RU2140998C1

RU2140998C1 - Method of processing of red sludge

Info

Publication number: RU2140998C1
Application number: RU98122283A
Authority: RU
Inventors: О.Д. Линников; С.П. Яценко; Н.А. Сабирзянов
Original assignee: Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН
Priority date: 1998-12-07
Filing date: 1998-12-07
Publication date: 1999-11-10

Abstract

FIELD: complex processing of bauxite, recovery of valuable components from red sludge of alumina preparation. SUBSTANCE: method of processing of red sludge of alumina preparation includes its digesting with sulfuric acid with conversion of valuable components into solution. Leaching with sulfuric acid having concentration 74.0-100.0 g/l is conducted at temperature not below 642 C to win simultaneously sufficiently high extraction of scandium and yttrium from sludge, to decrease considerably amount of iron transferred into solution enriched with valuable components which facilitates its further processing. Precipitate obtained after separation of solution, enriched with iron can be used in metallurgy. EFFECT: usage of technological low concentration sulfuric acid for processing. 1 tbl

Description

Изобретение относится к комплексной переработке бокситов, а именно к извлечению ценных компонентов из красного шлама глиноземного производства. The invention relates to the integrated processing of bauxite, namely the extraction of valuable components from the red mud of alumina production.

Известен способ извлечения скандия сульфатизацией шламов (Борожникова Т. П. , Кочерова Е.К. и др. "Извлечение скандия и лантана сульфатизацией шламов", Изв. ВУЗов. - Цветная металлургия, 1982, с. 111). Способ позволяет извлекать скандий из белитового шлама, который является продуктом содовой обработки алюмокальциевого шлака, полученного в свою очередь пирометаллическим отжигом при 1200-1400^oC из красного шлама. Способ включает сульфатизацию белитового шлама при 200^oC в течение 1 ч концентрированной серной кислотой, взятой с избытком, равным 1,1 - 1,2 по отношению к расчетной стехиометрии, экстрагирование при 50^oC в течение 40 мин при Ж:Т=10 с получением раствора, в котором концентрация серной кислоты равна 2,4 н. При этом достигается извлечение скандия из шлама на 90%.A known method for the extraction of scandium by sulphatization of sludge (Borozhnikova T. P., Kocherova E.K. et al. "Extraction of scandium and lanthanum by sulphatization of sludge", Izv. VUZ. - Non-ferrous metallurgy, 1982, p. 111). The method allows to extract scandium from belitic sludge, which is a product of soda processing of aluminum-calcium slag, obtained in turn by pyrometallic annealing at 1200-1400 ^o C from red mud. The method includes sulfatization of belitic sludge at 200 ^o C for 1 h with concentrated sulfuric acid, taken in excess of 1.1 - 1.2 with respect to the calculated stoichiometry, extraction at 50 ^o C for 40 min at W: T = 10 to obtain a solution in which the concentration of sulfuric acid is 2.4 N. This achieves 90% recovery of scandium from the sludge.

Недостатки известного способа прежде всего связаны со сложностью и длительностью технологического процесса обработки красного шлама как такового, поскольку красный шлам подвергают отжигу при высоких температурах, затем проводят содовую экстракцию, только после которой осуществляют сульфатизацию концентрированной серной кислотой с целью извлечения ценного компонента - скандия. The disadvantages of this method are primarily associated with the complexity and duration of the technological process of processing red mud as such, since the red mud is annealed at high temperatures, then soda extraction is carried out, only after which sulfation is carried out with concentrated sulfuric acid in order to extract the valuable component - scandium.

Известен способ извлечения скандия из красного шлама глиноземного производства (Патент РФ N 2040587, МКл. C 22 B 59/00, 1995 г.), который включает обработку красного шлама 3-5%-ной соляной кислотой при комнатной температуре и отношении Т: Ж= 1: 5-10, затем последующую обработку 50-55%-ной серной кислотой при 100-1110^oC и отношении Т:Ж=1:6-8. Процент извлечения скандия составляет 90-91%.A known method of extracting scandium from red mud of alumina production (RF Patent N 2040587, MKl. C 22 B 59/00, 1995), which includes the processing of red mud from 3-5% hydrochloric acid at room temperature and the ratio T: W = 1: 5-10, then the subsequent treatment with 50-55% sulfuric acid at 100-1110 ^o C and the ratio T: W = 1: 6-8. The percentage recovery of scandium is 90-91%.

