SU1428746A1 - Способ комплексной переработки апатитонефелиновых руд - Google Patents

Description

(21)3924640/31-26

(22)08.07.85

(46) 07.10.88. Бкш. №37

(71)Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырь  Кольского филиала им. С.М.Кирова АН СССР

(72)В.И.Захаров, В.Т.Калинников, П.Н.Якимов, В.А.Матвеев, А.М.Макаров , С.И.Матвеенко, Н.Я.Васильева, А.И.Алексеев, Р.А.Григорьева

и Б.С.Лисюк

(53)631.8 (088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 823369, кл. С 05 В 11/06, 1979.

(54)СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ АПАТИТОНЕФЕЛИНОВЫХ РУД

(57)Изобретение-относитс  к технологии производства минеральных удобрений из апатитонефелиновых руд путем их комплексной переработки. Целью изобретени   вл етс  упрощение

процесса, снижение энергозатрат и расхода азотной кислоты. Способ осуществл ют разложением апатитонефели- новых руд азотной кислотой, отделением фильтрацией нерастворимого остатка , упариванием полученных растворов , термической обработкой образовавшейс  смеси азотнокислых солей при 800-950°С, выщелачиванием алюмини  и переработкой фосфорсодержащего остатка в присутствии поташа с получением фосфорно-калийного удобрени . В предлагаемом способе стадию разложени  исходной руды осуществл ют равномерным дозированием в течение 1-4 ч руды в стехиометрическое количество 20-56%-ной азотной кислоты с температурой 50-110 С, в которую предварительно ввод т затравку из аморфного кремнезема, причем в качестве затравки используют нерастворимый остаток от разложени  руды в количестве 10-40 мас.%. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

(Л

эо j

35

Изобретение откоситс  к технологии производства минеральных удобрений и касаетс  способа получени  удобрений из апатитонефелиновых руд.

Цель изобретени  - упрощение процесса , снижение энергетических затрат и расхода азотной кислоты.

Пример 1. Измельченную до содержани  частиц крупностью 1,0 мм менее 5% бедную апатитонефелиновую РУДУ (1 кг), содержащую, мас.% Р 0. 5 Na,0 8; К.О 3,8, , 15; СаО 9,78, MgO 2,2; TiO, 3, , 8; Si6,j 38,5; прочие и влага 6,72, равномер- но загружают в течение 4 ч в 3,0 л ,30%-ной азотной кислоты, нагретой до 90°С, После окончани  загрузки пульпу дополнительно перемепмвают в течение 30 мин и фильтруют. Скорость фильтровани  составл ет 1100 . Влажность осадка после промывки его водой 51,1%. Состав осадка (в пересчете на сухой продукт), мас.%: 0,01; 2,5; 1,5; , 3,6; СаО 5,3, MgO 3,6, Ti024,6;. , 10,5 SiO 63,1, прочие 5,3. Извлечение в раствор составл ет, %: P iO 100; 81,0, 76,0; , 85,30, СаО 67,1; , 19,9i TiO 5,8.

Минералогический анализ остатка показьтает практически полное отсутствие в нем апатита и нефелина. Остаточное количество А1,0, , KjO содержитс  в остатке в виде полевых шпатов., Раствор упаривают до плава, которьш подвергают термической обработке при 900°С. Получают 360 г апю- минатного спека, имеющего следующий состав (в пересчете на сухое веществом ) , мас.%: 13,87; NajO 18,0; KjO 8,0; 35,54, СаО 18,2;- , 4,42; N 1,4, прочие 0,53.- Спек раствор ют в 1 л раствора,, содержащего. 40 г/л каустического и 30 г/л карбонатного. Алюминатньй раствор отфильтровывают от фосфорсодержащего остатка, выход которого после промьшки составл ет 150 г на 1 кг исходной руды. Состав его (в пересчете на сухое вещество) мас„%г Р. 32,5; Na5.0 2,8; 0,75; , 7,0; СаО 43,67; FezO} 10,6; прочие 2,68.

В алюминатный раствор , состав которого, г/л: А12.0з 58,7; NagO 65,3, 13,85} 0,63,- Sic,, 0,.1, вместе с промывной водой ввод т 2 г СаО дл  очистки от и SiO. Осадок содержащий , смешивают с фосфорсо

держащим шламом от вьщелачивани  спека .

