RU2492144C1 - Method of processing beryllium metal wastes - Google Patents
Method of processing beryllium metal wastes Download PDFInfo
- Publication number
- RU2492144C1 RU2492144C1 RU2012121372/05A RU2012121372A RU2492144C1 RU 2492144 C1 RU2492144 C1 RU 2492144C1 RU 2012121372/05 A RU2012121372/05 A RU 2012121372/05A RU 2012121372 A RU2012121372 A RU 2012121372A RU 2492144 C1 RU2492144 C1 RU 2492144C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- beryllium
- sodium
- mol
- potassium nitrate
- waste
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Известны способы переработки отходов металлического бериллия с получением гидроксида путем растворения в различных средах: растворах щелочей, кислот, фторидных солей [С.С.Коровин, Г.В. Зулина, A.M. Резник, В.И. Букин, В.Ф. Корнюшко. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технологии. М.: МИСИС, 1996, с.126].Known methods of processing waste metal beryllium to obtain hydroxide by dissolving in various environments: solutions of alkalis, acids, fluoride salts [S. S. Korovin, G.V. Zulina, A.M. Reznik, V.I. Bukin, V.F. Kornyushko. Rare and scattered elements. Chemistry and technology. M .: MISIS, 1996, p.126].
Недостатком этих способов является высокая пожаровзрывоопасность, связанная с выделением водорода:The disadvantage of these methods is the high fire and explosion hazard associated with the evolution of hydrogen:
Известны способы электроэрозионного и электрохимического растворения металлов. Электроэрозионная обработка основана на разрушении металла под действием электрического разряда, проходящего через диэлектрическую среду, например, воду [Материаловедение и технология металлов / Сост. Г.П. Фетисов, М.Г. Карпман, В.М. Матюнин и др. М.: Высшая школа, 2000. С.598-599]. После накопления необходимого заряда между катодом и анодом происходит электрический пробой жидкости, в результате чего происходит диспергирование металла В зависимости от силы тока и частоты импульсов в процессе переработки металла могут быть получены либо гидроксид металла, либо порошок самого металла. При диспергировании металла с получением гидроксида выделяется водород, что не позволяет рекомендовать его для внедрения в промышленном производстве.Known methods of electroerosive and electrochemical dissolution of metals. Electroerosive processing is based on the destruction of metal under the influence of an electric discharge passing through a dielectric medium, for example, water [Materials science and technology of metals / Comp. G.P. Fetisov, M.G. Karpman, V.M. Matyunin et al. M .: Higher School, 2000. S.598-599]. After the accumulation of the necessary charge, an electric breakdown of the liquid occurs between the cathode and the anode, resulting in the dispersion of the metal. Depending on the current strength and pulse frequency, either metal hydroxide or the powder of the metal itself can be obtained during metal processing. When metal is dispersed to produce hydroxide, hydrogen is released, which does not allow it to be recommended for implementation in industrial production.
В основе электрохимического растворения лежит метод анодного растворения металла. В качестве электролита используются растворы сульфатов натрия или аммония. [Отчет ВНИИХТ, арх. №2107, 1984 г.]. Недостатком данного способа является значительное выделение аммиака в процессе электролиза и последующего кипячения раствора, большой расход электроэнергии, а также низкая производительность процесса.The basis of electrochemical dissolution is the method of anodic dissolution of the metal. As the electrolyte, solutions of sodium or ammonium sulfates are used. [Report of VNIIHT, arch. No. 2107, 1984]. The disadvantage of this method is the significant release of ammonia during the electrolysis and subsequent boiling of the solution, high energy consumption, as well as low productivity of the process.
Наиболее близким является способ переработки металлических бериллиевых отходов, [патент РФ №2315714, МПК C01F 3/00]. Способ основан на растворении отходов бериллия в щелочном растворе с концентрацией 300 г/дм3 при температуре 85-110°С в присутствии нитрата натрия или калия, взятых в количестве 120-150% от стехиометрически необходимого по реакции образования газообразного аммиака, при продолжительности процесса 4 ч (реакция 3).The closest is a method of processing metal beryllium waste, [RF patent No. 2315714, IPC C01F 3/00]. The method is based on the dissolution of beryllium waste in an alkaline solution with a concentration of 300 g / dm 3 at a temperature of 85-110 ° C in the presence of sodium or potassium nitrate, taken in an amount of 120-150% of the stoichiometrically necessary for the formation of gaseous ammonia, with a duration of 4 h (reaction 3).
