RU2434956C2 - Procedure for zircon processing with production of zircon dioxide - Google Patents
Procedure for zircon processing with production of zircon dioxide Download PDFInfo
- Publication number
- RU2434956C2 RU2434956C2 RU2009139579/02A RU2009139579A RU2434956C2 RU 2434956 C2 RU2434956 C2 RU 2434956C2 RU 2009139579/02 A RU2009139579/02 A RU 2009139579/02A RU 2009139579 A RU2009139579 A RU 2009139579A RU 2434956 C2 RU2434956 C2 RU 2434956C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- zircon
- solution
- water
- dioxide
- magnesium chloride
- 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
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Silicates, Zeolites, And Molecular Sieves (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к областям пиро- и гидрометаллургии, в частности к разложению циркона высокотемпературным спеканием его с оксидами щелочноземельных металлов и к гидрохимической переработке образующегося при спекании пека и может быть использовано для получения и технического диоксида циркония, и синтетического гидратированного диоксида кремния.The invention relates to the fields of pyro- and hydrometallurgy, in particular to the decomposition of zircon by high-temperature sintering with alkaline earth metal oxides and to the hydrochemical processing of the pitch formed during sintering and can be used to produce both technical zirconium dioxide and synthetic hydrated silicon dioxide.
Существующие технологии получения диоксида циркония из циркона, включающие спекание циркона, с оксидами щелочноземельных металлов с образованием пека, содержащего диоксид циркония, и солянокислое выщелачивание пека не обеспечивают возможность получения из циркона диоксида кремния, а также регенерации оксидов щелочноземельных металлов и соляной кислоты.Existing technologies for producing zirconia from zircon, including sintering of zircon, with alkaline earth metal oxides to form a pitch containing zirconium dioxide, and hydrochloric acid leaching of the pitch do not provide the possibility of obtaining silicon dioxide from zircon, as well as the regeneration of alkaline earth metal oxides and hydrochloric acid.
Известен способ получения диоксида циркония (ZrO2), включающий спекания циркона (ZrSiO4) с мелом (CaCO3) в мольном отношении ZrSiO4:CaCO3=1:1 в интервале температур 1375±25°С с образованием пека, содержащего помимо ZrO2, цирконат (CaZrO3), цирконосиликат (Ca3ZrSi2O9) и силикаты (CaSiO3, Ca2SiO4, Ca3Si2O7, Ca3SiO5) кальция [1]. Пек выщелачивают в две стадии, сначала разбавленной 3÷8%-ной соляной кислотой разлагают силикат кальция, а затем, после отделения разбавленного раствора, содержащего хлорид кальция и кремниевую кислоту, твердый остаток обрабатывают 27%-ной соляной кислотой для отделения кислоторастворимых CaZrO3 и Ca3ZrSi2O9 от диоксида циркония. В результате 2-стадийного выщелачивания образуются большие объемы разбавленного раствора хлоридов кальция, циркония и кремниевой кислоты.A known method of producing zirconium dioxide (ZrO 2 ), including sintering of zircon (ZrSiO 4 ) with chalk (CaCO 3 ) in a molar ratio of ZrSiO 4 : CaCO 3 = 1: 1 in the temperature range 1375 ± 25 ° C with the formation of pitch, containing in addition to ZrO 2 , zirconate (CaZrO 3 ), zirconosilicate (Ca 3 ZrSi 2 O 9 ) and silicates (CaSiO 3 , Ca 2 SiO 4 , Ca 3 Si 2 O 7 , Ca 3 SiO 5 ) calcium [1]. The pitch is leached in two stages, first, calcium silicate is decomposed with diluted 3-8% hydrochloric acid, and then, after separation of the diluted solution containing calcium chloride and silicic acid, the solid residue is treated with 27% hydrochloric acid to separate acid-soluble CaZrO 3 and Ca 3 ZrSi 2 O 9 from zirconia. As a result of a 2-stage leaching, large volumes of a diluted solution of calcium, zirconium, and silicic acid chlorides are formed.
Недостатками данного способа являются:The disadvantages of this method are:
- относительно высокое содержание диоксида кремния (не менее 5 мас.%) в конечном продукте - диоксиде циркония, что обуславливает его использование только при производстве плавленых огнеупоров-бакоров;- a relatively high content of silicon dioxide (at least 5 wt.%) in the final product - zirconia, which determines its use only in the production of fused refractory bacores;
- невозможность: получения из циркона, кроме диоксида циркония, второго конечного продукта - диоксида кремния, поскольку при спекании образуется пек, который необходимо выщелчивать разбавленной 3÷8%-ной соляной кислотой (из-за качественного состава пека); регенерации соединений кальция и соляной кислоты; исключения потерь циркония вследствие образования при спекании кислоторастворимых соединений - цирконата и цирконосиликата кальция. Извлекать же кремний в качестве целевого продукта, соединения кальция, хлористоводородную кислоту и цирконий из разбавленных сбросных солянокислых растворов экономически не целесообразно;- impossibility: obtaining from zircon, in addition to zirconium dioxide, the second final product is silicon dioxide, since sintering produces pitch, which must be leached with diluted 3-8% hydrochloric acid (due to the qualitative composition of the pitch); regeneration of calcium and hydrochloric acid compounds; elimination of losses of zirconium due to the formation of acid-soluble compounds — zirconate and calcium zirconosilicate during sintering. It is not economically feasible to extract silicon as the target product, calcium compounds, hydrochloric acid and zirconium from diluted waste hydrochloric acid solutions;
- образование больших объемов экологически опасных солянокислых разбавленных растворов, для нейтрализации и утилизации которых необходимы дополнительные затраты.- the formation of large volumes of environmentally hazardous hydrochloric acid diluted solutions, for the neutralization and disposal of which additional costs are required.
