СПОСОБ КИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СИЛИКАТА КАЛЬЦИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦИРКОНИЯ

СПОСОБ КИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СИЛИКАТА КАЛЬЦИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦИРКОНИЯ


RU (11) 2244035 (13) C1

(51) 7 C22B34/14, C22B3/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

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

Документ: В формате PDF 
(21) Заявка: 2003111231/02 
(22) Дата подачи заявки: 2003.04.22 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 2003.04.22 
(45) Опубликовано: 2005.01.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: КОРОВИН С.С. и др. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. - М., т.2, МИСИС, 1999. RU 2040566 С1, 25.07.1995. GB 2280897 А, 15.02.1995. US 2002/0184972 А1, 12.12.2002. WO 96/10653 А1, 11.04.1996. FR 2469462 А1, 22.05.1981. 
(72) Автор(ы): Синегрибов В.А. (RU); Юдина Т.Б. (RU) 
(73) Патентообладатель(и): ГУП "Всероссийский научно-исследовательский институт химической технологии" (RU) 
Адрес для переписки: 115230, Москва, Каширское ш., 33, ГУП "ВНИИХТ", Информационно-патентный отдел 

(54) СПОСОБ КИСЛОТНОГО РАЗЛОЖЕНИЯ СИЛИКАТА КАЛЬЦИЯ И ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЦИРКОНИЯ

Изобретение относится к извлечению редких металлов из силикатных руд и концентратов и может быть использовано при переработке циркониевых концентратов. Способ заключается в обработке спека, полученного при спекании цирконового концентрата с оксидом кальция, азотной или соляной кислотой. Концентрированную кислоту вводят в распульпованный в воде спек с постоянной скоростью в течение 30-60 мин, после чего проводят выщелачивание циркония при температуре 80-90°С. Кислоту вводят в два этапа: 18-25% кислоты в течение первых 30 мин, а затем остальную кислоту. Техническим результатом является повышение скорости фильтрации и упрощение процесса за счет снижения числа операций. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.






ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ


Изобретение относится к способам извлечения редких металлов из силикатных руд и концентратов и может быть использовано при переработке концентратов методами, требующими для перевода в раствор ценных компонентов использования кислотного выщелачивания. 

Известен способ выщелачивания известково-цирконового спека, полученного при спекании циркона с известняком, серной (10-40%-ной) кислотой. Выщелачивание проводят в одну стадию, медленно добавляя измельченный спек в концентрированную кислоту и перемешивая. Вследствие сильного дегидратирующего действия серной кислоты образуется плотный осадок SiO2? H 2O. Однако возникает проблема получения хорошо фильтрующихся осадков гипса [Технология редких и рассеянных элементов. Под ред. К.А.Большакова. М.: “Высшая школа”, 1969]. По окончании реакции сильно разогревшуюся реакционную массу разбавляют водой и раствор отфильтровывают.

Наиболее близок к изобретению по технической сущности двухстадийный способ выщелачивания спека цирконового концентрата с оксидом и карбонатом кальция [Коровин С.С., Дробот Д.В., Федоров П.И. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. М.: МИСИС, 1999, Т.2]. По этому способу на первой стадии выщелачивания спек обрабатывают раствором разбавленной (3-5%) соляной или азотной кислоты без нагревания. В этих условиях цирконат кальция не разлагается и в раствор переходят продукты растворения избытка извести, хлорида кальция, добавляемого в шихту для снижения температуры спекания, и силиката кальция, а также примеси железа и алюминия. После декантации или фильтрования твердый остаток, очищенный от значительной части кальция, обрабатывают концентрированной кислотой при температуре 70° С. При этом разлагаются цирконат и цирконосиликат кальция.

Двухстадийное выщелачивание спека позволяет получить цирконийсодержащие растворы, очищенные от ряда примесей, и приемлемые скорости фильтрования пульп. Существенный недостаток способа - большое число операций. 

Указанный недостаток устраняется при использовании предлагаемого способа.

Технический результат, на получение которого направлен предлагаемый способ - повышение скорости фильтрации, упрощение процесса за счет снижения числа операций.

Для его достижения кислотное разложение силиката кальция и извлечение циркония включает обработку распульпованного в воде спека, полученного при спекании цирконового концентрата с оксидом кальция, азотной или соляной кислотами и выщелачивание, перед обработкой кислотой полученную при распульповании пульпу нагревают до 70-80° С, обработку осуществляют концентрированной кислотой при равномерном ее введении в течение 30-60 минут, выщелачивание циркония проводят при температуре 80-90° С. Кислоту вводят в течение 60 минут в два этапа: на первом в количестве 18-25% от расчетного расхода в течение первых 30 минут, на втором - остальное количество в течение заключительных 30 минут.

При таких условиях выщелачивания предотвращается активный переход оксида кремния в гелеобразное состояние за счет снижения скорости разложения силиката кальция, образующегося при спекании циркона с оксидом кальция. Это способствует получению хорошо фильтрующегося осадка. При растворении спека в кислоте в первую очередь происходит выщелачивание свободного оксида кальция и оксида кальция из силиката кальция (фиг.1): он практически полностью переходит в раствор после введения в пульпу, полученную после распульповки спека в воде, 20% кислоты, расходуемой на его полное растворение. Только после этого в раствор начинает переходить цирконий, т.е. начинается разложение цирконата.

