Аренда офисов в Мурманске

 

Главная Укрупненные испытания солянокислотного вскрытия эвдиалита
Укрупненные испытания солянокислотного вскрытия эвдиалита Печать E-mail

Скиба Г.С., Захаров В.И., Соловьев А.В., Воскобойников Н.Б., Коровин В.Н., Майоров Д.В., Матвеев В.А.

Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им.И.В.Тананаева КНЦ РАН, Апатиты, Россия

The results of large-scale eudyalite stripping by hydrochloric acid are presented.

Эвдиалит, ввиду относительно малого содержания ZrO2(10-13%) по сравнению с основным циркониевым сырьем - цирконом (ZrO2 55-60%), до сих пор не считался промышленным сырьем. Несмотря на довольно низкое содержание циркония, эвдиалит имеет ряд существенных преимуществ перед другими источниками циркониевого сырья: практически неограниченные запасы с довольно благоприятными условиями для разработки его месторождений; значительное содержание эвдиалита в рудах и относительно простое выделение его в виде концентрата методами обогащения;- высокое содержание в эвдиалите других (кроме циркония) весьма ценных компонентов, особенно тяжелых РЗЭ, а также ниобия, стронция и марганца; легкость вскрытия кислотами без предварительной активации, при этом отделяется балластная часть сырья (кремнезем и сопутствующие кислотоупорные минералы) на первых стадиях процесса, что значительно упрощает технологию в целом.

Ранее в различных научных организациях страны проводились исследования по технологии эвдиалита, касавшиеся в основном изучения отдельных операций кислотной переработки этого минерала. Для переработки эвдиалита могут использоваться серная, азотная и соляная кислоты.

Анализ литературных данных, а также имеющийся у нас опыт по разработке кислотных методов переработки различного минерального сырья, позволяют утверждать, что для комплексной переработки эвдиалита наиболее перспективно использование солянокислотных способов.

К преимуществам солянокислотной технологии относится:

-    возможность одностадийного извлечения в раствор всех ценных компонентов эвдиалита;

-    сокращение в 1.3-1.4 раза по сравнению с серной и 1.7-1.8 раза по сравнению с азотной кислотами материальных потоков;

-    возможность наиболее полной регенерации кислоты, т.к. при высокотемпературной обработке хлоридных солей она выделяется в виде HCl, а не распадается до оксидов (NO, NO2, SO2), как это происходит при термообработке азотнокислых и сернокислых солей;

- использование соляной кислоты наиболее благоприятно и с точки зрения природоохранных соображений, т.к. предельно допустимые концентрации (ПДК) на хлор-ион, значительно более благоприятны, по сравнению с ПДК на сульфат-ион и, особенно, на нитрат-ион.

Применительно к переработке эвдиалита весьма существенным преимуществом использования соляной кислоты является возможность кристаллизационного выделения большей части образующегося оксихлорида циркония и хлористого натрия при охлаждении растворов после вскрытия. Это создает возможность многократного оборота маточных растворов на стадии разложения эвдиалита, что позволяет в несколько раз повысить концентрацию редкоземельных элементов, ниобия и других компонентов в растворах, направляемых на их выделение, предопределяет резкое сокращение материальных и энергетических затрат при их выделении, что, в свою очередь, обеспечивает возможность повышения экономической эффективности переработки эвдиалита в целом. Многократный оборот растворов позволяет также проводить разложение эвдиалита при расходе кислоты, близком к стехиометрически необходимому. Задачей данной работы являлась укрупненная проверка стадии солянокислотного вскрытия эвдиалита на пилотной установке. Полученные данные использованы для выполнения технико-экономической оценки разрабатываемой солянокислотной технологии эвдиалита.

Пилотная установка включает:
1. оборудование кислотного разложения эвдиалита, кристаллизации солей и разделения получаемых пульп, выпаривания растворов;
2. установку для генерации газообразного HCl и насыщение им растворов и пульп;
3. экстракционную установку для отработки операций экстракции и реэкстракции;
4. оборудование для разделения нерастворимого остатка и щелочной переработки его на жидкое стекло.

Узел кислотного разложения состоит из реактора, который представляет фторпластовую емкость (V=30 л) с крышкой, помещенную в металлическую (ст. Х18Н9Г) обечайку, которая закреплена в корпусе 2х-секционной электропечи (общая мощность - 3.5 квт). Корпус печи шарнирно закреплен на двух А-образных опорах, что позволяет с помощью червячного редуктора вручную поворачивать (опрокидывать) реактор на 120О и выгружать самотеком получаемую пульпу. В крышке реактора крепится якорная фторопластовая мешалка (число оборотов - 90 об/мин), карман для термопары (или термометра) и загрузочное устройство. Вентиляция при работающем реакторе осуществляется через отверстие (Æ120 мм) в одной из 3х шторок, навешанных по периметру реактора и далее через шибер к вентилятору. Процесс кислотного разложения осуществлялся следующим образом: В реактор заливалась 20 л 28% HCl (марка - техническая) или такое же количество оборотного раствора и 1-й промывной воды (после отделения из них кристаллических осадков ZrOCl2.8Н2О и NaCl), насыщенных газообразным HCl до концентрации HCl, равной 28%мас.

В кислоту в качестве затравки вводили 10-15% аморфного кремнезема от разложения предыдущих порций эвдиалита. Включался привод мешалки и электронагрев реактора. По достижении 70ОС в реактор дозированно и равномерно в течение 2.5-3 часов загружали необходимое количество (4-5 кг) эвдиалитового концентрата. В течение этого времени температура в реакторе поднималась до 90оС. По окончании загрузки пульпу дополнительно перемешивали еще в течение 0.5-1 часа. Затем пульпа выгружалась в два вакуум-фильтра, изготовленных из полиэтилена. В качестве фильтровальной перегородки использовали лавсановую фильтро-ткань. Разделение проводили под разряжением 0.6-0.8 атм. Осадок на фильтре промывался противотоком с использованием промывных вод от разложения предыдущих партий концентрата. Основной раствор сливался в полиэтиленовые емкости, туда же сливалась и первая промывная вода. Вторая и третья промывные воды собирались раздельно и использовались для промывки последующих партий кремнеземного остатка. Последняя промывка осуществлялась чистой горячей водой.

Смешанный раствор, состоящий из основного раствора и 1-х промывных вод, охлаждался до комнатной температуры (15-18оС). При этом выделялась смесь кристаллических NaCl и ZrOCl2.8Н2О, которую отделяли на нутч-фильтрах. Состав выделенной смеси солей (непромытых) приведен в таблице 1. Маточный раствор доукреплялся газообразным HCl до концентрации 28% и использовался для разложения эвдиалитового концентрата. Таким образом, совершался 4х-кратный оборот маточного раствора. Большее количество оборотов раствора приводит к увеличению содержания солей в нем, что значительно увеличивает вязкость, затрудняет фильтрацию. Состав основных и промывных растворов в одной четырехоборотной серии приведен в таблице 2.

В процессе укрупненных испытаний переработано ~500 кг эвдиалитового концентрата, определены параметры основных технологических операций, использованные для предварительной технико-экономической оценки, показавшей достаточно высокую эффективность разрабатываемой технологии (срок окупаемости ~ 4 года).

Таблица 1

Состав смеси ZrOCl2.8 Н2О и NaCl, выделяющейся из растворов при их охлаждении

Шифр

Р,

ZrO2

Na2O

Fe2O3

РЗЭ

MnO2

TiO2

Nb2O5

Al2O3

CaO

K2O

CeO2

опыта

г

С, %

С, %

С, %

С, %

С, %

С, %

С, %

С, %

С, %

С, %

С, %

   

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

кол-во, г

До насыщения

ЭК-1

997.0

13.82

10.89

0.20

0.29

0.19

0.14

0.02

0.11

0.34

0.02

 
   

137.79

108.57

1.99

2.89

1.89

1.40

0.20

1.10

3.39

0.20

 

ЭК-2

933.0

17.79

9.05

0.40

 

0.36

0.35

0.04

0.20

0.60

 

0.08

   

165.98

84.44

3.73

 

3.36

3.27

0.37

1.87

5.60

 

0.75

ЭК-3

1265.0

16.94

0.61

0.52

 

0.47

0.57

0.05

0.25

0.86

1.48

 
   

214.29

7.72

6.58

 

5.95

7.21

0.63

3.16

10.88

18.72

 

После насыщения

ЭК-1

154.0

0.22

39.15

0.15

 

0.22

0.13

0.02

0.08

0.24

0.02

0.04

   

0.34

60.29

0.23

 

0.34

0.20

0.03

0.12

0.37

0.03

0.06

ЭК-2

367.0

1.02

39.64

0.19

0.74

0.22

 

0.03

0.10

0.33

0.03

0.05

   

3.74

145.48

0.70

2.72

0.81

0.00

0.11

0.37

1.21

0.11

0.18

ЭК-3

273.0

0.88

37.92

0.19

0.13

0.29

0.23

0.03

0.10

1.23

0.03

 
   

2.40

103.52

0.52

0.35

0.79

0.63

0.08

0.27

3.36

0.08

 

Таблица 2

Содержания компонентов в основных и промывных растворах при оборотах

V,

СНСl

Cтв.