Выделение гидроксида бериллия осуществляют путем гидролиза бериллата натрия при его разбавлении до конц. 30 г/л NaOH и кипячении:The selection of beryllium hydroxide is carried out by hydrolysis of sodium beryllate when it is diluted to conc. 30 g / l NaOH and boiling:
После отделения гидроксида бериллия фильтрованием маточный раствор выпаривают с целью концентрирования раствора щелочи с 30 до ~300 г/л NaOH. В процессе выпаривания происходит карбонизация части щелочи по реакции (5), в результате чего ~7% NaOH теряется в виде соды, которая отделяется при фильтровании упаренного раствора и выводится из технологического процесса.After separation of beryllium hydroxide by filtration, the mother liquor is evaporated in order to concentrate the alkali solution from 30 to ~ 300 g / l NaOH. During the evaporation, a part of the alkali is carbonized by reaction (5), as a result of which ~ 7% NaOH is lost in the form of soda, which is separated by filtration of the evaporated solution and removed from the technological process.
Концентрированный раствор щелочи вновь используют в процессе растворения следующей партии отходов.The concentrated alkali solution is again used in the process of dissolving the next batch of waste.
Этот способ выбран в качестве прототипа.This method is selected as a prototype.
Преимущество данного способа заключается в том, что вместо водорода в процессе реакции (3) выделяется аммиак. При этом его количество составляет 0,25 моль/моль бериллия вместо 1 моля по реакции (1). К недостаткам данного способа следует отнести высокую энергоемкость процесса, связанную с необходимостью нагрева и выпаривания больших объемов раствора, а также значительное обводнение процесса.The advantage of this method is that instead of hydrogen, ammonia is released during the reaction (3). Moreover, its amount is 0.25 mol / mol of beryllium instead of 1 mol according to reaction (1). The disadvantages of this method include the high energy intensity of the process associated with the need for heating and evaporation of large volumes of solution, as well as significant watering of the process.
Предлагаемое техническое решение направлено на снижение энергопотребления, сокращение обводнения процесса и реализацию попутно получаемой товарной продукции - нитрата натрия.The proposed technical solution is aimed at reducing energy consumption, reducing the watering of the process and the implementation of the resulting commercial products - sodium nitrate.
Технический результат достигается за счет того, что в способе переработки металлических бериллиевых отходов, включающем их растворение в щелочном растворе в присутствии нитрата натрия или калия с последующим выделением кристаллического гидроксида бериллия, в процесс дополнительно вводят азотную кислоту в количестве 2,09-2,26 моль/моль бериллия, которая нейтрализует избыток щелочи и бериллата натрия или калия с образованием нитрата натрия или калия и кристаллического гидроксида бериллия, причем часть нитрата натрия или калия используют для растворения следующей порции отходов, а остальной нитрат натрия или калия реализуют как попутно получаемую товарную продукцию.The technical result is achieved due to the fact that in the method of processing metal beryllium waste, including dissolving it in an alkaline solution in the presence of sodium or potassium nitrate, followed by the isolation of crystalline beryllium hydroxide, nitric acid in an amount of 2.09-2.26 mol is additionally introduced into the process / mole of beryllium, which neutralizes the excess alkali and sodium or potassium beryllate with the formation of sodium or potassium nitrate and crystalline beryllium hydroxide, and part of the sodium or potassium nitrate is used To dissolve the next batch of waste, and the remaining sodium or potassium nitrate realized as commercial products simultaneously obtained.
