Шихта для получения сульфата бериллия из смеси бериллиевых концентратов

Авторы патента:

C01F1/00 - Общие способы получения соединений бериллия, магния, алюминия, кальция, стронция, бария, радия, тория или редкоземельных металлов

Владельцы патента RU 2561402:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б.Н. Ельцина (RU)

Изобретение относится к переработке бериллийсодержащих рудных концентратов с получением сульфата бериллия. Шихту приготавливают из расчета получения массового соотношения SiO₂/CaO в смеси концентратов, равного 2,25÷2,45, а добавку карбоната натрия назначают из расчета получения массового соотношения SiO₂/(CaO+Na₂O) в шихте, равного 1,45÷1,65. Шихта из бертрандит-фенакит-флюоритового бериллового концентратов и карбоната натрия расширяет сырьевую базу в гидрометаллургии бериллия и обеспечивает высокую степень извлечения бериллия при переработке. 1 табл.

Изобретение относится к переработке бериллийсодержащих рудных концентратов с получением сульфата бериллия.

Основными промышленными источниками бериллия являются берилловые и бертрандит-фенакит-флюоритовые концентраты (БК и БФФК) [Сборник докладов Международной научно-практической конференции. Минерально-сырьевые ресурсы тантала, ниобия, бериллия, циркония и фтора: геология, экономика, технология. Усть-Каменогорск: АО «УМЗ», 2003. С.210-216], в которых содержатся ~2% масс. и ~4% масс. бериллия соответственно в виде берилла [Be₃Al₂(Si₆O₁₈)], бертрандита [Be₄(Si₂O₇)(OH)₂] и фенакита [Be₂(SiO₄)]. БК и БФФК содержат также минералы пустой породы: флюорит - CaF₂, кварц - SiO₂, др. Берилл и фенакит - химически стойкие соединения к действию кислот. Поэтому перед вскрытием БК и БФФК серной кислотой проводят разложение берилла, фенакита, бертрандита плавлением БК и БФФК со щелочными (щелочно-земельными) флюсами и последующей водной грануляцией плавов.

Согласно известному сернокислотному процессу извлечения бериллия из шихты, содержащей БК и БФФК [Самойлов В.И., Куленова Н.А, Зеленин В.И., Денисова Э.И., Карташов В.В. Технология совместной сернокислотной переработки силикатов бериллия на основе их плавления с флюсами // Известия Челябинского научного центра УрО РАН, 2008. №3. С.41-45. http://csc.ас.ru/ej/issue/ru/47], принятой за аналог, массовое соотношение БК и БФФК в их смеси составляет 2:1, что исходя из содержания бериллия в концентратах соответствует доле БФФК в смеси концентратов ~50% масс. в пересчете на Be (обычное массовое соотношение SiO₂/CaO в таких смесях БК и БФФК оценивается величиной порядка 4,0-5-4,5). К указанной смеси концентратов добавляют Na₂CO₃ и известняк из расчета получения массового соотношения в шихте SiO₂/(CaO+Na₂O)≈2,0÷2,1. Полученную таким образом шихту плавят, плав гранулируют водой, что в совокупности обеспечивает получение гранулированного плава, активно взаимодействующего с серной кислотой с образованием водорастворимого сульфата бериллия. Далее плав-гранулят измельчают, обрабатывают серной кислотой, полученную сульфатную массу подвергают водному выщелачиванию, при котором бериллий извлекается в раствор в виде сульфата. Затем пульпу с операции выщелачивания разделяют на раствор сульфата бериллия и гипс-, кремнеземсодержащий кек (нерастворимый остаток). С целью доизвлечения бериллия из кека его подвергают двукратной водной отмывке от сульфата бериллия.

Недостатком использования шихты-аналога является то, что она ограничивает сырьевую базу гидрометаллургии бериллия массовым соотношением БК и БФФК в их смеси 2:1, что соответствует доле БФФК в смеси концентратов ~50% масс. в пересчете на Be.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к процессу с использованием заявляемой шихты является процесс извлечения бериллия из бериллиевых концентратов [Журкова З.А., Матясова В.Е., Матясов Н.Г., Самойлов В.И. Способ извлечения бериллия из бериллийсодержащих концентратов. Патент РФ 2107742. 1998], в котором используется шихта, принятая за прототип и включающая смесь БК и БФФК из расчета получения массового соотношения SiO₂/CaO в смеси, равного 1,30÷1,40. При этом соотношение БФФК и БК (масс.) в их смеси равно 3,1÷3,7, а доля БФФК в смеси концентратов составляет -87% масс. в пересчете на Be. Смесь концентратов содержит карбонат натрия, добавленного до получения соотношения SiO₂/(CaO+Na₂O) (масс.) в шихте, равного 1,10÷1,30. Данную шихту плавят, плав гранулируют водой, что в совокупности обеспечивает получение гранулированного плава, интенсивно взаимодействующего с серной кислотой с образованием водорастворимого сульфата бериллия и малорастворимого гипс-, кремнеземсодержащего кека. Далее гранулированный плав измельчают, обрабатывают серной кислотой, полученную сульфатную массу выщелачивают водой с извлечением бериллия в раствор в виде сульфата. Затем пульпу с операции выщелачивания разделяют на раствор сульфата бериллия и малорастворимый гипс-, кремнеземсодержащий кек. Кек отмывают водой от сульфата бериллия.

Недостатком использования шихты-прототипа является то, что она ограничивает сырьевую базу гидрометаллургии бериллия массовым соотношением БФФК и БК в их смеси 3,1÷3,7, что соответствует доле БФФК в смеси концентратов ~87% масс. в пересчете на Be.

Из описания процессов с использованием шихты-аналога и шихты-прототипа следует, что совместная переработка БК и БФФК возможна лишь при двух фиксированных соотношениях данных концентратов в сырьевой шихте - при доле БФФК в шихте ~50% масс. (способ-аналог) и ~87% масс. (способ-прототип) в пересчете на Be. Поэтому сырьевая база гидрометаллургии бериллия ограничена лишь этими двумя известными соотношениями БК и БФФК в их шихте. На практике доля БФФК в поступающем на предприятие смешанном концентрате может составлять 72% масс. в пересчете на Be.

Задачей заявляемого изобретения является разработка состава шихты из БК и БФФК, расширяющего сырьевую базу гидрометаллургии бериллия и обеспечивающего высокую степень извлечения бериллия в процессе переработки БК и БФФК при новом соотношении их в исходном концентрате.

Технический результат заключается в повышении степени извлечения бериллия до 98.1÷99% при доле БФФК в поступающем на предприятие смешанном концентрате 72% масс. в пересчете на Be.

Решение поставленной задачи и достижение соответствующих технических результатов обеспечивается тем, что в процессе получения сульфата бериллия используют шихту из смеси, содержащей берилловый концентрат БК, бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат БФФК с содержанием доли БФФК равной 72% в пересчете на бериллий, и карбонат натрия, при этом отношение в смешанном концентрате БФФК/БК составляет 1,12-1,27, отличающуюся тем, что количество каждого из концентратов определяют исходя из получаемого массового соотношения SiO₂/CaO в смеси, равного 2,25÷2,45, а количество карбоната натрия определяют из расчета получения массового соотношения SiO₂/(CaO+Na₂O) в шихте, равного 1,45÷1,65.

Составление смеси указанных концентратов обеспечивает в процессе плавления смеси и водной грануляции плава необходимое количество флюсующих компонентов благодаря их присутствию в составе концентратов: шихтовка концентратов в таком массовом соотношении (когда массовое соотношение в смеси присутствующих в составе концентратов кремния и кальция в пересчете на их оксиды составляет 2,25÷2,45) обеспечивает значительный перевод бериллия в кислоторастворимые соединения. Добавка к смеси БК и БФФК карбоната натрия в количестве, определяемом массовым соотношением в шихте между кремнием, кальцием и натрием в пересчете на оксиды SiO₂/(CaO+Na₂O), равным 1,45÷1,65, обеспечивает в процессе плавления шихты и водной грануляции плава в совокупности с указанными выше признаками практически полный перевод бериллия в кислоторастворимые соединения. За счет этого при последующем выщелачивании гранулята серной кислотой достигается высокое извлечение бериллия в раствор. При этом обеспечивается расширение сырьевой базы гидрометаллургии путем вовлечения в совместную переработку БК и БФФК с новым соотношением их в шихте при доле БФФК в шихте порядка 72% масс.в пересчете на Be.

