RU2324746C1 - Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты - Google Patents
Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты Download PDFInfo
- Publication number
- RU2324746C1 RU2324746C1 RU2006139585A RU2006139585A RU2324746C1 RU 2324746 C1 RU2324746 C1 RU 2324746C1 RU 2006139585 A RU2006139585 A RU 2006139585A RU 2006139585 A RU2006139585 A RU 2006139585A RU 2324746 C1 RU2324746 C1 RU 2324746C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- separation
- temperature
- fluorides
- subjected
- pyrohydrolysis
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области химической и гидрометаллургической технологии и может быть использовано для разложения силикатных руд и утилизации шлаков металлургической и угольной промышленности. Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты включает операции гидрофторирования при температуре 150-200°С с помощью фторида аммония, сублимационное отделение летучих фторидов при 350-400°С, пирогидролиз, выщелачивание из профторированной массы растворимых фторидов, аммиачное осаждение нерастворимых гидроксидов, фильтрационное разделение, гидрохлорирование при температуре 200-250°С с помощью хлорида аммония. Предложенное изобретение позволяет разделить минеральное сырье на индивидуальные компоненты с возможностью повторного использования реагентов. 1 ил.
Description
Изобретение относится к области химической и гидрометаллургической технологии и может быть использовано для разложения силикатных руд и утилизации шлаков металлургической и угольной промышленности.
Известен способ разложения циркона (природной смеси оксида циркония и оксида кремния) сплавлением с фторидом аммония. Смесь циркона и фторида аммония загружают в автоклав и выдерживают в изохорных условиях при температуре 400°С, после выдержки автоклав открывают и методом сублимации отделяют оксид кремния в виде гексафторосиликата аммония [Патент РФ №2211804]. Недостатком метода является использование автоклавных аппаратов, что приводит к удорожанию аппаратуры и сложности организации непрерывного процесса.
Известен способ разложения силикатных минералов спеканием с карбонатом натрия. Предварительно измельченный силикат смешивают с карбонатом натрия. Температура 1100°С, необходимая для завершения реакции, достигается в конце процесса без оплавления смеси [Б.Ластман, Ф.Керз. Металлургия циркония. ИЛ, 1959].
Недостатками этого метода является высокая температура процесса и большие энергозатраты, а также сложность аппаратурного оформления. Также стоимость карбоната натрия приводит к удорожанию процесса.
Известен способ разложения силикатных шлаков медеплавильных заводов сплавлением с коксом и негашеной известью. Шлаки разогревали до расплавления и на поверхность засыпали 3% кокса, затем небольшими порциями досыпали негашеную известь и пирит. После полного расплавления и гомогенизации системы, печь отключали, шлак отстаивали и сливали [И.Ф.Худяков, И.Э.Кляйн, Н.Г.Агеев. Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов. М.: Металлургия, 1993].
Недостатками приведенного способа разложения является большой расход негашеной извести и высокие температуры процесса, достигающие 1200°С.
Известен способ разложения силикатного минерала циркона. Суть метода заключается в внесении фториона при спекании циркона с K2SiF6 при температуре 700°С. Взаимодействие идет по реакции:
ZrSiO4+K2SiF6=K2ZrF6+2SiO2.
В результате получается хорошо растворимое соединение - фтороцирконат калия, и оксид кремния [Сажин Н.П., Пепеляева Е.А. Доклад на I Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии. Сб. «Исследования в области геологии, химии и металлургии» АН СССР, 1955, стр.142].
Недостатком способа является применение в больших количествах дорогостоящего реактива фторосиликата калия, высокие температуры и соответственно повышеные энергозатраты, приводящие к большой себестоимости продукта.