Наиболее близкими по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является способ получения диоксида циркония из циркона [1].The closest set of essential features to the claimed invention is a method for producing zirconium dioxide from zircon [1].
Способ получения диоксида циркония из циркона включает спекание циркона с доломитом (природная смесь карбонатов кальция и магния) [1]. Образующийся пек содержит, в основном, диоксид циркония, а также следующие соединения, наличие которых и их массовые доли в пеке зависят от соотношения компонентов шихты, температуры и продолжительности спекания: цирконат кальция (CaZrO3); цирконосиликат кальция (Ca3ZrSi2O9); силикаты кальция (CaSiO3, Ca2SiO4, Ca3Si2O7, Ca3SiO5); твердые растворы си-йикатов кальция и магния (CaMgSiO4, Ca3Mg(SiO4)2, CaMgSi2O6, Ca2MgSi2O7) [1, с.32, 33].A method of producing zirconium dioxide from zircon involves sintering zircon with dolomite (a natural mixture of calcium and magnesium carbonates) [1]. The resulting pitch contains mainly zirconia, as well as the following compounds, the presence of which and their mass fractions in the pitch depend on the ratio of the components of the charge, temperature and duration of sintering: calcium zirconate (CaZrO 3 ); calcium zirconosilicate (Ca 3 ZrSi 2 O 9 ); calcium silicates (CaSiO 3 , Ca 2 SiO 4 , Ca 3 Si 2 O 7 , Ca 3 SiO 5 ); solid solutions of calcium and magnesium siicates (CaMgSiO 4 , Ca 3 Mg (SiO 4 ) 2 , CaMgSi 2 O 6 , Ca 2 MgSi 2 O 7 ) [1, p.32, 33].
Для выделения диоксида циркония из пека последний выщелачивают соляной кислотой, причем многокомпонентность пека обуславливает многоступенчатый режим его выщелачивания. Сначала пек обрабатывают 3-8%-ной соляной кислотой для разрушения: силикатов кальция; твердых растворов силикатов кальция, магния и перевода в солянокислый раствор кальция, магния в виде хлоридов, а кремния в виде кремниевой кислоты. Затем твердый остаток после первой стадии выщелачивания обрабатывают 27%-ной соляной кислотой для разрушения цирконата, цирконосиликата кальция и перевода в солянокислый раствор кальция, циркония. Кремний, особенно в начальный период выщелачивания, когда концентрация соляной кислоты достаточно высокая (от 18 до 27%), частично остается вместе с диоксидом циркония в твердом продукте в виде геля кремниевой кислоты.To isolate zirconium dioxide from the pitch, the latter is leached with hydrochloric acid, and the multicomponent nature of the pitch determines the multistage mode of its leaching. First, the pitch is treated with 3-8% hydrochloric acid to break down: calcium silicates; solid solutions of calcium and magnesium silicates and conversion to a hydrochloric acid solution of calcium, magnesium in the form of chlorides, and silicon in the form of silicic acid. Then, the solid residue after the first leaching stage is treated with 27% hydrochloric acid to break down zirconate, calcium zirconosilicate and convert calcium, zirconium to hydrochloric acid solution. Silicon, especially in the initial period of leaching, when the concentration of hydrochloric acid is sufficiently high (from 18 to 27%), partially remains together with zirconium dioxide in the solid product in the form of a silica gel.
Солянокислые растворы после операций выщелачивания с низким содержанием циркония, кальция, магния, кремния и несвязанного хлор-иона являются экологически опасным отходом производства.Hydrochloric solutions after leaching operations with a low content of zirconium, calcium, magnesium, silicon and unbound chlorine ion are environmentally hazardous waste products.
Недостатками способа являются:The disadvantages of the method are:
- относительно высокое содержание диоксида кремния (не менее 5% масс.) в конечном продукте - диоксиде циркония, что обуславливает его использование только при производстве плавленых огнеупоров-бакоров;- a relatively high content of silicon dioxide (at least 5% by weight) in the final product - zirconia, which determines its use only in the production of fused refractory bacores;
- необходимость третьей стадии обработки пека водным раствором гидроксида натрия для очистки диоксида циркония от кремнегеля;- the need for the third stage of processing pitch with an aqueous solution of sodium hydroxide to purify zirconia from silica gel;
- невозможность получения из циркона, кроме диоксида циркония, второго конечного (товарного) продукта - диоксида кремния, поскольку состав пека не позволяет провести его выщелачивание в одну стадию концентрированной соляной кислотой для получения в твердом остатке только двух соединений: диоксида циркония и осадка геля кремниевой кислоты. При одностадийном режиме выщелачивания образуется пульпа с желеобразным, объемным осадком, отделить который от жидкой фазы и отмыть от сопутствующих примесей практически нельзя;- the impossibility of obtaining from zircon, in addition to zirconia, the second final (commercial) product - silicon dioxide, since the pitch composition does not allow it to be leached in one stage with concentrated hydrochloric acid to obtain only two compounds in the solid residue: zirconia and silica gel precipitate . In the single-stage leaching mode, a pulp is formed with a jelly-like, bulk sediment, which is practically impossible to separate from the liquid phase and to wash from associated impurities;
- невозможность регенерации соединений кальция, магния и соляной кислоты, поскольку извлечение их из разбавленных солянокислых растворов экономически не целесообразно;- the inability to regenerate compounds of calcium, magnesium and hydrochloric acid, since it is not economically feasible to extract them from dilute hydrochloric acid solutions;
- безвозвратные потери циркония за счет образования при спекании кислоторастворимых соединений - цирконата и цирконосиликата кальция;- irretrievable losses of zirconium due to the formation during sintering of acid-soluble compounds - zirconate and calcium zirconosilicate;
- образование больших объемов экологически опасных растворов, для нейтрализации и утилизации которых необходимы дополнительные затраты.- the formation of large volumes of environmentally hazardous solutions, for the neutralization and disposal of which additional costs are required.
Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность: получения из циркона и технического диоксида циркония, с содержанием диоксида кремния менее 0,6 мас.%, и гидратированного диоксида кремния; регенерации оксида магния из пека с последующим использованием оборотного оксида магния при разложении циркона спеканием; регенерации соляной кислоты из солянокислого раствора хлорида магния, образующегося при выщелачивании пека, с последующим использованием оборотной соляной кислоты для выщелачивания пека; практического исключения образования экологически опасных сбросных растворов.The technical result of the claimed invention is the ability to: obtain from zircon and technical zirconia, with a silicon dioxide content of less than 0.6 wt.%, And hydrated silicon dioxide; regeneration of magnesium oxide from the pitch, followed by the use of recycled magnesium oxide during the decomposition of zircon by sintering; regeneration of hydrochloric acid from a hydrochloric acid solution of magnesium chloride formed during the leaching of the pitch, followed by the use of reverse hydrochloric acid to leach the pitch; the practical exclusion of the formation of environmentally hazardous effluent solutions.
Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе получения диоксида циркония из циркона, включающем спекание циркона с оксидами щелочноземельных металлов с образованием пека, содержащего диоксид циркония, и солянокислое выщелачивание пека, согласно изобретению, перед спеканием циркон смешивают с оборотным раствором хлорида магния в мольном отношении циркона к оксиду магния 1:2,2÷2,5 с получением пульпы, которую подвергают распылительному обжигу при температуре 850÷950°С с образованием парогазовой смеси, состоящей из воды и хлористого водорода, и твердой смеси, состоящей из циркона и оксида магния, спеканию подвергают образованную твердую смесь и ведут его при 1250÷1300°С в течение 2,0÷2,5 часов, солянокислое выщелачивание пека ведут оборотной соляной кислотой, взятой с избытком 20÷25% по хлористому водороду, при 80÷90°С в течение 0,50÷0,67 часа с получением суспензии, которую нагревают при температуре 107±5°С до величины рН, равной 6,5÷7,0 с образованием твердого продукта, состоящего из диоксидов циркония, кремния и хлорида магния, который выщелачивают водой, подкисленной оборотной соляной кислотой до величины рН, равной 1,5÷2,0, с образованием пульпы, содержащей раствор хлорида магния и диссоциированный циркон, состоящий из смеси ассоциированных диоксидов циркония и кремния, пульпу фильтруют с получением раствора хлорида магния и диссоциированного циркона, который после промывки водой, подкисленной оборотной соляной кислотой до величины рН, равной 1,5÷2,0, а затем водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, обрабатывают оборотным водным раствором фторида аммония с образованием паров аммиака и пульпы, состоящей из водного раствора гексафторсиликата аммония и диоксида циркония, который отделяют от раствора, промывают водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, и высушивают с получением товарного продукта в виде технического диоксида циркония, а парогазовую смесь воды и хлористого водорода, образующуюся при распылительном обжиге оборотного раствора хлорида магния с цирконом, конденсируют с получением оборотной соляной кислоты и используют ее для выщелачивания пека, а раствор хлорида магния, отделенный от диссоциированного циркона, очищают от примесных элементов, понижают его кислотность, сначала химически активным оксидом магния, до величины рН, равной 4÷5, затем аммиачной водой, до величины рН, равной 7,5, с образованием осадка гидроксидов примесных элементов, который отделяют от раствора хлорида магния и направляют на утилизацию, а очищенный раствор хлорида магния упаривают до концентрации 415÷420 г/л по оксиду магния и направляют на подготовку смеси с цирконом для получения пульпы для распылительного обжига, отделенный от диоксида циркония водный раствор гексафторсиликата аммония насыщают оборотными парами аммиака до величины рН, равной 9,5÷10,0, с получением пульпы, состоящей из водного раствора фторида аммония и гидратированного диоксида кремния, который отделяют от водного раствора фторида аммония, промывают водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, и высушивают с получением товарного продукта в виде гидратированного диоксида кремния, отделенный от гидратированного диоксида кремния водный раствор фторида аммония корректируют до величины рН, равной 6,5±0,5, и направляют на обработку диссоциированного циркона.The claimed technical result is achieved in that in a method for producing zirconium dioxide from zircon, comprising sintering zircon with alkaline earth metal oxides to form a pitch containing zirconium dioxide, and hydrochloric acid leaching of the pitch according to the invention, before sintering, the zircon is mixed with a molar solution of magnesium chloride in molar ratio zircon to magnesium oxide 1: 2.2 ÷ 2.5 to obtain pulp, which is subjected to spray firing at a temperature of 850 ÷ 950 ° C with the formation of a vapor-gas mixture consisting of water and hydrogen chloride and a solid mixture consisting of zircon and magnesium oxide, the formed solid mixture is sintered and carried out at 1250 ÷ 1300 ° C for 2.0 ÷ 2.5 hours, hydrochloric acid leaching of the pitch is carried out with excess hydrochloric acid, taken in excess 20 ÷ 25% for hydrogen chloride, at 80 ÷ 90 ° C for 0.50 ÷ 0.67 hours to obtain a suspension, which is heated at a temperature of 107 ± 5 ° C to a pH value of 6.5 ÷ 7.0 s the formation of a solid product consisting of zirconia, silicon and magnesium chloride, which is leached with water, acidified hydrochloric acid to a pH value of 1.5 ÷ 2.0, with the formation of pulp containing a solution of magnesium chloride and dissociated zircon, consisting of a mixture of associated zirconium dioxide and silicon, the pulp is filtered to obtain a solution of magnesium chloride and dissociated zircon, which after washing with water acidified with reverse hydrochloric acid to a pH of 1.5–2.0, and then with water to a pH of 6.5–7.0, is treated with an aqueous solution of ammonium fluoride to form ammonia and pulp vapors consisting of from water a solution of ammonium hexafluorosilicate and zirconium dioxide, which is separated