ZrO2

Na2O

Fe2O3

РЗЭ

MnO2

TiO2

Nb2O5

Al2O3

CaO

SrO

об.

л

мол/л

г/л

С,

извл.,

С,

извл.,

С,

извл.,

С,

извл.,

С,

извл.,

С,

извл.,

С,

извл.,

С,

извл.,

С,

извл.,

С,

извл.,

г/л

%

г/л

%

г/л

%

г/л

%

г/л

%

г/л

%

г/л

%

г/л

%

г/л

%

г/л

%

I.

9.2

7.21

112.29

17.25

35.3

10.00

14.1

7.72

57.2

7.05

49.5

4.80

48.2

5.14

36.9

0.83

28.5

7.56

48.9

12.60

65.1

9.2

4.00

123.41

13.75

28.2

33.00

46.5

2.47

18.3

5.26

33.7

4.31

43.2

4.63

33.3

0.58

19.9

2.36

15.3

3.79

19.6

6.3

2.94

83.40

9.01

11.7

15.00

14.5

1.72

8.7

3.45

16.7

3.13

8.3

3.44

16.9

0.37

8.7

1.59

7.0

2.70

9.6

Итого:

75.2

75.1

84.2

99.9

99.7

87.1

57.1

71.2

94.3

II.

11.8

7.75

133.48

18.98

41.2

11.69

20.2

9.88

65.7

10.09

65.7

8.44

65.0

8.50

44.8

0.87

28.0

10.01

41.7

18.19

61.9

6.8

3.72

108.32

18.47

23.1

37.63

31.9

3.72

11.8

3.70

11.9

3.31

25.5

4.00

21.1

0.31

10.0

3.97

16.5

7.28

14.3

5.9

1.71

47.30

9.31

10.1

16.13

13.9

1.72

5.9

1.83

1.3

1.59

6.1

1.70

4.5

0.16

2.6

1.48

3.7

3.56

5.7

Итого:

74.4

66.0

83.4

78.9

96.6

70.4

40.6

61.9

81.9

III.

11.5

6.90

148.24

20.64

39.5

10.62

17.7

12.17

60.1

11.93

60.1

10.43

48.1

10.34

42.1

1.03

28.9

12.66

46.2

22.40

49.3

6.0

4.37

116.46

13.90

11.7

22.85

19.9

5.87

12.9

4.91

12.9

4.97

11.9

5.57

28.1

0.53

7.8

6.05

11.5

10.91

12.5

5.9

3.90

96.10

11.34

11.1

16.13

13.8

5.58

12.5

4.82

12.5

4.88

11.4

4.84

10.2

0.49

7.1

5.67

10.6

10.21

11.5

6.8

2.34

74.04

7.21

8.2

21.51

21.2

3.29

9.8

3.17

9.8

2.81

7.7

3.51

8.5

0.43

7.1

3.40

7.3

6.16

8.0

Итого:

70.5

72.6

95.3

95.3

79.1

88.9

50.9

75.6

81.3

IV.

11.5

7.07

166.60

24.34

39.3

7.23

9.5

15.75

61.4

13.25

46.0

13.48

52.8

13.34

47.9

0.66

27.8

15.11

49.2

25.98

57.4

12.30

7.0

6.86

155.20

22.18

21.8

11.02

8.9

8.74

20.7

13.76

27.8

10.26

24.7

10.01

21.9

1.17

19.7

12.85

25.5

16.83

22.6

9.70

6.5

4.40

139.61

14.68

13.4

33.60

25.3

6.30

13.9

6.88

12.9

5.46

12.2

6.70

13.6

0.90

14.0

7.00

12.9

11.75

14.7

4.00

6.4

2.24

97.86

6.98

6.3

29.57

21.9

3.44

7.5

3.62

6.7

2.98

6.5

4.03

8.1

0.54

8.3

3.90

6.2

6.44

7.9

2.60

Итого:

80.8

65.6

103.5

93.4

96.2

91.5

69.8

93.8

102.6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Научные основы химии и технологии переработки комплексного сырья


busy
 

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

Язык сайта:

English Danish Finnish Norwegian Russian Swedish

Популярное на сайте

Ваш IP адрес:

54.224.158.39

Последние комментарии

При использовании материалов - активная ссылка на сайт https://helion-ltd.ru/ обязательна
All Rights Reserved 2008 - 2017 https://helion-ltd.ru/

@Mail.ru Яндекс.Метрика
Designed by Helion LTD