Очищенньй алюминатньй раствор дел т на две равные части, одну из которых карбонизируют (путем пропускани  углекислого газа) и вьщел ют 8.9,4 г гидроксида алюмини , который отдел ют от раствора, содержащего соду и поташ. Гидроксид используют в качестве готового продукта или прокаливают с получением металлургического глинозема, содержащего 0,02% SiOj и 0,01%. Содопоташньй раствор упаривают и обычными приемам вьщел ют из него соду и поташ. Другую часть алюминатного раствора подвергают частичной карбонизации с последующим перемешиванием в течение 6 ч. Выделившийс  при этом гидроксид алюмини  (75 г) отдел ют от раствора содержащего каустическую и карбонатную соду, которьй в свою очередь, используют при выщелачивании алюминат- ного спека.

Фосфорсодержащий продукт (150 г), в котором содержитс  (48,75 г), смешивают с поташом (39,64 г) и прокаливают . Получают 172 г фосфорно-ка- лиевого удобрени , содержащего 28,34% и 15,7% .

Зависимость содержани  цитратно- растворимой формы PjOj- в удобрении от температуры прокаливани  приведена в -таблице.

Как видно из таблицы, степень перехода в усво емую растени ми форму уже при температуре спекани  900°С составл ет 91%. Прокаливание при температуре 1000° С позвол ет перевести практически весь фосфор в цитратнорастворимую форму.

Пример 2. Провод т кислотное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1, Б исходную кислоту ввод т затравку аморфного кремнезема , в качестве которой используют часть (125 г) кремнистого остатка от разложени  предьщущей навески руды. Количество затравки должно составл ть 10-40% от массы получаемого при разложении руды остатка. При расходе затравки менее 10% действие ее становитс  незначительным. Повьше- ние расхода затравки более 40% ухудшает фильтруемость пульпы за счет возрастани  общего содержани  твердого в пульпе. Как установлено исследовани ми , оптимальный расход затрав- ig рветс  вследствие кристаллизации соки составл ет 20-25%. В качестве затравки можно использовать как часть твердого остатка после отделени  его от раствора азотнокислых солей, так и часть пульпы. Скорость фильтровани  пульпы, полученной в этих услови х , составл ет 1850 л/(), чтр в 1,5 раза выше скорости фильтровани  пульпы, полученной без введени  затравки.

Приме, р 3. Провод т разложение 0,5 кг руды азотной кислотой по примеру 1. Затем в полученную пульпу равномерно в течение 3 ч одновременно подают 1,5 л подогретой до 90°С азотной кислоты и 0,5 кг руды . Пульпу фильтруют.. Скорость фильтровани  составл ет 1400 л/(), влажность осадка 50,5%.

Осуществление процесса по данному примеру подтверждает возможность непрерьшного разложени  руды.

.Пример 4. Провод т разложение руды по примеру 2. Используемую кислоту нагревают до 50 С, Скорость фильтровани  пульпы, полученной в этих услови х, снижаетс  до 450 л/(м2 ч). Влажность осадка составл ет 57%.

Пример 5. Провод т разложе- .ние руды по примеру 2, Используемую кислоту нагревают до 110 С. Скорость фильтровани  составл ет 2000 л/(м.ч). Влажность остатка 48,5%. Как видно из данного примера, повышение температуры до 110 С нес-, колько ухудшает фильтрацию. Однако дальнейшее повышение температуры нецелесообразно ввиду сложности коррозионной защиты аппаратуры и возможных потерь азотной кислоты.

Пример 6. Провод т разлоАе- ние руды по примеру 2. Врем  загрузки снижают до 1 ч. Скорость фильтро20

25

30

лей %виду высокой концентрации растворов , п озтому перед фильтрованием в пульпу ввод т воду в количестве, необходимом дл  разбавлени  исходной кислоты до 40%-ной концентрации. Скорость фильтровани  в этом случае составл ет 1600 л/См .ч), влажность твердого остатка 49,5%.

Пример 9. Полученный при кислотном разложении руды раствор азотнокислых солей упаривают до плава и подвергают термической обработке при температуре 800°С. Получают 368 г спека, содержащего, %: 13,56; Na.j,0 17,61, 7,83; , 34,77; CaO 17,ВО 4,32 N 3,53, прочие 0,52. Степень удалени  нитратного азота в газовую фазу 94,5%.

Пример .10. Осуществл ют термическую обработку азотнокисльк со- лей при 950 с. Получают 358 г спека, содержащего,%: 14,01; Na20 18,18, KjO 8,08, 35,90; СаО 18,38; 4,46i N 0,45, прочие 0,54. Степень удалени  нитратного азота в газовую фазу 99,3%.

Пример 11. Хвосты апатитовой флотации (1 кг), имеющие состав, мас.%: PjOg- 3,74; 10,05; К,0 6,24; . 20,7; СаО 7,4/ SiO 37,32 прочие и влага 6,45, разлагают по примеру 2. Концентраци , используемой кислоты 35%.

Полученна  пул ьпа фильтруетс  со скоростью 1800 ), влажность промытого водой осадка 48%. Азотнокислые растворы перерабатываютс  по примеру 1.

Фосфорсодержащий пшам (100 г), в котором содержитс  (25 г), смешивают с поташом () и прокаливают при . Получают 145,6 г фосфорно-калиевого удобрени , содер- жащего 17,2% и 31,4% .

40

45

50

55

вани  составл ет 550 ). Наблюдаетс  частична  желатинизаци  пульпы . Влажность остатка 62%.

Пример 7. Провод т разложение руды по примеру 2. Дл  разложени  используют 20%-ную азотную кислоту. Скорость фильтровани  пульпы составл ет 950 л/(м.ч), влажность остатка 55,5%.

Пример 8. Провод т разложение руды по примеру 2. Дл  разложени  используют 56%-ную азотную кислоту. Полученна  густа  пульпа плохо фильт0

5

0

лей %виду высокой концентрации растворов , п озтому перед фильтрованием в пульпу ввод т воду в количестве, необходимом дл  разбавлени  исходной кислоты до 40%-ной концентрации. Скорость фильтровани  в этом случае составл ет 1600 л/См .ч), влажность твердого остатка 49,5%.

Пример 9. Полученный при кислотном разложении руды раствор азотнокислых солей упаривают до плава и подвергают термической обработке при температуре 800°С. Получают 368 г спека, содержащего, %: 13,56; Na.j,0 17,61, 7,83; , 34,77; CaO 17,ВО 4,32 N 3,53, прочие 0,52. Степень удалени  нитратного азота в газовую фазу 94,5%.

Пример .10. Осуществл ют термическую обработку азотнокисльк со- лей при 950 с. Получают 358 г спека, содержащего,%: 14,01; Na20 18,18, KjO 8,08, 35,90; СаО 18,38; 4,46i N 0,45, прочие 0,54. Степень удалени  нитратного азота в газовую фазу 99,3%.

Пример 11. Хвосты апатитовой флотации (1 кг), имеющие состав, мас.%: PjOg- 3,74; 10,05; К,0 6,24; . 20,7; СаО 7,4/ SiO 37,32, прочие и влага 6,45, разлагают по примеру 2. Концентраци , используемой кислоты 35%.

Полученна  пул ьпа фильтруетс  со скоростью 1800 ), влажность промытого водой осадка 48%. Азотнокислые растворы перерабатываютс  по примеру 1.

Фосфорсодержащий пшам (100 г), в котором содержитс  (25 г), смешивают с поташом () и прокаливают при . Получают 145,6 г фосфорно-калиевого удобрени , содер- жащего 17,2% и 31,4% .

0

5

0

5

Дл  получени  отношени  в фосфорно-калиевом удобрении, равного 1:1, в спекаемую смесь можно подшихтовать фосфорсодержащий продукт от переработки бедной руды (пример 1) .

Пример 12. Провод т кислотное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1. В исходную кислоту ввод т затравку аморфного кремнезема , в качестве которой используют 10% (61,0 г) от массы кремнеэемсо- держащего остатка от разложени  пре- дьщущей навески руды. Скорость фильтровани  пульпы, полученной в этих услови х, составл ет. 1500 л/(м.ч) влажность промытого водой осадка . 50,6%.

Пример 13. Провод т кислотное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1. В исходную кислоту ввод т 40% (244,0 г) кремнезбМео- держащего остатка от разложени  рУды. Скорость фильтровани  полученной

происходит кипение растворов . кислоты.

Врем  ведени  процесса 1-4 ч. Минимальна  продолжительность равно5 мерной загрузки (1 ч), при которой не наблюдаетс  желатинизаци  пульп, может быть прин та только при наличии в исходной кислоте затравки кремне- - зема. Без затравки пульпа желатинизи10 руетс .При длительности процесса более 4 ч процесс может осуществл тьс  без внедрени  затравки кремнезема, но при этом он значительно удлин етс .

5 Количество затравки активного (аморфного) кремнезема составл ет 10-40% (оптимальное 20-25%). Прием позвол ет проводить процесс при минимальной его продолжительности, а

20 также обеспечивает получение более крупник частиц кремнезема. Минимальный расход затравки 10%, так как ниже этого предела вли ние затравки оказываетс  незначительно. При расходе запульпы составл ет 1350. л/(), йлаж- 25 травки ,выше 40% значительно ухудша- ность осадка 50,8%.етс  фильтруемость и отмывка осадка

Пример

14. Провод т кислбт - ное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1. В исходную кисль ту ввод т 25% (152,5 г) кремнеземсс держащего остатка от разложени  Скорость фильтровани  пульпы состай л ет 1850 л/(), влажность осадка 50,1%.

вследствие большого содержани  твердого в пульпе.

30 Температура термообработки 800- 950 С определ етс  скорост ми денитрации спека и алюминатообразовани , которые  вл ютс  взаимосв занными величинами . Скорость денитрации (разлоКак видно из приведенных примеров; з жение нитратов натри  и кали ) прак- введение в исходную кислоту затравки тически равна скорости алюминатообра- аморфного кремнезема, в качестве зовани  Как видно из примера 9, уже которой используетс  10-40% от массы при 800 С в газовую фазу отгон ют кремнеземсодержащего остатка от раз- 94,5% азота. Эта величина  вл етс  ложени  руды, приводит к существенно- 4& минимальной дл  технологии, поэтому му увеличению скорости фильтровани  получаемых пульп и снижению влажности осадков. Оптимальньм расход затравки составл ет 20-25%. При расходе

снижение температуры нецелесообразно. При 950 С степень- денитрации составл ет 99,3%, т.е. процесс алюминатообразовани  протекает практически - полностью. Повышение температуры лишь незначительно увеличивает этот показатель , но св зано с лишним расходом энергии.

затравки менее 10% действие ее сказываетс  незначительно. Повышение расхода затравки более 4G% приводит к снижению показателей фильтруемости.

В способе примен ют 20-56%-ную кислоту. При концентрации ниже 20% резко ухудшаетс  фильтруемость пульп вследствие частичной ее желати- низации, 56% - верхний предел концентрации выпускаемой промьшностью кислоты.

При температуре ниже 50 С наблюдаетс  желатинизацн  пульпы, вьше

происходит кипение растворов кислоты.

Врем  ведени  процесса 1-4 ч. Минимальна  продолжительность равномерной загрузки (1 ч), при которой не наблюдаетс  желатинизаци  пульп, может быть прин та только при наличии в исходной кислоте затравки кремне- зема. Без затравки пульпа желатинизируетс .При длительности процесса более 4 ч процесс может осуществл тьс  без внедрени  затравки кремнезема, но при этом он значительно удлин етс .

Количество затравки активного (аморфного) кремнезема составл ет 10-40% (оптимальное 20-25%). Прием позвол ет проводить процесс при минимальной его продолжительности, а

также обеспечивает получение более крупник частиц кремнезема. Минимальный расход затравки 10%, так как ниже этого предела вли ние затравки оказываетс  незначительно. При расходе завследствие большого содержани  твердого в пульпе.

жение нитратов натри  и кали ) прак- тически равна скорости алюминатообра- зовани  Как видно из примера 9, уже при 800 С в газовую фазу отгон ют 94,5% азота. Эта величина  вл етс  минимальной дл  технологии, поэтому

снижение температуры нецелесообразно. При 950 С степень- денитрации составз жение нитратов натри  и кали ) прак- тически равна скорости алюминатообра- зовани  Как видно из примера 9, уже при 800 С в газовую фазу отгон ют 94,5% азота. Эта величина  вл етс  4& минимальной дл  технологии, поэтому

л ет 99,3%, т.е. процесс алюминатообразовани  протекает практически - полностью. Повышение температуры лишь незначительно увеличивает этот показатель , но св зано с лишним расходом энергии.

Ликвидаци  стадии сушки позвол ет сэкономить 70-90 кг мазута при пере- раб отке 1 т сырь .

П 1 )едлагаемые режимы разложени  руды ПОЗВОЛЯЮТ упростить процесс и осуществить одностадийное разложение с пол учением фильтруемых остатков.

Предлагаемый способ обеспечивает снижение расхода азотной кислоты, |Так как- разложение сырь  ведетс  при

стехиометрически необходимом количестве HNO. В известном способе разложение ведетс  в две стадии. На первой стадии сырье обрабатьшают азотной кислотой при расходе ее 125% от стехиометрии на щелочные элементы. Затем масса сушитс . При этом избыточна  кислота отгон етс  в виде разбавленного раствора, которьй сложно использовать. На второй стадии высушенный продукт вторично обрабатываетс  азотной кислотой при расходе ее 105% от стехиометрии на , ,

Как показывают приведенные приме-. ры, предпагаемьА способ по сравнению с известным обеспечивает сокращение стадийности процесса, позвол ет получать хорошо фильтруемые нерастворимые остатки без промежуточной стадии - сушки продуктов разложени . Устранение операции сушки упрощает .аппаратурное офррмление процесса и снижает энергетические затраты.

Ф о рмула изобрете и .и  

1. Способ комплексной переработки апатитонефелиновых руд включающий разложение их азотной кислотой, отделение фильтрацией нерастворимого

0

5

0

5

0

остатка, упаривание полученных растворов , термическую обработку образовавшейс  смеси азотнокислых солей и вьпцелачивание алюмини , переработку фосфорсодержащего остатка с получением удобрени , отличающий- с   тем, что, с целью упрощени  процесса , снижени  энергетических затрат и расхода азотной кислоты, разложение осуществл ют равномерным дозированием руды в стехиометрическое количество 20-56%-ной азотной кислоты с температурой 50-110 0, причем в кислоту предварительно ввод т в качестве затравки аморфньй кремнезем, а термическую обработку смеси азотнокислых солей ведут при 800-950 С.

2.Способ ПОП.1, отличающийс  тем, что в качестве затравки используют нерастворимый остаток от разложени  апатитонефелиновых руд в количестве 10-40 мас.%.

3.Способ по пп. 1 и 2, о т л и- чающийс  т,ем, что равномерное дозирование руды в кислоту осуществл ют в течение 1-4 ч.

4.Способ по пп. 1-3, отличающийс  тем, что фосфорсодержащий остаток прокаливают в присутствии поташа.

Claims (4)

1. Формула изобретения

   1. Способ комплексной переработки апатитонефелиновых руд, включающий разложение их азотной кислотой, отделение фильтрацией нерастворимого остатка, упаривание полученных растворов, термическую обработку образовавшейся смеси азотнокислых солей и выщелачивание алюминия, переработку фосфорсодержащего остатка с получением удобрения, отличающийс я тем, что, с целью упрощения процесса, снижения энергетических затрат и расхода азотной кислоты, разложение осуществляют равномерным дозированием руды в стехиометрическое количество 20-56%-ной азотной кислоты с температурой 50-110°С, причем в кислоту предварительно вводят в качестве 'затравки аморфный кремнезем, а термическую обработку смеси азотнокислых солей ведут при 800-950^вС.
2. 2. Способ поп.1, отличающийся тем, что в качестве затравки используют нерастворимый остаток от разложения апатитонефелиновых руд в количестве 10-40 мас.%.
3. 3. Способ по пп. 1 и 2, отличающийся т.ем, что равномерное дозирование руды в кислоту осуществляют в течение 1-4 ч.
4. 4. Способ по пп. 1-3, отличающийся тем, что фосфорсодержащий остаток прокаливают в присутствии поташа.

   Составитель Р.Герасимов Редактор В.Петраш Техред М.Дидык Корректор М.Васильева

   Заказ 5096/27 Тираж 425 Подписное

   ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

   Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4