from the solution, washed with water to a pH value of 6.5 ÷ 7.0, and dried to obtain a commercial product in the form of technical zirconium dioxide, and a gas-vapor mixture of water and hydrogen chloride formed by spraying firing a circulating solution of magnesium chloride with zircon, condense to obtain circulating hydrochloric acid and use it to leach pitch, and a solution of magnesium chloride separated from dissociated zircon is purified from impurities, reduce its acidity, first with chemically active magnesium oxide, to a pH value of 4 ÷ 5, then ammonia water, to a pH value of 7.5, with the formation of a precipitate of hydroxides of impurity elements, which are separated from a solution of magnesium chloride and sent for disposal, and the purified solution of magnesium chloride is evaporated to a concentration of 415 ÷ 420 g / l of magnesium oxide and sent to prepare a mixture with zircon to obtain pulp for spray firing, an aqueous solution of ammonium hexafluorosilicate separated from zirconia is saturated vapors of ammonia to a pH value of 9.5 ÷ 10.0, to obtain a pulp consisting of an aqueous solution of ammonium fluoride and hydrated silicon dioxide, which is separated from an aqueous solution of ammonium fluoride, washed with water until a pH value of 6.5 ÷ 7.0, and dried to obtain a marketable product in the form of hydrated silicon dioxide, the aqueous solution of ammonium fluoride separated from hydrated silicon dioxide is adjusted to a pH value of 6.5 ± 0.5, and sent to the processing of dissociated zircon.
Смешение циркона с оборотным раствором хлорида магния обеспечивает после распылительного обжига пульпы одинаковый химический состав шихты в любой ее точке. Смешение циркона с оборотным раствором хлорида магния в мольном отношении циркона к оксиду магния в растворе 1:2,2÷2,5 обеспечивает при последующей операции спекания максимальную степень преобразования циркона в диоксид циркония и ортосиликат магния. Распылительный обжиг пульпы, состоящей из циркона с оборотным раствором хлорида магния в мольном отношении циркона к оксиду магния в растворе 1:2,2÷2,5, при температуре 850÷950°С обеспечивает максимальное разложение раствора хлорида магния:Mixing zircon with a circulating solution of magnesium chloride ensures, after spray pulping, the same chemical composition of the charge at any point. Mixing zircon with a circulating solution of magnesium chloride in a molar ratio of zircon to magnesium oxide in a solution of 1: 2.2–2.5 ensures the maximum degree of conversion of zircon to zirconia and magnesium orthosilicate during the subsequent sintering operation. Spray firing of pulp consisting of zircon with a circulating solution of magnesium chloride in a molar ratio of zircon to magnesium oxide in a solution of 1: 2.2 ÷ 2.5, at a temperature of 850 ÷ 950 ° C provides the maximum decomposition of a solution of magnesium chloride:
с образованием парогазовой смеси, состоящей из воды и хлористого водорода, из которой при последующей операции конденсации образуется оборотная соляная кислота, и твердой смеси, состоящей из циркона и оксида магния. Спекание твердой смеси, состоящей только из циркона и оксида магния в мольном отношении 1:2,2÷2,5, при 1250÷1300°С в течение 2,0÷2,5 часов:with the formation of a gas-vapor mixture consisting of water and hydrogen chloride, from which, during the subsequent condensation operation, circulating hydrochloric acid is formed, and a solid mixture consisting of zircon and magnesium oxide. Sintering of a solid mixture consisting only of zircon and magnesium oxide in a molar ratio of 1: 2.2 ÷ 2.5, at 1250 ÷ 1300 ° C for 2.0 ÷ 2.5 hours:
позволяет получить пек с максимально преобразованным цирконом только в диоксид циркония и ортосиликат магния и, в последующем, выщелачивать пек в одну стадию. Обработка пека оборотной соляной кислотой с избытком 20÷25% по хлористому водороду при 80÷90°С в течение 0,50÷0,67 часа с получением суспензии: позволяет максимально преобразовать ортосиликат магния в кремнегель и солянокислый раствор хлорида магния. Нагревание суспензии, состоящей из диоксида циркония, кремнегеля и солянокислого водного раствора хлорида магния, при температуре 105÷110°С до величины рН, равной 6,5÷7,0, образующегося твердого продукта:allows you to get the pitch with the maximum converted zircon only to zirconium dioxide and magnesium orthosilicate and, subsequently, to leach the pitch in one stage. Processing the pitch with reverse hydrochloric acid with an excess of 20–25% in hydrogen chloride at 80–90 ° C for 0.50–0.67 hours to obtain a suspension: allows maximum conversion of magnesium orthosilicate into silica gel and hydrochloric acid solution of magnesium chloride. Heating a suspension consisting of zirconia, silica gel and hydrochloric acid aqueous solution of magnesium chloride at a temperature of 105 ÷ 110 ° C to a pH value of 6.5 ÷ 7.0, the resulting solid product:
позволяет преобразовать кремнегель в диоксид кремния, нерастворимый в воде, подкисленной соляной кислотой до величины рН, равной 1,5÷2,0, и исключает при нагревании образование хлоргидроксида магния, Mg(OH)Cl, нерастворимого в воде, подкисленной соляной кислотой до величины рН, равной 1,5÷2,0, что позволяет, в последующей операции выщелачивания твердого продукта, состоящего из диоксида циркония, диоксида кремния и гидратированного хлорида магния, водой, подкисленной оборотной соляной кислотой до величины рН, равной 1,5÷2,0, исключить потери диоксида кремния и обеспечить максимальное извлечение магния в солянокислый водный раствор хлорида магния. Выщелачивание твердого продукта, состоящего из диоксида циркония, диоксида кремния и гидратированного хлорида магния водой, подкисленной оборотной соляной кислотой до величины рН, равной 1,5÷2,0, с образованием пульпы, содержащей раствор хлорида магния и диссоциированный циркон, состоящий из смеси ассоциированных диоксидов циркония и кремния:allows you to convert silica gel to silicon dioxide, insoluble in water, acidified with hydrochloric acid to a pH value of 1.5 ÷ 2.0, and eliminates the formation of magnesium chlorohydroxide, Mg (OH) Cl, insoluble in water, acidified with hydrochloric acid to a value a pH of 1.5 ÷ 2.0, which allows, in the subsequent leaching of a solid product consisting of zirconium dioxide, silicon dioxide and hydrated magnesium chloride, with water, acidified with reverse hydrochloric acid to a pH of 1.5 ÷ 2, 0, eliminate the loss of dioxide and silicon and to ensure maximum extraction of magnesium in hydrochloric acid aqueous solution of magnesium chloride. Leaching of a solid product consisting of zirconium dioxide, silicon dioxide and hydrated magnesium chloride with water, acidified with reverse hydrochloric acid to a pH of 1.5 ÷ 2.0, with the formation of a pulp containing a solution of magnesium chloride and dissociated zircon, consisting of a mixture of associated zirconia and silicon dioxide:
позволяет отделить от смеси ассоциированных диоксидов циркония и кремния магний и примесные элементы (железо, алюминий и др.) в виде солянокислого водного раствора хлоридов. Фильтрование пульпы с получением раствора хлорида магния и диссоциированного циркона, промывка последнего водой, подкисленной оборотной соляной кислотой до величины pH, равной 1,5÷2,0, а затем водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, обеспечивают необходимую очистку диссоциированного циркона от магния, хлор-иона и примесных элементов. Обработка смеси ассоциированных диоксидов циркония и кремния оборотным водным раствором фторида аммония:allows separating magnesium and impurity elements (iron, aluminum, etc.) from a mixture of associated zirconium and silicon dioxides in the form of an aqueous hydrochloride chloride solution. Filtration of the pulp to obtain a solution of magnesium chloride and dissociated zircon, washing the latter with water, acidified with reverse hydrochloric acid to a pH of 1.5 ÷ 2.0, and then with water to a pH of 6.5 ÷ 7.0, provides the necessary purification of dissociated zircon from magnesium, chlorine ion and impurity elements. Processing a mixture of associated zirconia and silicon dioxide with a circulating aqueous solution of ammonium fluoride:
с образованием паров аммиака и пульпы, состоящей из водного раствора гексафторсиликата аммония и диоксида циркония, который отделяют от раствора, промывают водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, и высушивают, позволяет получить товарный продукт в виде технического диоксида циркония, с содержанием кремния менее 0,02÷0,60 мас.%. Конденсация парогазовой смеси воды и хлористого водорода, образующейся при распылительном обжиге оборотного раствора хлорида магния с цирконом, позволяет получить оборотную соляную кислоту с содержанием HCl не менее 25 мас.%, пригодную для обработки пека. Понижение кислотности раствора хлорида магния, отделенного от диссоциированного циркона, сначала химически активным оксидом магния, до величины рН, равной 4÷5, затем аммиачной водой, до величины рН, равной 7,5, с образованием осадка гидроксидов примесных элементов, который отделяют от раствора хлорида магния и направляют на утилизацию, обеспечивает очистку раствора хлорида магния от примесных элементов и компенсацию потерь магния. Упаривание очищенного раствора хлорида магния до концентрации 415÷420 г/л по оксиду магния позволяет использовать его в качестве оборотного раствора для подготовки смеси с цирконом в виде пульпы для распылительного обжига и обеспечивает в последующем, при распылительном обжиге пульпы, образование парогазовой смеси воды и хлористого водорода с содержанием последнего не менее 25 мас.%. Насыщение отделенного от диоксида циркония водного раствора гексафторсиликата аммония оборотными парами аммиака, образующимися по реакции (6) до величины рН, равной 9,5÷10,0:with the formation of ammonia and pulp vapors, consisting of an aqueous solution of ammonium hexafluorosilicate and zirconium dioxide, which is separated from the solution, washed with water to a pH value of 6.5-7.0, and dried, it allows to obtain a commercial product in the form of technical zirconium dioxide, with a silicon content of less than 0.02 ÷ 0.60 wt.%. The condensation of a vapor-gas mixture of water and hydrogen chloride, formed during spray firing of a circulating solution of magnesium chloride with zircon, allows one to obtain circulating hydrochloric acid with an HCl content of at least 25 wt.% Suitable for treating pitch. Decreasing the acidity of a solution of magnesium chloride separated from dissociated zircon, first with reactive magnesium oxide, to a pH value of 4–5, then ammonia water, to a pH value of 7.5, with the formation of a precipitate of hydroxide impurity elements, which are separated from the solution magnesium chloride and sent for recycling, provides purification of a solution of magnesium chloride from impurity elements and compensation of magnesium losses. Evaporation of the purified solution of magnesium chloride to a concentration of 415 ÷ 420 g / l of magnesium oxide allows it to be used as a working solution for preparing a mixture with zircon in the form of pulp for spray firing and, subsequently, during spray firing of pulp, the formation of a gas-vapor mixture of water and chloride hydrogen with a content of the latter of at least 25 wt.%. Saturation of an aqueous solution of ammonium hexafluorosilicate separated from zirconium dioxide by ammonia recycled vapors formed by reaction (6) to a pH value of 9.5 ÷ 10.0:
позволяет получить пульпу, состоящую из водного раствора фторида аммония и гидратированного диоксида кремния, отделение от водного раствора фторида аммония, промывка водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, и высушивание которого позволяет получить товарный продукт в виде гидратированного диоксида кремния. Отделение водного раствора фторида аммония от гидратированного диоксида кремния и доведение рН раствора до величины, равной 6,0÷7,0, позволяют регенерировать его и использовать, как оборотный раствор, для обработки диссоциированного циркона.allows you to get a pulp consisting of an aqueous solution of ammonium fluoride and hydrated silicon dioxide, separation from an aqueous solution of ammonium fluoride, washing with water to a pH value of 6.5 ÷ 7.0, and drying of which allows to obtain a marketable product in the form of hydrated silicon dioxide. The separation of an aqueous solution of ammonium fluoride from hydrated silicon dioxide and adjusting the pH of the solution to a value of 6.0 ÷ 7.0 allow it to be regenerated and used as a reverse solution for the treatment of dissociated zircon.