Требуемого снижения скорости разложения силиката кальция можно добиться за счет снижения концентрации кислоты в растворе, что достигается либо использованием разбавленной кислоты (прототип), либо регулированным введением концентрированной кислоты в пульпу при интенсивном перемешивании последней (предлагаемый способ). 

Как видно из фиг.2, скорость фильтрования пульпы, полученной в результате одностадийного выщелачивания спека концентрированной азотной кислотой, существенно зависит от скорости (времени) введения кислоты в распульпованный спек и изменяется в пределах от 0,1 до 3,5 м3/м2 в час.

Способ осуществляют следующим образом.

Спек распульповывают в воде. Полученную пульпу нагревают до 70-80° С и одновременно с нагреванием при интенсивном перемешивании в нее вводят в течение заданного времени концентрированную азотную или соляную кислоту в количестве, необходимом для полного растворения спека. После введения кислоты проводят выщелачивание спека в течение 1 часа при температуре 80-90° С. После окончания выщелачивания пульпу фильтруют при температуре 60-70° С, кек промывают кислотой, нейтрализуют и направляют на захоронение, а раствор - на дальнейшую переработку. 

Пример 1 (по прототипу)

Выщелачивание спека вели в две стадии.

На первой стадии спек крупностью 0,1 мм распульповали водой (при Т:Ж=1:4) и без подогревания пульпы вводили в нее 10%-ный раствор азотной кислоты до достижения pH, равного 2-3. Затем вели выщелачивание спека в течение 1 часа.

Пульпу отфильтровали, отделяя от цирконийсодержащего осадка раствор с основной частью кальция. Удельная скорость фильтрования равна 1,2-1,5 м3 /м2 в час.

На второй стадии полученный после выщелачивания кальция кек (влажность - 50%) смешали с 47%-ной азотной кислотой и выщелачивали при температуре 70° С в течение 1 часа (расход кислоты - 4,1 л/кг спека). Удельная скорость фильтрования пульпы после выщелачивания циркония составила 0,5-1,0 м3/м2 в час. Для удовлетворительного извлечения циркония из кека необходима его трехкратная промывка.

Недостаток способа - большое число операций.

Пример 2

В раствор 47%-ной азотной кислоты при перемешивании ввели цирконизвестняковый спек крупностью 100% 0,1 мм, распульпованный в воде при отношении Т:Ж=1:1. Полученную таким образом пульпу нагрели до температуры 80° С и выщелачивали в течение 1 часа (расход азотной кислоты составил 5 л/кг спека).

Содержание кремнегеля в пульпе, полученной в результате выщелачивания, составило 36-37 г/л. Удельная скорость фильтрования составила 0,1 м3/м2 · час.

Пример 3

Спек распульповали водой (Т:Ж=1:1) и полученную пульпу нагрели до температуры 80° С. При перемешивании в пульпу равномерно вводили 47%-ную азотную кислоту из расчета 5 л/кг спека. Время введения азотной кислоты - от 30 мин до 1 часа. После введения кислоты проводили выщелачивание спека при 90° С в течение 1 часа.

Горячую пульпу после выщелачивания фильтровали на наливном фильтре через полихлорвиниловую ткань при температуре 60-70° С. Удельная скорость фильтрования - 2,0-3,5 м3/м2 в час (фиг.2).

Аналогичные результаты получены при использовании концентрированной (30%-ной) соляной кислоты.

Пример 4

Спек распульповали водой (Т:Ж=1:1), после чего полученную пульпу нагрели до 80° С. Одновременно с нагреванием в пульпу при перемешивании в течение 1 часа ввели 55%-ную азотную кислоту следующим образом:

1) 18-25% от расчетного расхода кислоты - равномерно в течение 30 мин,

2) остальную кислоту - за следующие 30 мин.

Время выщелачивания циркония при температуре 80-90° С составило 1 час.

Пульпу фильтровали на наливном фильтре через полихлорвиниловую ткань при 60-70° С. Удельная скорость фильтрования пульпы - 4,0 м3/м2· чаc.

Из приведенных примеров видно, что вследствие замедления растворения силиката кальция при постепенном введении кислоты в пульпу существенно улучшается отделение раствора от твердой фазы при фильтровании, что можно объяснить только снижением степени перехода оксида кремния в гелеобразное состояние при выщелачивании.

Техническая эффективность предлагаемого способа заключается в том, что при его использовании существенно облегчается получение чистого раствора циркония и, как следствие, его дальнейшая переработка, а также упрощается переработка и захоронение твердого остатка.




ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ


1. Способ кислотного разложения силиката кальция и извлечения циркония, включающий обработку распульпованного в воде спека, полученного при спекании цирконового концентрата с оксидом кальция, азотной или соляной кислотой и выщелачивание циркония, отличающийся тем, что перед обработкой кислотой полученную при распульповании пульпу нагревают до 70-80°С, обработку осуществляют концентрированной кислотой при равномерном ее введении в течение 30-60 мин, выщелачивание циркония проводят при 80-90°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что кислоту вводят в течение 60 мин в два этапа: на первом в количестве 18-25% от расчетного расхода в течение 30 мин, на втором - остальное количество в течение заключительных 30 мин.






ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru