СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНОГО ШЛАМА

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНОГО ШЛАМА 


RU (11) 2140998 (13) C1

(51) 6 C22B7/00, C22B59/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 27.09.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(14) Дата публикации: 1999.11.10 
(21) Регистрационный номер заявки: 98122283/02 
(22) Дата подачи заявки: 1998.12.07 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.12.07 
(45) Опубликовано: 1999.11.10 
(56) Аналоги изобретения: RU 2040587A, 27.07.95. Известия ВУЗов: Цветная металлургия. - 1982, с.111. US 4718995 A, 12.01.88. EP 0306980 A1, 15.03.89. 
(71) Имя заявителя: Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН 
(72) Имя изобретателя: Линников О.Д.; Яценко С.П.; Сабирзянов Н.А. 
(73) Имя патентообладателя: Институт химии твердого тела Уральского отделения РАН 
(98) Адрес для переписки: 620219, Екатеринбург, ул.Первомайская 91, ИХТТ Уро РАН, Патентный отдел 

(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНОГО ШЛАМА 

Изобретение относится к комплексной переработке бокситов и может быть использовано для извлечения ценных компонентов из красного шлама глиноземного производства. Способ переработки красного шлама глиноземного производства включает его выщелачивание серной кислотой с переводом ценных компонентов в раствор, при этом выщелачивание осуществляют серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л при температуре не ниже 64oС, достигается достаточно высокое одновременное извлечение из шлама скандия и иттрия, значительно уменьшается количество железа, переводимого в обогащенный ценными компонентами раствор, что облегчает его дальнейшую переработку. Полученный после отделения раствора осадок, обогащенный железом, может быть использован в металлургической промышленности. Кроме того, в способе полностью исключают использование нетехнологичной соляной кислоты, а используют технологичную в промышленных условиях серную кислоту низкой концентрации (менее 10%). 1 табл. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к комплексной переработке бокситов, а именно к извлечению ценных компонентов из красного шлама глиноземного производства.

Известен способ извлечения скандия сульфатизацией шламов (Борожникова Т. П. , Кочерова Е.К. и др. "Извлечение скандия и лантана сульфатизацией шламов", Изв. ВУЗов. - Цветная металлургия, 1982, с. 111). Способ позволяет извлекать скандий из белитового шлама, который является продуктом содовой обработки алюмокальциевого шлака, полученного в свою очередь пирометаллическим отжигом при 1200-1400oC из красного шлама. Способ включает сульфатизацию белитового шлама при 200oC в течение 1 ч концентрированной серной кислотой, взятой с избытком, равным 1,1 - 1,2 по отношению к расчетной стехиометрии, экстрагирование при 50oC в течение 40 мин при Ж:Т=10 с получением раствора, в котором концентрация серной кислоты равна 2,4 н. При этом достигается извлечение скандия из шлама на 90%.

Недостатки известного способа прежде всего связаны со сложностью и длительностью технологического процесса обработки красного шлама как такового, поскольку красный шлам подвергают отжигу при высоких температурах, затем проводят содовую экстракцию, только после которой осуществляют сульфатизацию концентрированной серной кислотой с целью извлечения ценного компонента - скандия.

Известен способ извлечения скандия из красного шлама глиноземного производства (Патент РФ N 2040587, МКл. C 22 B 59/00, 1995 г.), который включает обработку красного шлама 3-5%-ной соляной кислотой при комнатной температуре и отношении Т: Ж= 1: 5-10, затем последующую обработку 50-55%-ной серной кислотой при 100-1110oC и отношении Т:Ж=1:6-8. Процент извлечения скандия составляет 90-91%.

Известный способ имеет ряд недостатков. Это прежде всего двухстадийное вскрытие шлама, при этом вторую стадию проводят серной кислотой высокой концентрации, которая составляет 50-55% или 706-794 г/л. Кроме того, на первой стадии используют нетехнологичную соляную кислоту.

