RU2811512C1 - Способ переработки высокожелезистых редкометалльных руд - Google Patents
Способ переработки высокожелезистых редкометалльных руд Download PDFInfo
- Publication number
- RU2811512C1 RU2811512C1 RU2022132022A RU2022132022A RU2811512C1 RU 2811512 C1 RU2811512 C1 RU 2811512C1 RU 2022132022 A RU2022132022 A RU 2022132022A RU 2022132022 A RU2022132022 A RU 2022132022A RU 2811512 C1 RU2811512 C1 RU 2811512C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- slag
- rare earth
- niobium
- manganese
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 21
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 16
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000002893 slag Substances 0.000 claims abstract description 33
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims abstract description 32
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 22
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 21
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 239000000571 coke Substances 0.000 claims abstract description 15
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 238000011084 recovery Methods 0.000 abstract description 14
- 238000000605 extraction Methods 0.000 abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 3
- 229910000398 iron phosphate Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 6
- 239000000047 product Substances 0.000 description 6
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 5
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 3
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 3
- 239000010430 carbonatite Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 2
- STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N tributyl phosphate Chemical compound CCCCOP(=O)(OCCCC)OCCCC STCOOQWBFONSKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 232Th Chemical compound [232Th] ZSLUVFAKFWKJRC-IGMARMGPSA-N 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910052776 Thorium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 229910001608 iron mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- -1 rare earth hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к технологии редких и редкоземельных металлов (РЗМ) и может быть использовано при переработке высокожелезистого фосфатного РЗМ-сырья. Способ переработки высокожелезистых редкоземельных руд включает восстановительный обжиг с использованием твердого восстановителя в виде кокса, при котором ниобий и марганец концентрируют в РЗМ-шлаке, а железо и фосфор восстанавливают до металлического продукта. Восстановительный обжиг осуществляют при температуре 1300-1400°С с добавкой кокса 11-17% от массы руды, при этом после достижения максимальной температуры процесс продолжают с изотермической выдержкой в течение 10 мин. Способ обеспечивает извлечение ниобия и марганца в шлак до 95,5 и 97,2% соответственно, и степень восстановления железа и фосфора в чугун до 98 и 99% соответственно. 1 табл., 4 пр.
Description
Предлагаемое изобретение относится к технологии редких и редкоземельных металлов (РЗМ) и может быть использовано при переработке высокожелезистого фосфатного РЗМ-сырья. Задачами переработки железистых редкометалльных руд являются предварительно удалить железо и фосфор в виде чугуна, а ниобий, РЗМ и марганец, концентрирующиеся в шлаке, направить на дальнейшую гидрометаллургическую переработку с получением их концентратов.
Переработка комплексных железосодержащих редкометалльных руд имеет большие сложности в виду их труднообогатимости. Применение известных способов переработки РЗМ-концентратов для такого типа сырья нецелесообразно. Основная проблема с обогащением этих руд связана с высокой дисперсностью минеральных фаз и их взаимной срощенностью.
Попытки применения гидрометаллургического способа для комплексной переработки редкоземельных железосодержащих руд не привели к успеху [В.И. Кузьмин, В.Т. Ломаев, Г.Л. Пашков и др. Переработка руд месторождений кор выветривания карбонатитов - будущее редкометалльной промышленности России // Цветные металлы. - 2006. - №12. - С. 62-68]. Применение азотнокислотного способа не приводит к высокому извлечению РЗМ, которое в сумме составляет 40%, что связано с окислением церия до Се4+. Основными недостатками щелочного способа является плохая фильтруемость щелочных пульп, высокие потери щелочи, большой объем промывных вод.
Для устранения этого недостатка предложено [В.И. Кузьмин, В.Т. Ломаев, Г.Л. Пашков и др. Переработка руд месторождений кор выветривания карбонатитов - будущее редкометальной промышленности России // Цветные металлы. - 2006. - №12. - С. 62-68] предварительно проводить магнетизирующий обжиг углем при 500-550°С для перевода Fe2O3 в Fe2O4 и восстановления Mn+4 до Mn+2. После этого руду подвергают щелочному выщелачиванию 45%-м водным раствором гидроксида натрия с получением гидроксидов РЗМ, которые направляются на растворение азотной кислотой. Фосфор удаляется в виде Na2PO4. Недостатками способа является многостадийность, плохая фильтруемость щелочного раствора, большой объем промывных вод, значительный расход химических реагентов.
Известен способ переработки железистых редкометалльных руд, включающий выщелачивание 56%-й азотной кислотой при температуре 180-220°С с отделением железа, фосфора и ниобия от РЗМ и восстановительный обжиг кека (1000-1200°С) [Кузьмин В.И. и др. Технологические аспекты переработки редкометалльных руд Чуктуконского месторождения // Журнал Химия в интересах устойчивого развития. - 2010. - Т. 18 - №3, - С. 331-338]. Полученный железистый ниобийсодержащий кек направляется на последующую магнитную сепарацию с получением ниобиевого концентрата, а азотнокислый раствор, содержащий марганец и РЗМ, - на экстракционное разделение трибутилфосфатом (ТБФ) с осаждением РЗМ в виде карбонатов. Способ позволяет регенерировать кислоту и попутно получить марганцевую продукцию. Недостатками данного способа являются низкие показатели извлечения РЗМ, марганца и ниобия в продукты, высокий расход кислоты и необходимость больших площадей для утилизации выделяемых железистых остатков.
Для повышения степени извлечения РЗМ редкоземельную руду с высоким содержанием железа и фосфора предлагается подвергать механической обработке для вскрытия срощенных сростков минералов РЗМ и железа с дальнейшим выщелачиванием в концентрированной азотной кислоте при температуре 180-240°С [Пат. 2551332 РФ, МПК С22В 59/00, С22В 3/06. Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд / Кузьмин В.И. и др.: опубл. 20.05.2015]. Недостатками данного способа является высокий расход кислоты, а также недостаточно высокое извлечение РЗМ и тория в раствор.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является применение восстановительной плавки руды твердым восстановителем (коксом) при температуре 1500-1600°С [Кузьмин В.И. и др. Технологические аспекты переработки редкометалльных руд Чуктуконского месторождения // Журнал Химия в интересах устойчивого развития. - 2010. - Т. 18 - №3, - С. 331-338] в течение 2 часов с переводом ниобия, марганца, железа и фосфора в металлическую фазу, а РЗМ в шлак. Полученный чугун подвергается конвертированию для извлечения ниобия, марганца и удаления фосфора, а РЗМ-шлак предлагается направить на азотнокислотное разложение с выделением РЗМ экстракцией. Недостатками процесса является плохое распределение ниобия и марганца между чугуном и шлаком, высокий расход электроэнергии.
Задачей заявляемого изобретения является создание способа переработки высокожелезистых редкоземельных руд для концентрирования ниобия и марганца в РЗМ-шлаке с одновременным восстановлением железа и фосфора в металлический продукт (чугун).
Техническим результатом является высокие показатели извлечения ниобия и марганца в шлак - до 95,5 и 97,2%, соответственно, и степени восстановления железа и фосфора в чугун - до 98 и 99%, соответственно.
Технический результат достигается тем, что железистую руду с высоким содержанием ниобия и РЗМ подвергают восстановительному обжигу при температуре 1300-1400°С с добавкой кокса 11-17% от массы руды. После достижения максимальной температуры процесс продолжается с изотермической выдержкой в течении 10 мин. В этих условиях происходит наиболее полное разделение на металлическую и шлаковую фазу. При этом наблюдается наиболее полное извлечение ниобия, РЗМ и марганца в шлак, пригодный для дальнейшей гидрометаллургической переработки.
Данный способ позволяет повысить содержание РЗМ, ниобия и марганца в шлаке в 5-6 раз за счет удаления железа в виде товарного продукта и полупродукта и настолько же снизить материальные потоки при дальнейшей гидрометаллургической обработке шлака с получением их качественных оксидных концентратов.
Сущность заявляемого способа подтверждена следующими примерами.
Пример 1. Предварительно измельченную пробу руды Чуктуконского месторождения (до -0,16 мм), содержащую 66,97% Fe2O3; 2,44% MnO; 3,55% Р2О5; 4,01% ΣTR2O3; 1,03% Nb2O5, подвергали восстановительному обжигу при температуре 1400°С с добавкой кокса 11% от массы руды с продолжительностью выдержки 10 мин. После разделения и дробления продуктов обжига выход шлака составляет 20,2%, выход чугуна - 47,1%. При данных условиях РЗМ полностью переходит в шлак. Извлечение марганца в шлак достигло 97,5%, а степень восстановления фосфора в чугун - 93%. Извлечение ниобия в шлак составило 95,7%.
Пример 2. Предварительно измельченную пробу руды Чуктуконского месторождения (до -0,16 мм), содержащую 66,97% Fe2O3; 2,44% MnO; 3,55% Р2О5; 4,01% ΣTR2O3; 1,03% Nb2O5, подвергали восстановительному обжигу при температуре 1400°С с добавкой кокса 13% от массы руды с продолжительностью выдержки 10 мин. С повышением расхода кокса наблюдается увеличение выхода чугуна - 49,4%, в то время как выход шлака уменьшается - 19,3%. Извлечение марганца в шлак уменьшается до 96 %, а степень восстановления фосфора в чугун - 96%. Все РЗМ концентрируются в шлаке. Извлечение ниобия в шлак составляет 95,5%.
Пример 3. Предварительно измельченную пробу руды Чуктуконского месторождения (до -0,16 мм), содержащую 66,97% Fe2O3; 2,44% MnO; 3,55% Р2О5; 4,01% ΣΤR2Ο3; 1,03% Nb2O5, подвергали восстановительному обжигу при температуре 1400°С с добавкой кокса 15% от массы руды. С повышением расхода кокса наблюдается увеличение выхода чугуна - 50,8%, в то время как выход шлака уменьшается - 18,6%. Извлечение марганца в шлак составило 97,2%, а степень восстановления фосфора в чугун увеличивается до 99%. Все РЗМ концентрируются в шлаке. Извлечение ниобия в шлак составило 95,5%.
Пример 4. Предварительно измельченную пробу руды Чуктуконского месторождения (до -0,16 мм), содержащую 66,97% Fe2O3; 2,44% MnO; 3,55% Р2О5; 4,01% ΣΤR2O3; 1,03% Νb2Ο5, подвергали восстановительному обжигу при температуре 1400°С с добавкой кокса 17% от массы руды. С повышением расхода кокса наблюдается увеличение выхода чугуна - 51,2%, в то время как выход шлака уменьшается - 18,5%. Извлечение марганца в шлак также уменьшается до 96,6%, а степень восстановления фосфора в чугун - 98,9%. Все РЗМ концентрируются в шлаке. Извлечение ниобия в шлак составило 94,3%.
Результаты по восстановительному обжигу при температуре 1400°С и разных добавках кокса, приведены в таблице 1 (Табл. 1. Показатели выходов продуктов и извлечений ценных компонентов в продукты восстановительного обжига).
Таким образом, применение восстановительного обжига для железистой редкометалльной руды при оптимальных условиях: температура обжига - 1400°С, добавка кокса - 15% от массы руды, продолжительность выдержки - 10 мин, обеспечивает наиболее полное разделение чугуна от шлака. При этих условиях все РЗМ и практически весь ниобий и марганец остаются в шлаке, а до 99% фосфора и 98% железа переходит в чугун. Это позволяет повысить содержание редких и редкоземельных элементов в шлаке в 5-6 раз и настолько же снизить материальные потоки при дальнейшей гидрометаллургической переработке шлака с получением готовых оксидных концентратов ниобия, РЗМ и марганца.
