Способ извлечения металлов из силикатных шлаков



Владельцы патента RU 2515735:

Федеральное государственное унитарное предприятие "ГОРНО-ХИМИЧЕСКИЙ КОМБИНАТ" (RU)

Изобретение относится к способу извлечения металлов, в частности редкоземельных металлов и марганца, из силикатных шлаков. Способ включает измельчение шлака и выщелачивание. Для предотвращения образования нефильтруемых пульп, обусловленных гелеобразованием кремнекислоты, шлак предварительно смешивают с концентрированной кислотой (азотной или соляной), взятой в количествах, необходимых для нейтрализации шлака, пульпу выдерживают в течение 1-2 часов. При этом происходит выщелачивание ценных элементов, а образующаяся кремниевая кислота коагулирует, образуя крупные агломераты. После этого массу дополнительно измельчают и выщелачивают водой. На этой стадии в раствор вымываются все соли, а гели не образуются. Далее раствор отделяют фильтрацией или центрифугированием и перерабатывают известными гидрометаллургическими методами, а твердый силикатный продукт направляют в отвал. Техническим результатом является устранение энергоемкого процесса выпарки при кислотном вскрытии силикатов. 4 пр.

 

Изобретение относится к химической технологии переработки силикатных материалов, в том числе шлаковых отходов производства, с целью извлечения из них ценных элементов.

Одним из наиболее простых приемов извлечения металлов из силикатов является кислотная обработка. Однако нередко разложение силикатов приводит к образованию в растворе золей кремниевой кислоты, быстро структурирующиеся с образованием гелей. Это затрудняет последующее разделение пульпы на фазовые составляющие и переработку раствора с целью извлечения ценных компонентов.

В ряде патентов мешающее влияние кремнекислоты устраняется предварительным щелочным вскрытием силикатов и удалением кремния водным выщелачиванием растворимых силикатов щелочных металлов. Так, для переработки скандийсодержащего алюмосиликатного сырья предложен ряд способов, заключающихся в предварительном спекании сырья с содой, выщелачивании силиката натрия водой или щелочным раствором, с последующим кислотным вскрытием кека.

Известен способ переработки алюмосиликатного сырья (патент РФ №2041279 С1, МПК С22В 59/00, C01F 7/04, С22В 1/16, опубл. 09.08.1995), включающий смешение сырья с карбонатом натрия, спекание при температурах от 900 до 1250°С, выщелачивание опека при 40-50°С раствором щелочи с концентрацией Na2O от 120 до 200 г/л. Шлам после выщелачивания опека направляют на кислотное выщелачивание. Недостатками процесса являются повышенный расход щелочных реагентов (карбоната и гидроксида натрия), используемых для растворения оксида кремния, и энергии на проведение дополнительной операции щелочного разложения сырья.

Известен способ переработки силикатного сырья (патент РФ №2373152 С2, МПК C01F 7/30, C01D 7/00, С01В 33/14, опубл. 20.11.2009) с получением глинозема, кремнезема и тяжелых цветных металлов. Алюмосиликатное сырье спекают с карбонатом натрия и едким натром, а полученный спек выщелачивают непосредственно солянокислым раствором. Полученную при выщелачивании пульпу разделяют с получением хлоридного раствора и твердого остатка. Из хлоридного раствора выделяют более электроположительные по сравнению с алюминием металлы в электролизере с разделенным анодным и катодным пространством. После чего очищенный хлоридный раствор подвергают дальнейшей обработке. В этом процессе гелеобразование не происходит. Недостатком процесса, как и в предыдущем случае, является повышенный расход щелочных реагентов (карбоната и гидроксида натрия) и энергии.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу является процесс прямого кислотного вскрытия силикатного сырья (шлака) (патент РФ №2179527 С1, МПК С01В 33/187, опубл. 20.02.2002), заключающийся в том, что разложение сырья ведут 5-30%-ной серной или соляной кислотой, взятых в количестве 75-120% от необходимого для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами сырья, раствор после отделения нерастворимого осадка дегидратируют, полученный продукт выщелачивают, образовавшуюся суспензию разделяют, а осадок промывают и сушат. Дегидратацию раствора проводят при температуре 80-300°С. Разложение сырья кислотой ведут при охлаждении или в присутствии стабилизирующей добавки. Дегидратированный продукт выщелачивают водой или подкисленным раствором. В данном способе кремниевая кислота отделяется от других компонентов раствора после дегидратации (выпаривания) всего раствора и ее коагуляции при последующем растворении водорастворимых солей. Недостатком данного способа вскрытия силикатного сырья является большой расход тепла на дегидратацию раствора.

Задачей изобретения является устранение энергоемкого процесса выпарки при кислотном вскрытии силикатов с целью извлечения редких и цветных металлов.