Необходимо отметить, что отвальный красный шлам в качестве ценного компонента наряду со скандием содержит и иттрий, извлечение которого также имеет большое народно-хозяйственное значение.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ переработки красного шлама, обеспечивающий одновременное извлечение скандия и иттрия, при этом желательно исключение использования соляной кислоты и сокращение количества хотя бы некоторых сопутствующих элементов, переводимых в раствор одновременно со скандием и иттрием.

Поставленная задача решена в способе переработки красного шлама глиноземного производства путем выщелачивания серной кислотой с переводом ценных компонентов в раствор, в котором выщелачивание проводят серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л при температуре не ниже 64oC.

В настоящее время из патентной и научно-технической информации не известен способ переработки красного шлама в одну стадию выщелачиванием серной кислотой с концентрацией в заявляемых пределах при температуре не ниже 64oC с одновременным извлечением скандия и иттрия.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Отвальный красный шлам, содержащий оксиды железа, алюминия, кальция, натрия, титана, скандия, иттрия, обрабатывают серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л в течение 1,5 - 2 часов при перемешивании и температуре не ниже 64oC. После этого пульпу фильтруют или отстаивают в течение 1 - 1,5 часов и декантируют. Общее извлечение скандия и иттрия в раствор составляет 30,2 - 86,9% и 75 -100% соответственно. Далее из полученного раствора скандий и иттрий могут быть извлечены известными способами. Процентное содержание сопутствующих элементов в растворе находится на уровне, не затрудняющем последующую переработку раствора для получения скандия и иттрия.

Достаточно высокий процент извлечения скандия и иттрия в раствор при незначительном переходе в него сопутствующих элементов возможен только при проведении процесса в заявленных пределах значений параметров, при выходе за заявленные пределы указанный результат не достигается. При низких значениях температуры и исходной концентрации серной кислоты наблюдается очень низкий процент извлечения в раствор ценных компонентов (табл., примеры 1, 2). Повышение концентрации серной кислоты при низкой температуре приводит к загипсованию пульпы, пульпа превращается в густое, вязкое "тесто" (табл., пример 3), что затрудняет проведение процесса в промышленных условиях. Дальнейшее увеличение исходной концентрации серной кислоты выше заявленного предела при одновременном повышении температуры проведения процесса также вызывает загипсование пульпы (табл. , пример 7) или приводит к тому, что значительное количество сопутствующих элементов переходит в раствор (табл., пример 8 и 9).

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 30 г сухого отвального шлама, содержащего, мас. %: Fe2O3 - 44,7; Al2O3 - 15,0; CaO - 11,2; Na2O - 3,4; SiO2 - 7,2; SO3 - 5,7; TiO2 - 4,28; Y - 0,03; Sc -0,009; остальное - до 100, обрабатывают 136 мл раствора серной кислоты с концентрацией 74 г/л в течение 2 ч при температуре 94oC и перемешивании мешалкой. Полученную пульпу фильтруют. Получают раствор, в который переходит (% от исходного): Fe2O3- 1,4; Al2O3 - 45,6; Y - 75; Sc - 50.

Остальные примеры конкретного исполнения предлагаемого способа приведены в таблице (примеры 4-6).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь достаточно высокого одновременного извлечения из шлама скандия и иттрия. При этом значительно уменьшается количество железа, переводимого в обогащенный ценными компонентами раствор, что облегчает его дальнейшую переработку. Полученный после отделения раствора осадок, обогащенный железом, может быть использован в металлургической промышленности. Кроме того, в предлагаемом способе полностью исключают использование нетехнологичной соляной кислоты, а используют технологичную в промышленных условиях серную кислоту низкой концентрации (менее 10%). 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ переработки красного шлама глиноземного производства путем его выщелачивания серной кислотой с переводом ценных компонентов в раствор, отличающийся тем, что выщелачивание ведут серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л при температуре не ниже 64oC.