Пример использования заявляемой шихты. Заявляемая шихта приготавливается смешением БК и БФФК, количество каждого из которых определяют исходя из получения массового соотношения SiO₂/CaO в смеси, равного 2,25÷2,45. Исходные БК (БФФК) содержат, % масс.: Be - 1,9 (4,1); SiO₂ - 56,0 (24,1); СаО - 0,9 (29,5). К полученным смесям добавляют карбонат натрия для получения соотношения SiO₂/(CaO+Na₂O) (масс.) в шихте, равного 1,45÷1,65. Далее приготовленную шихту плавят в графитовом тигле при 1350°С. Плав гранулируют в холодной воде с температурой 15°С, полученный плав-гранулят высушивают, затем измельчают до крупности - 0,15 мм. Плав-фанулят после измельчения распульповывают в воде при Т:Ж=1:1. Полученную пульпу обрабатывают 93%-ной серной кислотой с расходом кислоты 0,8 мл на 1 г гранулята. Образовавшиеся сульфаты выщелачивают водой при Т:Ж=1:5 (по исходному грануляту) в течение 20 мин при температуре 90÷100°С. Для нейтрализации сернокислотной пульпы со стадии выщелачивания до рН 3,5 используют 8÷10%-ный раствор аммиака. Затем нейтрализованную пульпу фильтруют. Отфильтрованный кек дважды подвергают фильтр-репульпационной отмывке водой (подкисленной серной кислотой до рН 3,0÷3,5) от сульфата бериллия при Т:Ж=1:7 (по исходному грануляту) в течение 15 мин при температуре 85÷90°С. Степень извлечения бериллия из сульфатизированного гранулята в раствор определяют по остаточному содержанию бериллия в кеке. Анализ показателей, достигаемых при использовании заявляемой шихты, показывает, что она обеспечивает возможность извлечения бериллия в раствор на 98,1÷99,0% масс. (таблица, примеры 2, 3, 6 и 7). Представленные в примерах 2, 3, 6 и 7 (таблица) шихты содержат смеси БК с БФФК с массовым соотношением SiO₂/CaO=2,25÷2,45 [после добавки к данным смесям соды массовое соотношение SiO₂/(CaO+Na₂O) в получаемых шихтах составляет 1,45÷1,65]. Таким образом, заявляемая шихта позволяет вовлекать в совместную переработку БФФК с БК с соотношением указанных концентратов в их смеси 1,12÷1,27 (масс). Данное соотношение БК и БФФК в их смеси обеспечивает долю БФФК в указанной смеси порядка 72% масс. бериллия, что позволяет расширить сырьевую базу гидрометаллургии бериллия. Увеличение массового соотношения SiO₂/(CaO+Na₂O) в шихте БК, БФФК и соды выше 1,65 (за счет сокращения расхода соды) ведет к снижению извлечения бериллия до 95,4÷95,5% масс.(таблица, примеры 4 и 8).

Сокращение массового соотношения SiO₂/(CaO+Na₂O) в шихте БК, БФФК и соды ниже 1,45 (таблица, примеры 1 и 5) (за счет повышения расхода соды) не обеспечивает дополнительного повышения степени извлечения бериллия, которое составляет в примерах 1 и 5 (таблица) 98,1% масс.

В таблице для сравнения с заявляемой шихтой приведены результаты переработки смеси БК и БФФК в шихте-прототипе (пример 9), позволяющей достаточно полно извлекать бериллий (на 98% масс.), но ограничивающей сырьевую базу гидрометаллургии бериллия исходной шихтой из БФФК и БК с долей БФФК ~87% масс. в пересчете на Be.