Поставленная задача достигается тем, что на первой стадии силикатный материал (шлак) после измельчения смешивают с концентрированной кислотой (азотной или соляной), взятой в количестве, необходимом для нейтрализации шлака или с небольшим избытком (10-20%), реакционную массу выдерживают в течение 1-2 часов. На этой стадии происходит выщелачивание ценных элементов, а образующаяся кремниевая кислота коагулирует, образуя крупные агломераты. После этого массу дополнительно измельчают и выщелачивают водой. При этом в раствор вымываются все соли, а гели не образуются. Далее раствор отделяют фильтрованием или центрифугированием и перерабатывают известными гидрометаллургическими методами, а твердый силикатный продукт направляют в отвал.

Заявляемый способ подтверждается следующими примерами.

Пример 1.

10 г шлака после восстановительной выплавки редкометалльной руды состава (%): SiO2 - 34; ТiO2 - 0,24; Аl2O3 - 25; CaO - 4; SrO - 1; MnO - 0,1; редкоземельные оксиды - 33, измельчают, смешивают с 5 мл концентрированной азотной кислоты (65%) (т:ж=2:1), выдерживают смесь 1 ч, затем выщелачивают 40 мл воды (т:ж=1:4), пульпу фильтруют, осадок промывают водой и сушат. После вскрытия и сушки масса осадка составила 5,5 г (выход 55%), состав (%): SiO2 - 61; TiO2 - 0,4; Аl2О3 - 32; CaO - 0,1; SrO - 0,1; редкоземельные оксиды - 4,8. Извлечение редкоземельных металлов в раствор составило 92%. Гелеобразование в растворе не наблюдалось.

Пример 2.

10 г шлака после восстановительной выплавки редкометалльной руды состава (%): SiO2 - 21,8; TiO2 - 2,43; Аl2О3 - 18,5; CaO - 5,05; SrO - 1,38; MnO - 19,9; Fe2O3 - 2,1; редкоземельные оксиды - 16, измельчают, смешивают с 8 мл концентрированной азотной кислоты (65%) (т:ж=1:0,8), выдерживают смесь 2 ч, затем выщелачивают 40 мл воды (т:ж=1:4), пульпу фильтруют, осадок промывают водой и сушат. После вскрытия и сушки масса осадка составила 5,4 г (выход 54%), состав (%): SiO2 - 41; TiO2 - 4,4; Аl2О3 - 38; CaO - 0,1; SrO - 0,1; редкоземельные оксиды - 3. Извлечение редкоземельных металлов в раствор составило 90%. Гелеобразование в растворе не наблюдалось.

Пример 3.

10 г шлака после восстановительной выплавки редкометалльной руды состава (%): SiO2 - 31; TiO2 - 3,6; Аl2О3 - 12,5; CaO - 46; SrO - 0,6; MnO - 0,5; редкоземельные оксиды - 2,5, измельчают, смешивают с 12 мл концентрированной азотной кислоты (65%) (т:ж=1:1,2), выдерживают смесь 1 ч, затем выщелачивают 50 мл воды (т:ж=1:5), пульпу центрифугируют, осадок промывают водой и сушат. После вскрытия и сушки масса осадка составила 5,45 г (выход 54,5%), состав (%): SiO2 - 52; TiO2 - 6,5; Аl2О3 - 35; CaO - 4,5; SrO - 0,1; редкоземельные оксиды - 0,5. Извлечение редкоземельных металлов в раствор составило 80%. Гелеобразование в растворе не наблюдалось.

Пример 4.

5 г шлака после восстановительной выплавки железомарганцевой руды состава (%): SiO2 - 27; Аl2О3 - 8,5; CaO - 48; MnО - 10,5; MgO- 2,5, измельчают, смешивают с 10 мл концентрированной соляной кислоты (31%) (т:ж=1:2), выдерживают смесь 1 ч, затем выщелачивают 50 мл воды (т:ж=1:5), пульпу фильтруют, осадок промывают водой и сушат. После вскрытия и сушки масса осадка составила 2,1 г (выход 42%), состав (%): SiO2 - 61; Аl2О3 - 16; CaO - 15; MnО - 3,3; MgO - 0,7. Извлечение марганца в раствор составило 87%. Гелеобразование в растворе не наблюдалось.

Способ извлечения металлов из силикатных шлаков, включающий смешивание шлака с кислотой в стехиометрическом количестве по отношению к растворимым в кислоте оксидам или с избытком кислот 10-20%, отличающийся тем, что шлак смешивают с концентрированной азотной или соляной кислотами, выдерживают реакционную массу в течение 1-2 часов, выщелачивают ее при перемешивании водой и отделяют раствор, содержащий ценные металлы, от силикатного кека фильтрованием или центрифугированием.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к области извлечения чистого пентаоксида ванадия из шлака, полученного при его производстве. В данном способе берут предварительно измельченный ванадийсодержащий шлак, сплавляют его с едким натром с получением метаванадата натрия.
Изобретение относится к металлургии. Способ переработки отвального конверторного шлака производства никеля включает дробление указанного шлака в шаровой мельнице и просеивание его через сито с размером ячейки 1 мм.

Изобретение относится к горной, металлургической и строительной промышленности и может быть использовано при утилизации шлаков ферросплавного производства. В способе дробление шлака осуществляют до фракции -10,0+0,0 мм с последующим его грохочением на три фракции: -10,0+1,0 мм, -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм, причем фракцию -10,0+1,0 мм подвергают дополнительному дроблению и возвращают на грохочение, затем каждую из двух фракций: -1,0+0,315 мм и -0,315+0,0 мм раздельно сушат, а затем двумя разделенными потоками подвергают сначала электросепарации с разделением на проводниковые и непроводниковые фракции, затем каждую из полученных фракций подвергают последовательно сначала слабомагнитной, а затем сильномагнитной сепарации с выделением сильномагнитной фракции в виде железного скрапа и крупной и мелкой фракций металлической фазы ферросплавов и выделением немагнитной непроводниковой фракции в виде высокоглиноземистого концентрата.
Изобретение относится к металлургии, а именно к способу извлечения никеля и кобальта из отвальных конверторных шлаков комбинатов. Способ включает химико-термическую обработку шлаков, содержащих 0,4-1% никеля и 0,2-0,9% кобальта в виде окислов и 2-10% серы.

Изобретение относится к области рециклинга цветных металлов (например, алюминия и его сплавов, магния, цинка). Устройство включает раму со сжимающей шлак головкой, изложницу для сбора отжатого из шлака металла, установленную на ней шлаковницу, патрубок для подключения вакуума к изложнице через сквозное отверстие, выполненное в боковой стенке изложницы, и уплотнение, размещенное в зазоре между шлаковницей и изложницей.
Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к способу переработки алюмосодержащих шлаков и получению сплавов на основе алюминия электролизом расплавов.
Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке вторичных алюминиевых отходов, и может быть использовано для подготовки шлаков, образующихся при производстве алюминия из ломов и отходов для дальнейшей переработки и применения.
Изобретение относится к извлечению цветных металлов, в частности меди, никеля и кобальта, из металлургических отходов, содержащих эти цветные металлы в степени окисления, большей или равной нулю.
Изобретение относится к металлургической и строительной отраслям промышленности и может быть использовано при переработке распадающегося металлургического шлака, а именно для извлечения из него металлической составляющей, препятствующей его использованию в качестве сырьевого компонента при производстве строительных материалов.

Изобретение относится к угольным энергетическим котлам с твердым шлакоудалением, в том числе при их работе на углях, содержащих благородные металлы. .
Изобретение относится к переработке лопаритового концентрата. Заявляемый способ пирометаллургической переработки лопаритового концентрата включает три этапа: восстановительный, плавильный и окислительный.
Изобретение может быть использовано в химической промышленности для извлечения редкоземельных элементов из фосфогипса. Способ включает карбонизацию фосфогипса с получением осадка фосфомела, растворение его в азотной кислоте с образованием продукционной суспензии и последующее отделение нерастворимого остатка - чернового концентрата редкоземельных элементов фильтрацией.
Изобретение относится к способам выделения концентрата редкоземельных элементов (PЗЭ) из экстракционной фосфорной кислоты, получаемой в дигидратном процессе переработки апатитового концентрата, и может быть использовано в химической промышленности.
Изобретение относится к металлургии и касается способа вскрытия перовскитового концентрата в вакууме. Способ включает карботермическую обработку в вакууме.

Изобретение относится к переработке свежеполученного фосфополугидрата и может быть использовано для получения концентрата редкоземельных элементов (РЗЭ) и гипсового продукта для строительных материалов.

Изобретение относится к металлургии редких металлов. Способ вскрытия лопаритовых концентратов включает предварительную механообработку лопаритовых концентратов и последующую обработку активированных лопаритовых концентратов 30% раствором HNO3 при температуре 99°С.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки фосфогипса включает стадийное агитационное сернокислотное выщелачивание редкоземельных металлов (РЗМ) и фосфора с подачей серной кислоты на головную стадию, использование полученного раствора выщелачивания головной стадии на последующих стадиях выщелачивания, выделение нерастворимого остатка из пульпы хвостовой стадии и его водную промывку, переработку раствора выщелачивания хвостовой стадии с получением маточного раствора, использование маточного и промывного растворов в обороте для выщелачивания.

Изобретение относится к получению редкоземельных металлов. Способ включает углетермическое восстановление оксидного соединения редкоземельного металла в вакууме с получением порошка карбида редкоземельного металла, свободного от остатков примеси кислорода.

Настоящее изобретение относится к способу извлечения церия из отработанных железокалиевых катализаторов дегидрирования олефиновых углеводородов. Способ заключается в том, что извлечение церия осуществляют после предварительной подготовки катализатора.

Изобретение относится к области гидрометаллургии, а именно к способу извлечения ценных компонентов из продуктивных растворов переработки черносланцевых руд. Способ включает сорбцию ценных компонентов из продуктивных растворов противотоком ионитами при регулируемом pH среды и окислительно-восстановительного потенциала Eh.

Изобретение относится к утилизации отработанных химических источников тока (ХИТ). .
© Патентный поиск, поиск патентов на изобретения - FindPatent.RU 2012-2024
Политика конфиденциальности 2014-05-20 2014-05-19T14:30:10
Наверх