Таким образом, использование заявляемого способа позволяет обеспечить: комплексную переработку циркона с получением товарных продуктов в виде технического диоксида циркония и гидратированного диоксида кремния; регенерацию оксида магния из пека в виде оборотного водного раствора хлорида магния с последующим использованием его при разложении циркона; регенерацию соляной кислоты из солянокислого водного раствора хлорида магния, образующегося при выщелачивании пека, с последующим использованием оборотной соляной кислоты для выщелачивания пека; практическое исключение образования экологически опасных сбросных растворов.Thus, the use of the proposed method allows to ensure: complex processing of zircon with the receipt of marketable products in the form of technical zirconium dioxide and hydrated silicon dioxide; regeneration of magnesium oxide from the pitch in the form of a circulating aqueous solution of magnesium chloride, followed by its use in the decomposition of zircon; regeneration of hydrochloric acid from a hydrochloric acid aqueous solution of magnesium chloride formed during pitch leaching, followed by the use of reverse hydrochloric acid to pitch leach; the practical exclusion of the formation of environmentally hazardous effluent solutions.
Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию как "новизна".Technical solutions that coincide with the totality of the essential features of the claimed invention have not been identified, which allows us to conclude that the claimed invention conforms to such a condition as "novelty."
Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следует из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как "изобретательский уровень".The claimed essential features that predetermine the receipt of the specified technical result, does not explicitly follow from the prior art, which allows us to conclude that the claimed invention meets such a patentability condition as "inventive step".
Условие патентоспособности "промышленная применимость" подтверждается примером конкретного выполнения, изложенного в разделе "Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения".The patentability condition "industrial applicability" is confirmed by an example of a specific implementation set forth in the "Information confirming the possibility of carrying out the invention" section.
На чертеже представлена принципиальная технологическая схема заявляемого способа получения диоксидов циркония и кремния из циркона.The drawing shows a schematic flow diagram of the inventive method for producing zirconia and silicon dioxide from zircon.
Для реализации способа получения диоксидов циркония и кремния из циркона был использован цирконовый концентрат (циркон) месторождения "Шокаш", Республика Казахстан, в состоянии поставки и предварительно измельченный. Результаты анализа циркона в состоянии поставки (зернового) и измельченного представлены в табл.1To implement the method of producing zirconia and silicon dioxide from zircon, a zircon concentrate (zircon) of the Shokash deposit, the Republic of Kazakhstan, in the delivery state and pre-ground was used. The results of the analysis of zircon in the delivery state (grain) and crushed are presented in table 1
Зерновой или измельченный циркон массой 100,0±0,1 г засыпают в интенсивно перемешиваемый оборотный раствор хлорида магния с содержанием 415÷420 г/л, преимущественно - 420 г/л, в мольном отношении циркона к оксиду магния в растворе 1:2,2÷2,5, преимущественно, для зернового - 1:2,5, для измельченного - 1:2,2. Полученную пульпу при перемешивании подают в лабораторную установку распылительного обжига, где пульпу при температуре 850÷950°С, преимущественно 900°С, преобразуют в твердую смесь, состоящую из циркона и оксида магния, и парогазовую смесь, состоящую из воды и хлористого водорода, которую конденсируют в нисходящем холодильнике с образованием оборотной соляной кислоты с содержанием 26±1 мас.% хлористого водорода.Grain or crushed zircon weighing 100.0 ± 0.1 g is poured into an intensely mixed reverse solution of magnesium chloride with a content of 415 ÷ 420 g / l, mainly 420 g / l, in a molar ratio of zircon to magnesium oxide in a solution of 1: 2, 2 ÷ 2.5, mainly for grain - 1: 2.5, for crushed - 1: 2.2. The resulting pulp with stirring is fed to a laboratory spray firing unit, where the pulp at a temperature of 850 ÷ 950 ° C, mainly 900 ° C, is converted into a solid mixture consisting of zircon and magnesium oxide, and a gas-vapor mixture consisting of water and hydrogen chloride, which condensed in a downward refrigerator with the formation of circulating hydrochloric acid with a content of 26 ± 1 wt.% hydrogen chloride.
Смесь циркона и оксида магния помещают в алундовый тигель и спекают в лабораторной печи при температуре 1250÷1300°С, преимущественно, для смеси с зерновым цирконом - 1300°С, - с измельченным - 1250°С, в течение 2,0÷2,5 часов, преимущественно - 2,3 часа.A mixture of zircon and magnesium oxide is placed in an alundum crucible and sintered in a laboratory furnace at a temperature of 1250 ÷ 1300 ° C, mainly for a mixture with grain zircon - 1300 ° C, - with ground zircon - 1250 ° C, for 2.0 ÷ 2, 5 hours, mainly 2.3 hours.
Образующийся после спекания пек, состоящий из диоксида циркония, ортосиликата магния и непрореагировавшего циркона (≤1 мас.%), обрабатывают во фторопластовом реакторе объемом 1 л с крышкой, с электромеханической мешалкой и обратным холодильником, установленном в песчаной бане на электроплите, оборотной соляной кислотой с избытком 20÷25% по хлористому водороду относительно содержания магния в пеке, преимущественно - 24%, при 80÷90°С, преимущественно при 85°С, в течение 0,50÷0,67 часа, преимущественно - 0,60 часа.The pitch formed after sintering, consisting of zirconia, magnesium orthosilicate and unreacted zircon (≤1 wt.%), Is treated in a 1 L fluoroplastic reactor with a lid, with an electromechanical stirrer and a reflux condenser installed in a sand bath on an electric stove, reverse hydrochloric acid with an excess of 20 ÷ 25% for hydrogen chloride relative to the magnesium content in the pitch, mainly 24%, at 80 ÷ 90 ° C, mainly at 85 ° C, for 0.50 ÷ 0.67 hours, mainly 0.60 hours .
Полученную суспензию переливают на противень из фторопласта и нагревают при температуре 105÷110°С, преимущественно - при 110°С, до величины рН, равной 6,5÷7,0, преимущественно - 6,5, образующегося твердого продукта.The resulting suspension is poured onto a baking sheet of fluoroplastic and heated at a temperature of 105 ÷ 110 ° C, mainly at 110 ° C, to a pH value of 6.5 ÷ 7.0, mainly 6.5, of the resulting solid product.
Твердый продукт, состоящий из диоксидов циркония, кремния и хлорида магния, помещают во фторопластовый реактор (см. выше) и выщелачивают водой, подкисленной оборотной соляной кислотой до величины рН, равной 1,5÷2,0, преимущественно - 1,5, с образованием пульпы, содержащей раствор хлорида магния и диссоциированный циркон, состоящий из смеси ассоциированных диоксидов циркония и кремния.The solid product, consisting of zirconia, silicon dioxide and magnesium chloride, is placed in a fluoroplastic reactor (see above) and leached with water, acidified with reverse hydrochloric acid to a pH value of 1.5 ÷ 2.0, mainly 1.5, s the formation of pulp containing a solution of magnesium chloride and dissociated zircon, consisting of a mixture of associated zirconia and silicon dioxide.
Пульпу фильтруют на лабораторном нутч-фильтре с получением раствора хлорида магния и диссоциированного циркона.The pulp is filtered on a laboratory nutsche filter to obtain a solution of magnesium chloride and dissociated zircon.
Диссоциированный циркон промывают водой, подкисленной оборотной соляной кислотой до величины рН, равной 1,5÷2,0, преимущественно - 2,0, а затем - водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, преимущественно - 6,5, и обрабатывают во фторопластовом реакторе (см. выше) оборотным водным раствором фторида аммония с образованием: пульпы, состоящей из водного раствора гексафторсиликата аммония и диоксида циркония; а также паров аммиака. Пары аммиака используют как оборотный реагент на последующей операции выделения гидратированного диоксида кремния из водного раствора гексафторсиликата аммония.Dissociated zircon is washed with water, acidified with reverse hydrochloric acid to a pH of 1.5 ÷ 2.0, mainly 2.0, and then with water to a pH of 6.5 ÷ 7.0, mainly 6.5 and is treated in a fluoroplastic reactor (see above) with a circulating aqueous solution of ammonium fluoride to form: a pulp consisting of an aqueous solution of ammonium hexafluorosilicate and zirconium dioxide; as well as ammonia vapors. Ammonia vapors are used as a circulating reagent in the subsequent operation of separating hydrated silicon dioxide from an aqueous solution of ammonium hexafluorosilicate.
Диоксид циркония отделяют от раствора гексафторсиликата аммония на лабораторном нутч-фильтре, промывают водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, преимущественно - 7,0, и высушивают с получением товарного продукта в виде технического диоксида циркония. Результаты анализа полученных образцов диоксида циркония представлены в табл.2.Zirconia is separated from a solution of ammonium hexafluorosilicate on a laboratory suction filter, washed with water to a pH value of 6.5-7.0, preferably 7.0, and dried to obtain a commercial product in the form of technical zirconium dioxide. The results of the analysis of the obtained samples of zirconium dioxide are presented in table 2.
Раствор хлорида магния переливают во фторопластовый реактор (см. выше) и при перемешивании загружают в него химически активный оксид магния, понижая кислотность раствора до величины рН, равной 4÷5, преимущественно до 5, затем аммиачной водой, до величины рН, равной 7,5, с образованием осадка гидроксидов примесных элементов.The magnesium chloride solution is poured into a fluoroplastic reactor (see above) and with stirring, reactive magnesium oxide is loaded into it, lowering the acidity of the solution to a pH value of 4–5, mainly to 5, then ammonia water, to a pH value of 7, 5, with the formation of a precipitate of hydroxides of impurity elements.
Осадок гидроксидов примесных элементов отделяют посредством лабораторного нутч-фильтра от раствора хлорида магния и направляют на утилизацию.The precipitate of hydroxides of impurity elements is separated by means of a laboratory suction filter from a solution of magnesium chloride and sent for disposal.
Очищенный от примесей раствор хлорида магния упаривают во фторопластовом реакторе (см. выше) до концентрации 415÷420 г/л MgCl2, преимущественно до - 420 г/л, и направляют на подготовку смеси с цирконом в виде пульпы для распылительного обжига.The magnesium chloride solution purified from impurities is evaporated in a fluoroplastic reactor (see above) to a concentration of 415 ÷ 420 g / l MgCl 2 , mainly up to - 420 g / l, and sent to prepare the mixture with zircon in the form of pulp for spray firing.
Раствор гексафторсиликата аммония при перемешивании во фторопластовом реакторе (см. выше) насыщают оборотными парами аммиака до величины рН, равной 9,5÷10,0, преимущественно до 10,0, с получением пульпы, состоящей из водного раствора фторида аммония и гидратированного диоксида кремния.The solution of ammonium hexafluorosilicate with stirring in a fluoroplastic reactor (see above) is saturated with ammonia working pairs to a pH value of 9.5 ÷ 10.0, mainly up to 10.0, to obtain a pulp consisting of an aqueous solution of ammonium fluoride and hydrated silicon dioxide .
Гидратированный диоксид кремния отделяют посредством лабораторного нутч-фильтра от водного раствора фторида аммония и промывают водой до величины рН, равной 6,5÷7,0, преимущественно до 7,0, и высушивают с получением товарного продукта в виде гидратированного диоксида кремния. Результаты анализа полученных образцов гидратированного диоксида кремния представлены в табл.3.Hydrated silicon dioxide is separated by means of a laboratory suction filter from an aqueous solution of ammonium fluoride and washed with water to a pH value of 6.5-7.0, preferably up to 7.0, and dried to obtain a marketable product in the form of hydrated silicon dioxide. The results of the analysis of the obtained samples of hydrated silicon dioxide are presented in table.3.
Водный раствор фторида аммония корректируют до величины рН, равной 6,0÷7,0, преимущественно до 6,5, и направляют на обработку диссоциированного циркона.The aqueous solution of ammonium fluoride is adjusted to a pH value of 6.0 ÷ 7.0, mainly to 6.5, and sent to the processing of dissociated zircon.
Источники информацииInformation sources
1. Металлургия циркония и гафния. Барышников Н.В., Гегер В.Э., Денисова И.Д. и др. - Под ред. Нехамкина А.Г. - М.: Металлургия, 1979.-208 с.1. Metallurgy of zirconium and hafnium. Baryshnikov N.V., Heger V.E., Denisova I.D. et al. - Ed. Nekhamkina A.G. - M.: Metallurgy, 1979.-208 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139579/02A RU2434956C2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Procedure for zircon processing with production of zircon dioxide |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009139579/02A RU2434956C2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Procedure for zircon processing with production of zircon dioxide |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2009139579A RU2009139579A (en) | 2011-05-10 |
RU2434956C2 true RU2434956C2 (en) | 2011-11-27 |
Family
ID=44732108
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009139579/02A RU2434956C2 (en) | 2009-10-26 | 2009-10-26 | Procedure for zircon processing with production of zircon dioxide |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2434956C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2574055C1 (en) * | 2014-12-02 | 2016-01-27 | Закрытое акционерное общество "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" (ЗАО "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС") | Method for deactivation of zirconium-containing concentrate |
-
2009
- 2009-10-26 RU RU2009139579/02A patent/RU2434956C2/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БАРЫШНИКОВ Н.В. и др. Металлургия циркония и гафния, под ред. НЕХАМКИНА А.Г. - М.: Металлургия, 1979, с.32-33. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2574055C1 (en) * | 2014-12-02 | 2016-01-27 | Закрытое акционерное общество "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС" (ЗАО "ТЕХНОИНВЕСТ АЛЬЯНС") | Method for deactivation of zirconium-containing concentrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2009139579A (en) | 2011-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Matjie et al. | Extraction of alumina from coal fly ash generated from a selected low rank bituminous South African coal | |
EP3060690B1 (en) | Deriving high value products from waste red mud | |
KR101502592B1 (en) | slag treatment method for extracting silic and magnesia | |
US20150176103A1 (en) | Production of titanium dioxide pigments | |
MX2008004986A (en) | A process for enrichment of anatase mechanical concentrates in order to obtain synthetic rutile with low contents of rare earth and radioactive elements. | |
WO2017100933A1 (en) | Rare earth ore processing methods by acid mixing, sulphating and decomposing | |
US4474736A (en) | Treatment of aluminous materials | |
CN110306065A (en) | A kind of method that vanadium slag prepares ammonium metavanadate | |
RU2434956C2 (en) | Procedure for zircon processing with production of zircon dioxide | |
RU2535254C1 (en) | Method of complex processing of serpentine-chromite crude ore | |
RU2571244C1 (en) | Method for obtaining pure tungstic acid | |
RU2483131C1 (en) | Method of making scandium oxide from red slag | |
Meher et al. | Recovery of Al and Na Values from Red Mud by BaO‐Na2CO3 Sinter Process | |
RU2299254C1 (en) | Method of vanadium extraction out of the highly concentrated lime slag | |
AU2010217184A1 (en) | Zinc oxide purification | |
RU2202516C1 (en) | Method of production of aluminum oxide | |
JP7193136B2 (en) | Method for producing zinc carbonate | |
RU2518042C1 (en) | Titanium slag processing | |
RU2355639C2 (en) | Method of receiving of aluminium sulfate | |
RU2363742C1 (en) | Method for extraction of precious components out of coal ashes and slags | |
CA3122864A1 (en) | Process and system for extraction of rare earth elements using an acid soak | |
Bao et al. | Effect of calcium on the vanadium extraction from high calcium type stone coal | |
RU2795543C1 (en) | Method for producing titanium dioxide from quartz-leukoxene concentrate | |
Al-Zahrani | Production of liquid alum coagulant from local Saudi clays | |
RU2572119C1 (en) | Method for processing aluminium-containing raw material |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20131027 |