Известен способ переработки титансодержащего минерального сырья, выбранный в качестве прототипа, путем фторирования его бифторидом аммония, термообработки перфторированной массы с разделение продуктов фторирования и последующего гидролиза выделенного фтороаммонийного комплекса, гидролизом шлама получают оксид железа, обработкой выделенного конденсата гексафторосиликата аммония аммиачной водой получают диоксид кремния [Патент РФ 2058408]. Недостатком способа является невозможность отделения конечных продуктов от ряда примесей, присутствующих в природном сырье.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка универсального способа разделения минерального сырья на индивидуальные компоненты.
В качестве объекта исследований изучалась модельная смесь, состоящая из восьми основных минеральных оксидов: SiO2, Fe2O3, CuO, Al2O3, CaO, NiO, K2O, TiO2. Смесь является универсальной моделью многих руд, металлургических и угольных шлаков. Решением поставленной задачи явился разработанный способ промышленного разделения смеси компонентов на индивидуальные компоненты с помощью фторида и хлорида аммония.
Важным экономическим фактором использования фторида аммония является возможность его регенерации и возврата в процесс, в то время как элементный фтор практически невозможно регенерировать и после фторирования он безвозвратно теряется.
Физико-химические основы процесса разложения минерального сырья заключаются в различии свойств фторидов составляющих компонентов. Как правило, некоторые фториды являются летучими и легко отделяются от основной массы. Другие фториды являются растворимыми и могут выщелачиваться из профторированной массы. Некоторые подвергаются пирогидролизу или имеют различные pH осаждения. Таким образом, после фторирования в расплаве фторида аммония получается смесь фторидов, а варьируя различиями в физико-химических свойствах фторидов, можно подобрать режимы для полного разделения минеральной смеси на индивидуальные компоненты (см. чертеж).
Поставленная задача достигается тем, что смешивают предварительно измельченную минеральную смесь с фторидом аммония и нагревают при температуре 150-200°С, сублимационное отделение летучих фторидных соединений титана и кремния происходит при температуре 350-400°С. Отделенные таким образом титан и кремний разделяют методом пирогидролиза. При обработке смеси фторидов титана и кремния водяным паром при температуре 300-350°С фторид титана подвергается пирогидролизу и выпадает в твердом виде в виде оксида титана, гексафторосиликат аммония пирогидролизу не подвергается и в виде газа поступает на стадию аммиачного гидролиза и осаждается в виде оксида кремния, раствор подвергали упариванию и получали фторид аммония. После отделения летучих фторидов в твердом остатке остаются фториды железа, меди, алюминия, кальция, никеля и калия. Твердый остаток подвергается пирогидролизу при температуре 350-400°С с последующим водным выщелачиванием и фильтрационным разделением пульпы. В результате проведенных операций в раствор переходят фториды никеля, калия и алюминия, в твердый остаток переходят фторид кальция, оксиды меди и железа. Перешедшие в раствор фториды обрабатываются аммиачной водой, в осадок выпадают гидроксид алюминия, а в раствор переходят гидроксид калия и аммиакат никеля. При упаривании такого раствора аммиакат никеля превращается в гидроксид никеля и выпадает в осадок. После разбавления раствор подвергается фильтрации - в твердом виде выделяется гидроксид никеля, в раствор переходит гидроксид калия, при упаривании регенерируется аммиак и отделяется фторид калия. Оставшиеся в твердом виде фторид кальция, оксид железа и оксид меди обрабатывают хлоридом аммония, температура 200-250°С, при этом происходит сублимационное отделение летучего трихлорида железа при температуре 350-400°С, в твердом остатке остаются хлорид меди и фторид кальция. Газообразный трихлорид железа обрабатывают аммиаком, в результате в твердую фракцию выпадает гидроксид железа, а в раствор переходит регенерированный хлорид аммония. Оставшиеся в твердом виде после гидрохлорирования хлорид меди и фторид кальция подвергают водному выщелачиванию, полученную пульпу фильтруют. В раствор переходит хлорид меди, в твердом виде выделяется фторид кальция. Раствор хлорида меди подвергают аммиачному гидролизу для осаждения гидроксида меди и регенерации хлорида аммония. Технологическая карта процессов разделения оксидов показана на чертеже. Все операции, показанные на технологической карте, реализуемы в промышленных масштабах. Химической промышленностью выпускаются необходимые аппараты - основные из них: барабанные вращающиеся печи, аппараты с мешалками, вакуумные фильтры и пресс-фильтры.