Таким образом, заявляемая шихта обеспечивает эффективное извлечение бериллия из смеси БК и БФФК в раствор на 98,1÷99,0% масс. По сравнению с шихтой-прототипом и шихтой-аналогом (для которых соотношение БФФК и БК в их сырьевой смеси характеризуется долей БФФК соответственно ~50% масс. и ~87% масс. в пересчете на Be).

Заявляемая шихта обеспечивает расширение сырьевой базы гидрометаллургии бериллия за счет вовлечения в совместную переработку БК и БФФК при новом соотношении указанных концентратов в их смеси (при доле БФФК в смеси порядка 72% масс. в пересчете на Be). Заявляемая шихта позволяет применять машинный расчет проплавляемой смеси бериллиевых концентратов и кальцинированной соды.

Шихта для получения сульфата бериллия из смеси, содержащей берилловый концентрат БК, бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат БФФК с содержанием доли БФФК, равной 72% в пересчете на бериллий, и карбонат натрия, при этом отношение в смешанном концентрате БФФК/БК составляет 1,12÷1,27, отличающаяся тем, что количество каждого из концентратов определяют исходя из получаемого массового соотношения SiO₂/CaO в смеси, равного 2,25÷2,45, а количество карбоната натрия определяют из расчета получаемого массового отношения SiO₂/(CaO+Na₂O) в шихте, равного 1,45÷1,65.

Настоящее изобретение относится к способам получения коллоидных частиц оксида металла (варианты), в частности диоксида кремния, а также к самим коллоидным частицам.

Способ комплексной переработки природных рассолов хлоридного кальциево-магниевого типа // 2543214

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ комплексной переработки природных рассолов хлоридного кальциево-магниевого типа включает получение кристаллогидрата хлорида кальция с примесью хлорида магния и обогащение рассола по литию с дальнейшей переработкой литиевого концентрата на соединения лития.

Слоистый гидроксид со структурой гидроталькита, содержащий никель в степени окисления +3, и способ его получения // 2540402

Группа изобретений относится к слоистому двойному гидроксиду со структурой гидроталькита и способу его получения. Слоистый двойной гидрокисд описывается общей формулой Mg(1-x)Al3+ (x-y)Ni3+ y(OH)2(Ann-)x/n·mH2O, где в качестве трехзарядных катионов металла выступают одновременно катионы алюминия и никеля, y принимает значения от 0,0025 до 0,0625, x=0,25.

Способ извлечения молибдена и церия из отработанных железооксидных катализаторов дегидрирования олефиновых и алкилароматических углеводородов // 2504594

Настоящее изобретение относится к способам комплексной переработки отработанных катализаторов. Заявлен способ, в котором извлечение молибдена и церия проводят в две стадии, на первой стадии проводят извлечение соединения молибдена, после чего проводят стадию извлечения соединения церия.

Применение полиолов в качестве реагентов для контроля образования отложений в способах горнорудного производства // 2481269

Изобретение относится к технологии получения технологических солевых растворов горнорудного производства, в частности к повышению стабильности этих растворов. .

Способ получения сложных оксидных соединений редкоземельных металлов // 2430884

Изобретение относится к области получения сложных оксидных материалов, в частности к получению сложных оксидных соединений редкоземельных металлов (РЗМ), и может быть использовано при производстве высокотемпературных электропроводящих керамических изделий (например, электродов и других частей электропроводящих устройств, работающих в высокотемпературных и/или окислительных средах), элементов тонкой технологической керамики, катализаторов для различных применений и др.

Способ программно-регулируемого поддержания пластового давления в нефтедобыче // 2351748

Способ разделения минеральной оксидной смеси на индивидуальные компоненты // 2324746

Изобретение относится к области химической и гидрометаллургической технологии и может быть использовано для разложения силикатных руд и утилизации шлаков металлургической и угольной промышленности.

Фильтрующее устройство и внутренняя емкость для фильтрующего устройства // 2318729

Изобретение относится к фильтру со смесительным устройством, у которого доля смешивания при изменении всего объемного потока остается в значительной степени постоянной.

