The release of magnesium oxide is also associated with a multi-stage process.

Задачей изобретения является безотходная переработка и полная утилизация серпентинита (создание комплексной безотходной смеси) и их отвалов на горнодобывающих предприятиях с целью получения из них следующих продуктов: аморфного кремнезема, магнетита и хромита, гидроокисного хром-никель-железистого концентрата, окиси магния (жженого периклаза) и сульфата натрия (тенардита). The objective of the invention is the waste-free processing and complete utilization of serpentinite (creating a complex waste-free mixture) and their dumps at mining enterprises with the aim of obtaining the following products from them: amorphous silica, magnetite and chromite, hydroxide chromium-nickel-ferrous concentrate, magnesium oxide (burnt periclase) and sodium sulfate (tenardite).

Сущность предлагаемого комплексного способа переработки серпентинитов заключается в следующем. The essence of the proposed integrated method for processing serpentinite is as follows.

Серпентинит разлагают серной кислотой оптимальной концентрации 20 50% На первой стадии получают осадок аморфного кремнезема двуокиси кремния и неразложившихся магнитных минералов (хромита и магнетита). Эту смесь подвергают электромагнитной сепарации с выделением концентрата магнетита и хромита и чистой двуокиси кремния. Полученный фильтрат нейтрализуют до pH 7 - 8,5, при этом из него осаждаются гидроокислы металлов хром-никель-железистого состава. Из оставшегося фильтрата методом карбонизации получают карбонат магния, который прокаливанием переводят в окись магния. Из конечного раствора выпариванием получают сульфат натрия (тенардит). Serpentinite is decomposed with sulfuric acid of an optimal concentration of 20–50%. At the first stage, a precipitate of amorphous silica of silicon dioxide and undecomposed magnetic minerals (chromite and magnetite) is obtained. This mixture is subjected to electromagnetic separation with the release of a concentrate of magnetite and chromite and pure silicon dioxide. The resulting filtrate is neutralized to a pH of 7-8.5, while metal hydroxides of a chromium-nickel-iron composition are precipitated from it. Magnesium carbonate is obtained from the remaining filtrate by carbonation, which is converted by calcination to magnesium oxide. Sodium sulfate (tenardite) is obtained from the final solution by evaporation.

Осуществляемые в предлагаемой последовательности вышеизложенные приемы позволяют провести безотходную переработку и полную утилизацию серпентинита и его отвалов на асбестовых и хромитовых месторождениях. The above methods carried out in the proposed sequence allow for non-waste processing and complete utilization of serpentinite and its dumps in asbestos and chromite deposits.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема переработки серпентинитов предложенным способом. В табл. 1 представлены результаты химического и спектрального анализа исходных проб и готовых продуктов; на фиг. 2 и 3 - кривые разложения серпентинита серной кислотой. In FIG. 1 shows a schematic diagram of the processing of serpentinite by the proposed method. In the table. 1 presents the results of chemical and spectral analysis of the initial samples and finished products; in FIG. 2 and 3 - decomposition curves of serpentinite with sulfuric acid.

Пример. 0,5 кг серпентинита (фракция 0,074 мм), исходный состав которого приведен в табл. 1, помещают в термостойкую колбу и по порциям приливают 500 750 мм 20% серную кислоту (реакция разложения серпентинитов серной кислотой является экзотермической и поэтому во избежание местных перегревов кислоту добавляют небольшими порциями) и при механическом перемешивании разлагают породу в течение 2 3 ч. Example. 0.5 kg of serpentinite (fraction 0.074 mm), the initial composition of which is given in table. 1 is placed in a heat-resistant flask and 500 750 mm 20% sulfuric acid is poured in portions (the decomposition of serpentinite with sulfuric acid is exothermic and therefore, in order to avoid local overheating, the acid is added in small portions) and the rock is decomposed with mechanical stirring for 2 3 hours.

В результате образуется осадок диоксида кремния, который отфильтровывают и промывают водой, после чего его подвергают электромагнитной сепарации с целью отделения неразлагаемых серной кислотой хромитов, магнетитов и др. Состав аморфного кремнезема после электромагнитной сепарации приведен в табл. 1, колонка 2 3. As a result, a precipitate of silicon dioxide is formed, which is filtered off and washed with water, after which it is subjected to electromagnetic separation in order to separate chromites, magnetites, which are not decomposed by sulfuric acid, and the composition of amorphous silica after electromagnetic separation is given in Table. 1, column 2 3.

Фильтрат, содержащий растворимые сернокислые соли, подвергают дальнейшей обработке с целью получения железо-хром-никелевого концентрата, периклаза и тенардита. Для этого с помощью едкого натра доводят значение pH в растворе до значения 7 8,5 и осаждают гидроокислы металлов, в первую очередь железа, хрома и никеля. Осадок гидроокисей фильтрацией отделяют от раствора, тщательно промывают, осадок прокаливают. Результаты анализа хром-никель-железистого концентрата приведены в табл. 1, колонка 6. The filtrate containing soluble sulfate salts is subjected to further processing in order to obtain iron-chromium-nickel concentrate, periclase and tenardite. To do this, with the help of caustic soda, the pH value in the solution is adjusted to a value of 7 8.5 and precipitated metal hydroxides, primarily iron, chromium and nickel. The precipitate of hydroxides is separated by filtration from the solution, washed thoroughly, and the precipitate is calcined. The results of the analysis of chromium-nickel-ferrous concentrate are given in table. 1, column 6.

Раствор, содержащий сульфаты магния и натрия, карбонизируют с помощью газообразного углекислого газа или карбоната натрия. Выпавший в осадок гидрокарбонат магния отфильтровывают и тщательно промывают, а затем высушивают и для перевода его в окисную форму подвергают термическому разложению при температуре 700 900^oC. Состав полученного периклаза приведен в табл. 1, колонка 4, плавленного периклаза (при температуре 1900 2100^oC), колонка 5.A solution containing magnesium and sodium sulfates is carbonized with gaseous carbon dioxide or sodium carbonate. The precipitated magnesium bicarbonate is filtered off and washed thoroughly, and then dried and subjected to thermal decomposition at a temperature of 700 900 ^o C. to convert it to the oxide form. The composition of the obtained periclase is given in table. 1, column 4, fused periclase (at a temperature of 1900 2100 ^o C), column 5.

Фильтрат, содержащий сернокислый натрий, упаривают, возвращая конденсат паров воды в голову процесса, а образовавшийся порошкообразный сернокислый натрий (тенардит) высушивают при температуре 105 110^oC. Результаты анализа тенардита приведены в табл. 1, колонка 7.The filtrate containing sodium sulfate is evaporated, returning the condensate of water vapor to the process head, and the resulting powdered sodium sulfate (tenardite) is dried at a temperature of 105 110 ^o C. The results of the analysis of tenardite are given in table. 1, column 7.

О качестве основных готовых продуктов безотходной переработки серпентинитов (диоксида кремния и оксида магния) свидетельствует тот факт, что по многим технологическим параметрам они превосходят данные ГОСТа (табл. 2). The quality of the main finished products of non-waste processing of serpentinites (silicon dioxide and magnesium oxide) is evidenced by the fact that in many technological parameters they exceed the data of GOST (Table 2).

Количество получаемых продуктов с помощью предлагаемой технологии из тонны серпентинита составляет: аморфного кремнезема от 350 400 кг, периклаза до 400 кг, рудного концентрата от 80 до 100 кг, что соответствует в эквиваленте содержанию этих компонентов в исходной породе. The amount of products obtained using the proposed technology from a ton of serpentinite is: amorphous silica from 350 to 400 kg, periclase to 400 kg, ore concentrate from 80 to 100 kg, which corresponds to the equivalent content of these components in the original rock.

Данный способ позволяет производить утилизацию отходов горнодобывающих предприятий, технологически прост, дает возможность получать высокочистые продукты (кремнезем, периклаз, рудный концентрат, тенардит) из отвалов и хвостов производства сырья уже добытого и ухудшающего экологическую обстановку. В настоящее время такие отвалы только на месторождениях Сибири и Урала достигают многих сотен миллионов тонн. Использование данного способа делает производство безотходным и, следовательно, экологически чистым, так как отобранные реактивы полностью реализуются, а образующаяся в процессе вода (компонент серпентинита) возвращается в технологическую цепь. This method allows the disposal of waste from mining enterprises, it is technologically simple, makes it possible to obtain high-purity products (silica, periclase, ore concentrate, tenardite) from dumps and tailings of the production of raw materials that have already been extracted and worsen the environmental situation. Currently, such dumps only in the fields of Siberia and the Urals reach many hundreds of millions of tons. Using this method makes the production waste-free and, therefore, environmentally friendly, since the selected reagents are fully implemented, and the water formed in the process (component of serpentinite) is returned to the process chain.

Продукты переработки серпентинитов предлагаемым способом (аморфный кремнезем, периклаз, рудный концентрат, тенардит) широко применяются в металлургической, огнеупорной, стекольной, химической, электротехнической, строительной и других отраслях промышленности и в сельском хозяйстве. The processing products of serpentinite by the proposed method (amorphous silica, periclase, ore concentrate, tenardite) are widely used in the metallurgical, refractory, glass, chemical, electrical, construction and other industries and in agriculture.

Claims

A method of complex processing of serpentinite, including its decomposition with mineral acid, followed by the separation of magnesium and silicon oxides, characterized in that the decomposition is carried out with 20 50% sulfuric acid, the precipitate of silicon dioxide and undecomposed magnetic minerals is subjected to electromagnetic separation to separate silicon dioxide and chromomagnetite concentrate , the filtrate after separation of the precipitate is neutralized to pH 7 8.5 with the precipitation of hydroxides of chromium, nickel and iron, remaining after separation of the precipitate as the filtrate is carbonized to precipitate a magnesium carbonate precipitate, which is calcined to give magnesium oxide, and the filtrate remaining after separation of the magnesium carbonate precipitate is evaporated to give sodium sulfate.