Спосіб очищення бадделеїтового концентрату
Власники патенту UA 2356839:
Даний винахід відноситься до способу очищення бадделеитового концентрату, що включає обробку його концентрованої сірчаної кислотою при нагріванні з отриманням твердого продукту сульфатизації, розпульпопивання продукту сульфатизації водою, гравітаційне виділення очищеного бадделеитового концентрату з пульпи і відділення гідратного осаду, . Спосіб відрізняється тим, що бадделеїтовий концентрат піддають попередньої обробки розведеної 2-7%-ної сірчаної або соляної кислоти при температурі 40-60°З перекладом частини домішкових компонентів в розчин і утворенням осаду бадделеитового концентрату, який відокремлюють від сірчанокислого або солянокислого розчину, водою і піддають магнітної сепарації з отриманням попередньо очищеного концентрату бадделеитового. Його обробляють концентрованою 93-96% сірчаною кислотою при температурі 180-200°С, причому сірчанокислий розчин після відділення осаду бадделеитового концентрату нейтралізують вапняним молоком. Технічний результат цього винаходу полягає у підвищенні ступеня очищення бадделеїтового концентрату від фосфору, заліза і кремнію при забезпеченні високого ступеня очищення від радіоактивних домішок, а також у підвищенні концентрації танталу і ніобію і зниженні вмісту домішок у отримуваному рідкометалевому концентраті. 2 з.п. ф-ли.
Винахід відноситься до технології очищення бадделеїтового концентрату від домішок при його переробці кислотними методами і може бути використане для отримання якісного бадделеїтового, а також танталоніобієвих концентратів.
Відомий спосіб очищення бадделеїтового концентрату (див. Нове вітчизняне цирконієвесировину та способи її переробки / М.А.Коленкова та ін. - ОІ/МЦМ СРСР. ЦНДІколірмет економіки та інформації. Сер. "Виробництво рідкісних металів". Вип.2. - М., 1980. - 48 с.), що включає магнітну сепарацію, окислювальний випал при 900°С, подрібнення бадделеїтового концентрату та його обробку 10-15%-ним розчином соляної кислоти при 60-90°С і Т:Ж=1 :4 протягом 1-2 год з переведенням у розчин домішкових компонентів. Спосіб дозволяє зробити очищення від кальцію, магнію, заліза, кремнію та фосфору.
Даний спосіб не забезпечує очищення від радіоактивних домішок та характеризується недостатнім ступенем очищення від кремнію та фосфору. Крім того, спосіб не передбачає попутного отримання танталоніобієвого концентрату.
Відомий також спосіб очищення бадделеитового концентрату (див. патент Україна №2139250, МПК6 C01G 25/02, 1999), що включає обробку концентрату 60-96% сірчаної кислотою при масовому співвідношенні концентрату і кислоти 1:0,2-1 і температурі -250°З отриманням твердого продукту сульфатизації, обробку твердого продукту сульфатизації водою або водним розчином нейтралізуючого реагенту з утворенням пульпи, гравітаційне виділення очищеного бадделеитового концентрату і його сушіння. Потім від сірчанокислого розчину відокремлюють фільтрацією гідратний осад, що містить рідкісні елементи та домішкові компоненти, який піддають прожарювання. Вміст домішок фосфору, заліза та кремнію знижується в бадделєїті відповідно у 10, 5 та 1,9 раза. Прожарений осад містить до, мас.%: 8,6 Та2О5, 25,4 Nb2O5, 22,4 TiO2, 4,6 ZrO2. У гідратному осаді концентрація танталу та ніобію зростає в середньому відповідно у 7,5 та 7,3 рази.
Відомий спосіб характеризується недостатньо високим ступенем очищення бадделеїтового концентрату від фосфору, заліза та кремнію.і забрудненістю редкометального концентрату фосфатами цирконію і титану, що утворюються по ходу процесу, а також сульфатом кальцію. Присутність фосфатів перешкоджає подальшій переробці редкометального концентрату, знижуючи вихід танталу. Недоліком способу є також те, що відпрацьована сірчана кислота нейтралізується содою або лугом досить дорогими реагентами, причому залишкові сульфат-іони виводять у вигляді скидного розчину.
Даний винахід спрямовано на досягнення технічного результату, що полягає у підвищенні ступеня очищення бадделеитового концентрату від фосфору, заліза і кремнію при забезпеченні високого ступеня очищення від радіоактивних домішок, а також підвищення якості отримуваного редкометального концентрату за рахунок збільшення концентрації танталу і ніобію. Технічний результат полягає і в утилізації відпрацьованої сірчаної кислоти, і підвищення екологічності способу.
Технічний результат досягається тим, що в способі очищення бадделеитового концентрату, що включає обробку його концентрованої сірчаної кислотою при нагріванні з отриманням твердого продукту сульфатизації, розпульповування продукту сульфатизації водою, гравітаційне виділення очищеного бадделеитового концентрату з пульпи і відділення гідрат від сірчанокислого розчину, згідно винаходу бадделеїтовий концентрат піддають попередньої обробки розведеною 2-7%-ною сірчаною або соляною кислотою при температурі 40-60°С з переведенням частини домішкових компонентів в розчин і утворенням осаду бадделеїтового концентрату, який відокремлюють від сірчанокислого або солянокислого промивають водою і піддають магнітній сепарації з отриманням попередньо очищеного бадделеїтовогоконцентрату, який обробляють концентрованою 93-96% сірчаною кислотою при температурі 180-200°С, причому сірчанокислий розчин після відділення осаду бадделеитового концентрату нейтралізують вапняним молоком.
Досягнення технічного результату сприяє те, що попередню обробку концентрату сірчаної або соляної кислоти ведуть при масовому співвідношенні концентрату і кислоти 1:2, 1:2,5, 1:3,8 протягом 0,5, 1,0 години, а обробку попередньо очищеного бадделеїтового концентрату ведуть при масовому співвідношенні концентрату і кислоти 1:0,2, 1:0,25, 1:0,4.
Досягнення технічного результату сприяє також те, що сірчанокислий розчин після відділення гідратного осаду, що містить рідкісні елементи та домішкові компоненти, використовують на стадії попередньої обробки концентрації бадделеитового.
Попередня обробка бадделеїтового концентрату розведеною 2-7%-ною сірчаною або соляною кислотою при температурі 40-60°С необхідна для часткового очищення чорнового бадделеїтового концентрату від домішкових компонентів, переважно фосфору, і в меншій мірі заліза, магнію і кремнію, які переводять розчин. Осад, що утворився при цьому бадделеитового концентрату відокремлюють від кислого розчину. Концентрацію сірчаної або соляної кислоти і температуру попередньої обробки бадделеїтового концентрату вибирають з умови розкладання апатиту, що присутня в чорновому бадделеїтовому концентраті у вигляді зростків з бадделеїтом і вільних зерен.
При концентрації сірчаної або соляної кислоти менше 2% і температури нижче 40°Знижується швидкість розкладання апатиту і падає ефективність очищення, а концентрація кислоти більше 7% і температура більше 60°С технологічно невиправдані.
Промивання осаду бадделеїтового концентратуводою забезпечує його відмивання від кислоти та домішкових компонентів.
Магнітна сепарація забезпечує виділення залізовмісних домішок із осаду бадделеїтового концентрату.
Нейтралізація вапняним молоком сірчанокислого розчину після відокремлення його від осаду бадделеитового концентрату необхідна зниження вмісту сульфат-іонів в скидному розчині рівня нижче ГДК.
Сукупність вищевказаних ознак необхідна і достатня для досягнення технічного результату винаходу, що полягає в підвищенні ступеня очищення бадделеитового концентрату від фосфору, заліза і кремнію при забезпеченні високого ступеня очищення від радіоактивних домішок, а також у підвищенні концентрації танталу і ніобію, зниженні вмісту домішок та поліпшення екологічності способу.
У окремих випадках здійснення винаходу переважні такі конкретні операції та режимні параметри.
Попередню обробку концентрату сірчаною або соляною кислотою бажано проводити при масовому співвідношенні концентрату та кислоти 1:2, 1:2,5, 1:3,8 протягом 0,5, 1,0 години, а обробку попередньо очищеного бадделеїтового концентрату - при масовому співвідношенні концентрату та кислоти 1:0,2, 1:0,25, 1:0,4.
Використання сірчанокислого розчину після відділення гідратного осаду, що містить рідкісні елементи та домішкові компоненти, на стадії попередньої обробки бадделеїтового концентрату дозволяє утилізувати відпрацьовану сірчану кислоту, що робить спосіб більш ефективним та екологічним.
Вищевказані окремі ознаки винаходу дозволяють здійснити спосіб в оптимальному режимі з точки зору підвищення ступеня очищення бадделеїтового концентрату від домішок, поліпшення якості одержуваногоредкометального концентрату та підвищення екологічності способу за рахунок утилізації відпрацьованої сірчаної кислоти.
Сутність запропонованого винаходу може бути пояснена такими прикладами.
1. Спосіб очищення бадделеитового концентрату, що включає обробку його концентрованої сірчаної кислотою при нагріванні з отриманням твердого продукту сульфатизації, розпульпування продукту сульфатизації водою, гравітаційне виділення очищеного бадделеитового концентрату з пульпи і відділення гідратного осаду, що містить тим, що бадделеїтовий концентрат піддають попередньої обробки розведеною 2-7%-ною сірчаною або соляною кислотою при температурі 40-60°З переведенням частини домішкових компонентів в розчин і утворенням осаду бадделеитового концентрату, який відокремлюють від сірчанокислого або солянокислого розчину, промивають водою піддають магнітної сепарації з отриманням попередньо очищеного бадделеитового концентрату, який обробляють концентрованою 93-96% сірчаною кислотою при температурі 180-200°С, причому сірчанокислий розчин після відділення осаду бадделеитового концентрату нейтралізують вапняним молоком.
2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що попередню обробку концентрату сірчаної або соляної кислоти ведуть при масовому співвідношенні концентрату і кислоти 1:2, 1:2,5, 1:3,8 протягом 0,5, 1,0 год, а обробку попередньо очищеного бадделеїтового концентрату ведуть при масовому співвідношенні концентрату і кислоти 1:0,2, 1:0,25, 1:0,4.
3. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що сірчанокислий розчин після відділення гідратного осаду, що містить рідкісні елементи та домішкові компоненти, використовують на стадії попередньої обробкибадделеїтового концентрату.