Claims (1)
- Способ переработки высокожелезистых редкоземельных руд, включающий восстановительный обжиг руды с использованием твердого восстановителя в виде кокса, при котором ниобий и марганец концентрируют в РЗМ-шлаке, а железо и фосфор восстанавливают до металлического продукта, отличающийся тем, что восстановительный обжиг осуществляют при температуре 1300-1400°С с добавкой кокса 11-17% от массы руды, при этом после достижения максимальной температуры процесс продолжают с изотермической выдержкой в течение 10 мин.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2811512C1 true RU2811512C1 (ru) | 2024-01-12 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551332C1 (ru) * | 2013-12-02 | 2015-05-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд |
| US10894998B2 (en) * | 2016-04-26 | 2021-01-19 | Mintek | Processing of iron-rich rare earth bearing ores |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2551332C1 (ru) * | 2013-12-02 | 2015-05-20 | Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Науки Институт Химии И Химической Технологии Сибирского Отделения Российской Академии Наук (Иххт Со Ран) | Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд |
| US10894998B2 (en) * | 2016-04-26 | 2021-01-19 | Mintek | Processing of iron-rich rare earth bearing ores |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| КУЗЬМИН В.И. и др. Технологические аспекты переработки редкометалльных руд Чуктуконского месторождения. Журнал Химия в интересах устойчивого развития, 2010, Т. 18, N 3, c. 331-338. САДЫХОВ Г.Б. и др. Исследования по восстановительному обжигу ниобий-редкоземельных руд Чуктуконского месторождения с получением фосфористого чугуна и ниобий-редкоземельного шлака. Металлы, 2020, N 3, c. 3-13. АГАФОНОВ Д.Г. и др. Поведение ниобия, марганца и фосфора при восстановительном обжиге редкоземельно-редкометалльных руд Чуктуконского месторождения. Труды Кольского научного центра РАН, 2021, Т. 12, N 2 (5), c. 21-23. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5938048B2 (ja) | Ｎｂ又はＴａの少なくとも一元素と他のＵ又は希土類元素の少なくとも一元素の鉱石及び精鉱からの溶解及び回収 | |
| CN109518005B (zh) | 一种电池级硫酸钴晶体的生产方法 | |
| CN103468979B (zh) | 从红土镍矿冶炼铁铝渣中回收钪的方法 | |
| CN103468978B (zh) | 一种从红土镍矿硫酸浸出液中提钪的方法 | |
| CN103468972B (zh) | 红土镍矿综合回收钪和镍钴的处理方法 | |
| CN108913883B (zh) | 红土镍矿湿法冶炼生产镍钴氢氧化物的方法 | |
| CN102690946B (zh) | 一种从含碲多金属物料中综合提取有价金属的方法 | |
| CN115427592A (zh) | 从炉渣材料中回收钒 | |
| CN112430733A (zh) | 一种处理红土镍矿的方法 | |
| CN102212684A (zh) | 一种过渡层红土镍矿湿法浸出的方法 | |
| WO2013128830A1 (ja) | 金属回収方法 | |
| CN113621819B (zh) | 从低冰镍转炉渣中提取有价金属的方法 | |
| JP6707466B2 (ja) | 硫黄回収を伴う選択的な希土類抽出を行う系および方法 | |
| CN101974679A (zh) | 铁矿石中去除磷和砷的方法 | |
| CN100374593C (zh) | 从磁铁矿尾渣中提取金属钴的工艺 | |
| RU2811512C1 (ru) | Способ переработки высокожелезистых редкометалльных руд | |
| CN113088710A (zh) | 一种铜锗置换渣中铜锗分离的方法 | |
| CN101693554A (zh) | 石煤矿提取五氧化二钒的方法 | |
| RU2551332C1 (ru) | Способ переработки железистых редкоземельных фосфатных руд | |
| RU2245936C1 (ru) | Способ извлечения ванадия | |
| KR102576690B1 (ko) | 사용후 배터리로부터 용매추출을 이용한 고순도 유가금속 분리방법 | |
| US3314783A (en) | Process for the recovery of molybdenum values from ferruginous, molybdenum-bearing slags | |
| CN115491518A (zh) | 氯化法生产硫酸镍和硫酸钴的方法 | |
| RU2261923C1 (ru) | Способ переработки кобальтоносных железомарганцевых корковых образований | |
| RU2413012C1 (ru) | Способ очистки железосодержащего материала от мышьяка и фосфора |