Известный способ имеет ряд недостатков. Это прежде всего двухстадийное вскрытие шлама, при этом вторую стадию проводят серной кислотой высокой концентрации, которая составляет 50-55% или 706-794 г/л. Кроме того, на первой стадии используют нетехнологичную соляную кислоту. The known method has several disadvantages. This is primarily a two-stage opening of the sludge, while the second stage is carried out with sulfuric acid of high concentration, which is 50-55% or 706-794 g / l. In addition, in the first stage, non-technological hydrochloric acid is used.

Необходимо отметить, что отвальный красный шлам в качестве ценного компонента наряду со скандием содержит и иттрий, извлечение которого также имеет большое народно-хозяйственное значение. It should be noted that dump red mud as a valuable component, along with scandium, also contains yttrium, the extraction of which is also of great economic importance.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ переработки красного шлама, обеспечивающий одновременное извлечение скандия и иттрия, при этом желательно исключение использования соляной кислоты и сокращение количества хотя бы некоторых сопутствующих элементов, переводимых в раствор одновременно со скандием и иттрием. Thus, the authors were faced with the task of developing a method for the processing of red mud, ensuring the simultaneous extraction of scandium and yttrium, while eliminating the use of hydrochloric acid and reducing the amount of at least some associated elements transferred to the solution simultaneously with scandium and yttrium.

Поставленная задача решена в способе переработки красного шлама глиноземного производства путем выщелачивания серной кислотой с переводом ценных компонентов в раствор, в котором выщелачивание проводят серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л при температуре не ниже 64^oC.The problem is solved in a method of processing red mud of alumina production by leaching with sulfuric acid with the transfer of valuable components into a solution in which leaching is carried out with sulfuric acid with a concentration of 74 - 100 g / l at a temperature of not lower than 64 ^o C.

В настоящее время из патентной и научно-технической информации не известен способ переработки красного шлама в одну стадию выщелачиванием серной кислотой с концентрацией в заявляемых пределах при температуре не ниже 64^oC с одновременным извлечением скандия и иттрия.Currently, from patent and scientific and technical information there is no known method for processing red mud in one stage by leaching with sulfuric acid with a concentration in the claimed range at a temperature of not lower than 64 ^o C with the simultaneous extraction of scandium and yttrium.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Отвальный красный шлам, содержащий оксиды железа, алюминия, кальция, натрия, титана, скандия, иттрия, обрабатывают серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л в течение 1,5 - 2 часов при перемешивании и температуре не ниже 64^oC. После этого пульпу фильтруют или отстаивают в течение 1 - 1,5 часов и декантируют. Общее извлечение скандия и иттрия в раствор составляет 30,2 - 86,9% и 75 -100% соответственно. Далее из полученного раствора скандий и иттрий могут быть извлечены известными способами. Процентное содержание сопутствующих элементов в растворе находится на уровне, не затрудняющем последующую переработку раствора для получения скандия и иттрия.The proposed method can be implemented as follows. Sludge red mud containing oxides of iron, aluminum, calcium, sodium, titanium, scandium, yttrium, treated with sulfuric acid with a concentration of 74 - 100 g / l for 1.5 to 2 hours with stirring and a temperature not lower than 64 ^o C. After This pulp is filtered or settled for 1 - 1.5 hours and decanted. The total recovery of scandium and yttrium in the solution is 30.2 - 86.9% and 75 -100%, respectively. Further, from the resulting solution of scandium and yttrium can be extracted by known methods. The percentage of related elements in the solution is at a level that does not impede the subsequent processing of the solution to obtain scandium and yttrium.

Достаточно высокий процент извлечения скандия и иттрия в раствор при незначительном переходе в него сопутствующих элементов возможен только при проведении процесса в заявленных пределах значений параметров, при выходе за заявленные пределы указанный результат не достигается. При низких значениях температуры и исходной концентрации серной кислоты наблюдается очень низкий процент извлечения в раствор ценных компонентов (табл., примеры 1, 2). Повышение концентрации серной кислоты при низкой температуре приводит к загипсованию пульпы, пульпа превращается в густое, вязкое "тесто" (табл., пример 3), что затрудняет проведение процесса в промышленных условиях. Дальнейшее увеличение исходной концентрации серной кислоты выше заявленного предела при одновременном повышении температуры проведения процесса также вызывает загипсование пульпы (табл. , пример 7) или приводит к тому, что значительное количество сопутствующих элементов переходит в раствор (табл., пример 8 и 9). A sufficiently high percentage of extraction of scandium and yttrium into the solution with a slight transition of the accompanying elements into it is possible only when the process is carried out within the declared limits of the parameter values, if the stated limits are exceeded, the specified result is not achieved. At low temperatures and the initial concentration of sulfuric acid, a very low percentage of extraction of valuable components into the solution is observed (table, examples 1, 2). An increase in the concentration of sulfuric acid at low temperature leads to gypsum pulp gypsum, the pulp turns into a thick, viscous "dough" (table, example 3), which complicates the process in an industrial environment. A further increase in the initial concentration of sulfuric acid above the stated limit with a simultaneous increase in the temperature of the process also causes gypsum gypsum (table, example 7) or leads to a significant number of related elements passing into the solution (table, example 8 and 9).

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами. The proposed method is illustrated by the following examples.

Пример 1. 30 г сухого отвального шлама, содержащего, мас. %: Fe₂O₃ - 44,7; Al₂O₃ - 15,0; CaO - 11,2; Na₂O - 3,4; SiO₂ - 7,2; SO₃ - 5,7; TiO₂ - 4,28; Y - 0,03; Sc -0,009; остальное - до 100, обрабатывают 136 мл раствора серной кислоты с концентрацией 74 г/л в течение 2 ч при температуре 94^oC и перемешивании мешалкой. Полученную пульпу фильтруют. Получают раствор, в который переходит (% от исходного): Fe₂O₃- 1,4; Al₂O₃ - 45,6; Y - 75; Sc - 50.Example 1. 30 g of dry waste sludge containing, by weight. %: Fe ₂ O ₃ - 44.7; Al ₂ O ₃ - 15.0; CaO 11.2; Na ₂ O - 3.4; SiO ₂ - 7.2; SO ₃ - 5.7; TiO ₂ - 4.28; Y is 0.03; Sc -0.009; the rest is up to 100, treated with 136 ml of a solution of sulfuric acid with a concentration of 74 g / l for 2 hours at a temperature of 94 ^o C with stirring with a stirrer. The resulting pulp is filtered. Get the solution, which goes (% of the original): Fe ₂ O ₃ - 1,4; Al ₂ O ₃ - 45.6; Y is 75; Sc - 50.

Остальные примеры конкретного исполнения предлагаемого способа приведены в таблице (примеры 4-6). Other examples of specific performance of the proposed method are shown in the table (examples 4-6).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь достаточно высокого одновременного извлечения из шлама скандия и иттрия. При этом значительно уменьшается количество железа, переводимого в обогащенный ценными компонентами раствор, что облегчает его дальнейшую переработку. Полученный после отделения раствора осадок, обогащенный железом, может быть использован в металлургической промышленности. Кроме того, в предлагаемом способе полностью исключают использование нетехнологичной соляной кислоты, а используют технологичную в промышленных условиях серную кислоту низкой концентрации (менее 10%). Thus, the proposed method allows to achieve a sufficiently high simultaneous extraction of scandium and yttrium from the sludge. At the same time, the amount of iron transferred to the solution enriched with valuable components is significantly reduced, which facilitates its further processing. The iron-rich precipitate obtained after separation of the solution can be used in the metallurgical industry. In addition, in the proposed method, the use of non-technological hydrochloric acid is completely excluded, and low-concentration sulfuric acid, which is technologically advanced under industrial conditions, is used (less than 10%).

Claims

A method of processing red mud from alumina production by leaching it with sulfuric acid with the conversion of valuable components into a solution, characterized in that the leaching is carried out with sulfuric acid with a concentration of 74-100 g / l at a temperature of not lower than 64 ^o C.