Нитрат натрия или калия не вносят непосредственно при каждой загрузке отходов бериллия на растворение, а вводят как оборотный продукт, полученный на последующих операциях технологического цикла;Sodium or potassium nitrate is not added directly at each loading of beryllium waste for dissolution, but is introduced as a circulating product obtained in subsequent operations of the technological cycle;
После отделения гидроксида бериллия фильтрованием, раствор выпаривают с получением соли нитрата натрия. Часть полученного NaNO3 в количестве 105-115% от стехиометрически необходимого по реакции (3), что соответствует 0,26-0,29 моль/моль Be, направляют в «голову» процесса на растворение следующей партии отходов, остальной нитрат натрия может быть реализован как побочный товарный продукт. Натрий азотнокислый широко применяется в металлургической промышленности как компонент шихты закалочных ванн при обработке режущего инструмента, в производстве стекла и сельском хозяйстве (азотное удобрение).After separating the beryllium hydroxide by filtration, the solution was evaporated to give sodium nitrate salt. A portion of the obtained NaNO 3 in an amount of 105-115% of the stoichiometrically necessary by reaction (3), which corresponds to 0.26-0.29 mol / mol Be, is sent to the "head" of the process to dissolve the next batch of waste, the rest of the sodium nitrate can be implemented as a by-product. Sodium nitrate is widely used in the metallurgical industry as a component of the charge of quenching baths in the processing of cutting tools, in the manufacture of glass and agriculture (nitrogen fertilizer).
Пример 1. ПрототипExample 1. Prototype
В качестве исходного материала использовали отходы с содержанием бериллия 95%, масса бериллия 100 г. Опыт проводили в герметичном аппарате. Навеску отходов массой 105,3 г помещали в аппарат, заливали насыщенный раствор нитрата натрия, затем добавляли раствор щелочи (конц. NaOH 300 г/л). Избыток реагентов брали из расчета 150% от стехиометрии по реакции (3). Растворение отходов проводили при температуре 85-110°C в течение 4 ч. После растворения отходов раствор бериллата натрия разбавляли до 80 г/л NaOH (для сохранения стойкости фильтрующего материала) и отфильтровывали нерастворимые примеси. Затем раствор бериллата натрия подвергали гидролизу (реакция 4). С целью обеспечения максимального выделения бериллия в виде гидроксида, раствор Na2BeO2 разбавляли до 30 г/л NaOH и проводили гидролиз в течение 1 часа при температуре кипения раствора. После охлаждения суспензии гидроксид бериллия отфильтровывали. Полученный при этом маточный раствор выпаривали до получения раствора NaOH конц. 300 г/л, который затем использовали в следующем цикле растворения отходов.Waste with a beryllium content of 95% and a mass of beryllium of 100 g was used as the starting material. The experiment was carried out in an airtight apparatus. A weighed portion of waste weighing 105.3 g was placed in the apparatus, a saturated sodium nitrate solution was poured, then an alkali solution (conc. NaOH 300 g / l) was added. The excess reagents were taken at the rate of 150% of stoichiometry by reaction (3). The waste was dissolved at a temperature of 85-110 ° C for 4 hours. After the waste was dissolved, the sodium beryllate solution was diluted to 80 g / L NaOH (to maintain the stability of the filter material) and insoluble impurities were filtered off. Then, the sodium beryllate solution was hydrolyzed (reaction 4). In order to ensure maximum isolation of beryllium in the form of hydroxide, the Na 2 BeO 2 solution was diluted to 30 g / L NaOH and hydrolysis was carried out for 1 hour at the boiling point of the solution. After cooling the suspension, beryllium hydroxide was filtered off. The resulting mother liquor was evaporated to obtain a solution of NaOH conc. 300 g / l, which was then used in the next waste dissolution cycle.
Пример 2. Предлагаемый способExample 2. The proposed method
Опыт по растворению указанных выше отходов (100 г по бериллию, 105,3 по массе) проводили в аналогичных условиях: в герметичном аппарате при температуре 85-110°C в течение 4 ч, расход щелочи и нитрата натрия брали из расчета 110% от стехиометрии по реакции (3). После растворения отходов раствор бериллата натрия разбавляли до 80 г/л NaOH и отфильтровывали нерастворимые примеси. Затем полученный фильтрат нейтрализовали азотной кислотой в количестве 2,16 моль/моль Be до значения рН~7 (реакции 6 и 7). При этом осаждался гидроксид бериллия, который отфильтровывали. Фильтрат, представляющий собой раствор нитрат натрия, выпаривали с целью получения насыщенного раствора нитрата натрия, который использовали в следующем цикле растворения отходов бериллия и выделения товарных кристаллов нитрата натрия.The experiment on dissolving the above wastes (100 g beryllium, 105.3 mass%) was carried out under similar conditions: in an airtight apparatus at a temperature of 85-110 ° C for 4 hours, the alkali and sodium nitrate consumption was taken at a rate of 110% of stoichiometry according to reaction (3). After dissolving the waste, the sodium beryllate solution was diluted to 80 g / L NaOH and insoluble impurities were filtered off. Then, the obtained filtrate was neutralized with nitric acid in an amount of 2.16 mol / mol Be to a pH of ~ 7 (reactions 6 and 7). In this case, beryllium hydroxide precipitated, which was filtered off. The filtrate, which is a sodium nitrate solution, was evaporated to obtain a saturated sodium nitrate solution, which was used in the next cycle of dissolving beryllium waste and isolating commodity crystals of sodium nitrate.
На рис.1 и 2 приведены принципиальные технологические схемы переработки отходов бериллия. Результаты экспериментов в равновесном режиме работы по прототипу и предлагаемому способу приведены в табл.1 и 2.Fig. 1 and 2 show the basic technological schemes of beryllium waste processing. The results of the experiments in equilibrium mode of operation of the prototype and the proposed method are shown in tables 1 and 2.
Сравнение данных, приведенных в табл.1, позволяет сделать вывод о достаточно высоком извлечении бериллия в гидроксид как по прототипу, так и предлагаемому способу. Однако расход NaOH и NaNOs во втором случае значительно меньше. Введение же сравнительно дешевой азотной кислоты обеспечивает существенное сокращение энергопотребления в случае работы по предлагаемому способу (табл.2), т.к. исключается необходимость значительного разбавления растворов при гидролизе бериллата натрия (по прототипу). Кроме того, при этом сокращается объем конденсата, образующегося в процессе выпаривания (~ в 3 раза), и появляется возможность получить дополнительную прибыль за счет реализации попутно получаемой продукции - соли нитрата натрия. Оптимальным в предлагаемом способе следует считать расход NaOH, NaNO3 и HNO3 соответственно 1,93, 0,27 и 2,17 моль/моль бериллия, поскольку при этом достигается высокое извлечение бериллия при меньшем расходе реагентов. Отклонение в сторону снижения расхода реагентов приводит к неполноте растворения отходов и, следовательно, к потере извлечения бериллия в гидроксид. Повышение же расхода реагентов неоправданно, т.к. оно не способствует повышению излечения бериллия.A comparison of the data given in table 1, allows us to conclude that the extraction of beryllium into hydroxide is sufficiently high both in the prototype and in the proposed method. However, the consumption of NaOH and NaNOs in the second case is much less. The introduction of relatively cheap nitric acid provides a significant reduction in energy consumption in the case of work on the proposed method (table 2), because eliminates the need for significant dilution of solutions during hydrolysis of sodium beryllate (prototype). In addition, this reduces the amount of condensate formed during the evaporation process (~ 3 times), and it becomes possible to get additional profit due to the sale of the products obtained along the way - sodium nitrate salt. The optimal in the proposed method should be considered the consumption of NaOH, NaNO 3 and HNO 3, respectively, 1.93, 0.27 and 2.17 mol / mol of beryllium, since this achieves a high extraction of beryllium at a lower consumption of reagents. Deviation in the direction of reducing the consumption of reagents leads to incomplete dissolution of the waste and, consequently, to the loss of extraction of beryllium in hydroxide. The increase in the consumption of reagents is unjustified, because it does not increase the cure of beryllium.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012121372/05A RU2492144C1 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Method of processing beryllium metal wastes |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012121372/05A RU2492144C1 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Method of processing beryllium metal wastes |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2492144C1 true RU2492144C1 (en) | 2013-09-10 |
Family
ID=49164855
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012121372/05A RU2492144C1 (en) | 2012-05-23 | 2012-05-23 | Method of processing beryllium metal wastes |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2492144C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598444C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-09-27 | Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Method of obtaining beryllium hydroxide from beryllium-containing concentrates |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1056825A (en) * | 1963-10-28 | 1967-02-01 | Beryllium Corp | Production of beryllium hydroxide |
US3615260A (en) * | 1969-01-02 | 1971-10-26 | Univ Utah | Leaching beryllium |
SU535217A1 (en) * | 1974-07-24 | 1976-11-15 | Предприятие П/Я В-8857 | Method for producing beryllium nitride |
RU2315714C1 (en) * | 2006-03-13 | 2008-01-27 | ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" | Method of reprocessing of the metallic beryllium wastes |
RU2351538C1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" (ОАО "ВНИИХТ") | Method for processing of beryllium metal wastes |
-
2012
- 2012-05-23 RU RU2012121372/05A patent/RU2492144C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1056825A (en) * | 1963-10-28 | 1967-02-01 | Beryllium Corp | Production of beryllium hydroxide |
US3615260A (en) * | 1969-01-02 | 1971-10-26 | Univ Utah | Leaching beryllium |
SU535217A1 (en) * | 1974-07-24 | 1976-11-15 | Предприятие П/Я В-8857 | Method for producing beryllium nitride |
RU2315714C1 (en) * | 2006-03-13 | 2008-01-27 | ФГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" | Method of reprocessing of the metallic beryllium wastes |
RU2351538C1 (en) * | 2007-07-30 | 2009-04-10 | Открытое акционерное общество "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" (ОАО "ВНИИХТ") | Method for processing of beryllium metal wastes |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2598444C1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-09-27 | Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии" | Method of obtaining beryllium hydroxide from beryllium-containing concentrates |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU2021204689B2 (en) | Methods for treating lithium-containing materials | |
US9994517B1 (en) | Method for preparing taurine | |
US9850200B1 (en) | Method for preparing taurine | |
CN105925819B (en) | Utilize the method for elemental lithium in acidizing fired lixiviation process synthetical recovery aluminium electrolyte | |
RU2492144C1 (en) | Method of processing beryllium metal wastes | |
US20200024146A1 (en) | Recycling of Nuclear Liquid Waste with Boron Control | |
AU2023282291A1 (en) | Materials, methods and techniques for generating rare earth carbonates | |
CN104803417B (en) | Ammonium paratungstate and preparation method thereof | |
CN105040038A (en) | Method for carrying out demagging on electrolytic manganese anolyte with ammonium sulfate | |
CN114988381B (en) | Method for preparing ferric phosphate by using waste lithium iron phosphate battery | |
Val’kov et al. | Monazite raw material for the production of highly effective fertilizers | |
JP5983526B2 (en) | Recovery method for heavy rare earth elements | |
CN107200312A (en) | A kind of method for preparing nitric acid, potassium fluoborate and potassium nitrate using the fluorine-containing nitric acid that gives up | |
RU2696475C1 (en) | Method of dissolving plutonium dioxide to obtain a concentrated solution | |
JP2023506752A (en) | Process and method for purifying lithium carbonate starting from an impure lithium chloride solution | |
JPS5521541A (en) | Process for purifying waste phosphoric acid used in chemicial grinding | |
JPH11189888A (en) | Production of sodium pressure | |
RU2542182C1 (en) | Method of nickel recovery at electrochemical processing of heat-resisting nickel alloys | |
US3017245A (en) | Removal of sodium sulfate from caustic salt | |
RU2012141427A (en) | METHOD FOR PROCESSING STRAIN URANIUM ORES CONTAINING BRANERITE | |
RU2701907C1 (en) | Method of producing acidic and medium sodium, potassium and ammonium phosphates | |
RU2494964C1 (en) | Method of obtaining beryllium fluoride | |
RU2493101C1 (en) | Method of recycling wastes of metallic beryllium and special ceramics based on beryllium oxide | |
RU2504592C1 (en) | Method for obtaining sodium tungstate | |
RU2678026C1 (en) | Method of producing lithium peroxide |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190524 |