Способ извлечения бериллия из берилловых концентратов // 2313489

Изобретение относится к металлургии бериллия, в частности к переработке берилловых концентратов с получением раствора сульфата бериллия. .

Способ получения катионзамещенного трикальцийфосфата // 2607743

Изобретение относится к химической и медицинской отраслям промышленности и может быть использовано в производстве исходного биосовместимого материала, пригодного для изготовления плотной и пористой керамики, применяющейся в качестве скэффолдов в инженерии костной ткани, мишеней для создания покрытий на металлических имплантатах в хирургии и стоматологии и в других областях медицины. Описан способ получения катионзамещенного трикальцийфосфата путем осаждения средних фосфатов кальция, образующихся при сливании и постоянном перемешивании водных растворов нитрата кальция и двухзамещенного фосфата аммония, взятых в мольном соотношении 3:2, при pH 7,0, с последующим фильтрованием образовавшегося осадка и его термической обработкой при температурах 700-1300°C. При этом к реакционной смеси добавляют рассчитанное количество растворов солей нитратов, или ацетатов, или хлоридов следующих элементов: железа, цинка, меди, натрия, калия, стронция, бария, висмута, кремния, при следующем соотношении реагентов, мол.%: нитрат кальция - 40-59,9, двухзамещенный фосфат аммония - 40, соль - 0,1-20. Образующиеся после термической обработки порошки характеризуются однородным фазовым составом, соответствующим структуре витлокита, высокодисперсным состоянием с размером частиц от 20 нм до 2 мкм и антимикробной активностью. 1 табл., 4 пр.

Способ получения кристаллов дифторида европия (ii) euf2 // 2627394

Изобретение относится к технологии получения новых многофункциональных фторидных материалов для фотоники и ионики твердого тела, оптического материаловедения, магнитооптики, систем оптической записи информации. Способ получения кристаллов дифторида европия (II) EuF2 осуществляют в две стадии, на первой из которых предварительно плавят EuF3 и для удаления примеси кислорода фторируют его расплав, после охлаждения расплава фторированный EuF3 перемалывают и смешивают с предварительно приготовленным кристаллическим порошком кремния (Si) для получения шихты нужного состава в соответствии с уравнением . На второй стадии полученную шихту плавят, гомогенизируют и кристаллизуют расплав шихты методом направленной кристаллизации с использованием фторсодержащей атмосферы, получая монокристаллические були дифторида европия EuF2. В качестве метода направленной кристаллизации используют, например, способ Бриджмена-Стокбаргера. Фторсодержащую атмосферу в процессе кристаллизации создают разложением гидрофторидов аммония или щелочноземельных элементов. На первой стадии порошок кремния может быть введен непосредственно в расплав EuF3 с помощью дозатора, обеспечивающего соблюдение заданного соотношения между EuF3 и кремнием. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 пр.

Способ получения нанодисперсных оксидов металлов // 2633582

Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения нанодисперсных оксидов металлов включает формирование реакционной смеси путем внесения нитратов металлов и карбамида в водную среду в стехиометрическом соотношении. На реакционную среду воздействуют микроволновым излучением. Реакционную смесь формируют непосредственно в реакционном объеме при следующем соотношении компонентов, мас. %: смесь нитрата и карбамида 10-20, вода - остальное. Воздействие микроволновым излучением осуществляют при открытом доступе к реакционной среде в реакционном объеме. Промежуточный продукт реакций подвергают сушке при температуре не менее 200°С. Высушенный продукт измельчают до размеров частиц не более 20 нм. В ходе измельчения высушенного продукта параллельно осуществляют гидрофобизационную обработку гидрофобизирующей смесью, состоящей из силанов и силиконовых олигомеров, взятых в соотношении, мас. %: силан 17-33, силиконовый олигомер 67-83. Изобретение позволяет обеспечить полную конверсию нитратов металлов в оксиды, обладающие пролонгированной устойчивостью к агломерации, повысить выход продуктов, исключить наличие следов исходных компонентов в продуктах. 3 з.п. ф-лы, 6 табл., 8 пр.