Таким образом, выполнена поставленная задача - все компоненты смеси разделены на индивидуальные элементы.
Отличительным признаком заявленного способа является возможность регенерации основных реагентов - фторида и хлорида аммония. Важным экономическим фактором заявленного способа является возможность использовать для проведения процесса стандартную аппаратуру, выпускаемую химической промышленностью.
Пример 1
Смесь оксидов кремния (IV), железа (III), меди (II), алюминия (III), кальция (II), никеля (II), титана (IV), калия (I), взятых в равных пропорциях, по 12,5%, и фторид аммония смешивали в фарфоровой посуде и нагревали до температуры 350°С, летучие фторидные соединения титана и кремния отводились из системы и подвергались пирогидролизу при температуре 350°С, в твердом виде выпадал оксид титана, фтороаммонийный комплекс кремния подавался на аммиачный гидролиз и выпадал в виде оксида кремния, раствор подвергали упариванию с получением фторида аммония.
Твердый остаток после гидрофторирования содержащий фтороаммонийные комплексы алюминия и железа, фториды меди, кальция, калия, никеля подвергали пирогидролизу при температуре 350-400°С, в осадок выпадают оксиды меди, железа и фторид кальция, твердый осадок подвергали гидрохлорированию с помощью хлорида аммония при температуре 200°С с сублимационным отделением хлорида железа при температуре 350°С, его аммиачным осаждением и регенирацией из раствора хлорида аммония. Твердые хлорид меди и фторид кальция подвергали выщелачиванию, в твердой фракции остается фторид кальция, а из раствора аммиачным осаждением отделяли в твердую фракцию гидроксид меди, последующим прокаливанием которого получали оксид меди, а из раствора регенерировали хлорид аммония.
Не подвергшиеся второму пирогидролизу фториды алюминия, никеля и калия растворяли в воде и проводили аммиачное осаждение, в результате выпадает в осадок гидроксид алюминия, в растворе остаются аммиакат никеля, гидроксид калия и фторид аммония, раствор упаривали, выпадал гидроксид никеля, при упаривании оставшегося раствора происходит регенирация аммиака и выделение фторида калия.
Пример 2
Отличается от Примера 1 тем, что реакцию проводят в изохорических условиях (в автоклаве) при температуре 400°С. При этом уменьшается потеря фторида аммония за счет испарения и десублимации и увеличивается скорость процесса.
Пример 3
Отличается от Примера 1 тем, что реакцию ведут при недостатке хлорида аммония, что предотвращает загрязнение трихлорида железа хлоридом аммония, а после окончания реакции смесь нагревают до 400°С. Полученный трихлорид железа возгоняется при температуре выше 303°С и отделяется от нелетучих хлоридов.
Claims (1)
- Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты, включающий операции гидрофторирования с помощью фторида аммония, сублимационное отделение летучих фторидов, пирогидролиз, выщелачивание из профторированной массы растворимых фторидов, аммиачное осаждение нерастворимых гидроксидов, фильтрационное разделение, гидрохлорирование с помощью хлорида аммония, отличающийся тем, что гидрофторирование проводят при температуре 150-200°С. сублимационное отделение летучих фторидов проводят при температуре 350-400°С, первый пирогидролиз фторидного газа проводят при температуре 300-350°С, негидролизующийся газ подвергают аммиачному осаждению с выделением нерастворимых гидроксидов и фторида аммония, нелетучие фториды, оставшиеся в твердой фракции после сублимации, подвергают второму пирогидролизу при температуре 350-400°С с последующим выщелачиванием из гидролизованной массы растворимых фторидов, раствор после выщелачивания подвергают аммиачному осаждению с последующим фильтрационным отделением нерастворимых гидроксидов, твердый остаток после второго пирогидролиза подвергают гидрохлорированию с помощью хлорида аммония при температуре 200-250°С, сублимационное отделение летучих хлоридов проводят при температуре 350-400°С, сублимирующиеся хлориды подвергают аммиачному осаждению с выделением нерастворимых гидроксидов и хлорида аммония, нелетучие фториды и хлориды, оставшиеся после гидрохлорирования, подвергают выщелачиванию, в твердую фракцию уходят нерастворимые фториды, растворимые хлориды подвергают аммиачному осаждению с выделением нерастворимых гидроксидов и хлорида аммония.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006139585A RU2324746C1 (ru) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006139585A RU2324746C1 (ru) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2324746C1 true RU2324746C1 (ru) | 2008-05-20 |
Family
ID=39798822
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006139585A RU2324746C1 (ru) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2324746C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023149792A1 (ru) * | 2022-02-03 | 2023-08-10 | Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Isl Metals Group" | Способ переработки силикатных и алюмосиликатных горных пород |
-
2006
- 2006-11-07 RU RU2006139585A patent/RU2324746C1/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ХУДЯКОВ И.Ф., КЛЯЙН С.Э., АГЕЕВ Н.Г., Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов и проектирование цехов, Москва, Металлургия, 1993, с.179-180. САЖИН Н.П., ПЕПЕЛЯЕВА Е.А., Отделение гафния от циркония и получение чистой двуокиси циркония, Исследования в области геологии, химии и металлургии, Москва, Издательство Академии наук, 1955, с.142-143. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2023149792A1 (ru) * | 2022-02-03 | 2023-08-10 | Товарищество С Ограниченной Ответственностью "Isl Metals Group" | Способ переработки силикатных и алюмосиликатных горных пород |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2579843C2 (ru) | Способы обработки красного шлама | |
RU2633579C2 (ru) | Способы обработки летучей золы | |
Matjie et al. | Extraction of alumina from coal fly ash generated from a selected low rank bituminous South African coal | |
US10273561B2 (en) | Deriving high value products from waste red mud | |
US5993758A (en) | Process for recovery of alumina and silica | |
CN101111456B (zh) | 使用含水氟化物制备二氧化钛的方法 | |
CN104507867B (zh) | 生产氧化铝的方法 | |
CN104039706A (zh) | 制备氧化铝和各种其他产品的工艺 | |
KR102090348B1 (ko) | 희토류 추출을 위한 시스템 및 방법 | |
US10407316B2 (en) | Extraction of products from titanium-bearing minerals | |
CA1191698A (en) | Treatment of aluminous materials | |
Meng et al. | Recovery of titanium from undissolved residue (tionite) in titanium oxide industry via NaOH hydrothermal conversion and H2SO4 leaching | |
CA2356988A1 (en) | Treating niobium and/or tantalum containing raw materials | |
CN106315640A (zh) | 处理氧化铝生产中高蒸母液的方法 | |
RU2324746C1 (ru) | Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты | |
CN111989413A (zh) | 处理钛磁铁矿矿石材料的方法 | |
RU2058408C1 (ru) | Способ переработки титансодержащего минерального сырья | |
US2567544A (en) | Process for the manufacture of sodium aluminum fluoride | |
RU2576710C1 (ru) | Способ бифторидной переработки редкого и редкоземельного минерального сырья | |
US7063824B1 (en) | Beneficiation of zircon | |
RU2572119C1 (ru) | Способ переработки алюминийсодержащего сырья | |
EP2699516A1 (en) | Process of purifying a residue with calcium ions | |
RU2149912C1 (ru) | Способ получения окислов тугоплавких металлов из лопаритового концентрата | |
WO2023149792A1 (ru) | Способ переработки силикатных и алюмосиликатных горных пород | |
Sagarunyan et al. | Investigation of the processing of serpentinites |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20081108 |