способ очистки бадделеитового концентрата

Формула изобретения

Способ очистки бадделеитового концентрата, включающий его обработку серной кислотой при нагревании с получением твердого продукта сульфатизации, обработку продукта сульфатизации водой с образованием пульпы и отделение бадделеита, отличающийся тем, что перед сернокислотной обработкой концентрат измельчают до крупности менее 0,044 мм, продукт сульфатизации предварительно обрабатывают 20-60%-ной серной кислотой при температуре 80-150^oС, а после отделения бадделеит обрабатывают раствором соды концентрацией 0,5-2,0 мас. % с выделением очищенного бадделеита фильтрацией.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии очистки бадделеитового концентрата, в частности к получению очищенных от примесей тонкодисперсных циркониевых порошков.

Известен способ очистки бадделеитового концентрата (см. Коленкова М.А., Шумейко В.Н., Рыбачук Н.Т. и др. Получение двуокиси циркония из бадделеитового концентрата // Известия ВУЗов, Цветная металлургия. -1970. - 6.-С. 87-90.), включающий измельчение немагнитной фракции бадделеитового концентрата до крупности менее 0,048 мм, прокаливание ее при температуре 770^oC в течение 1 часа, охлаждение, обработку 15%-ным раствором соляной кислоты при 85-87^oС и Т:Ж=1:3 в течение 1 часа и последующие промывки репульпацией.

Недостатком способа является неполная очистка от фосфора, кремния и радиоактивных примесей, а также относительная сложность способа и его повышенная энергоемкость.

Известен также способ очистки бадделеитового концентрата (см. патент России 2139250, МПК⁶ С 01 G 25/02, 1999), включающий обработку концентрата 60-96%-ной серной кислотой при массовом соотношении концентрата и кислоты 1: 0,2-1 и температуре 130-250^oС с получением твердого продукта сульфатизации, образование пульпы путем обработки твердого продукта сульфатизации водой или водным раствором нейтрализующего реагента, гравитационное выделение очищенного бадделеита и его сушку.

Недостатком способа является невысокая очистка от фосфора и кремния, а также железа.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения качества бадделеитового концентрата при получении тонкоизмельченных циркониевых порошков за счет снижения содержания в них фосфора, кремния и железа.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе очистки бадделеитового концентрата, включающем его обработку серной кислотой при нагревании с получением твердого продукта сульфатизации, обработку продукта сульфатизации водой с образованием пульпы и отделение бадделеита, согласно изобретению перед сернокислотной обработкой концентрат измельчают до крупности менее 0,044 мм, продукт сульфатизации предварительно обрабатывают 20-60%-ной серной кислотой при температуре 80-150^oС, а после отделения бадделеит обрабатывают раствором соды концентрацией 0,5-2,0 мас.% с выделением очищенного бадделеита фильтрацией.

Измельчение концентрата перед сернокислотной обработкой до крупности менее 0,044 мм обусловлено необходимостью более полного раскрытия зерен и снижения содержания примесных компонентов в продукте.

Дополнительная кислотная обработка продукта сульфатизации при температуре 80-150^oС и пониженной (20-60%-ной) концентрации серной кислоты необходима главным образом для очистки от железа, попавшего при размоле, а также для доразложения некоторых примесных минералов, например форстерита, карбонатита, перовскита. Выбор температуры обработки и концентрации кислоты обусловлен требованием повышенной активности кислоты по отношению к элементарному железу при достаточной активности в отношении указанных минералов. При температуре менее 80^oС и концентрации кислоты менее 20% падает эффективность кислотной обработки, а при температуре более 150^oC концентрация кислоты становится выше оптимальной вследствие отгонки воды, что также ведет к снижению эффективности обработки.

Первоначальная обработка водой продукта сульфатизации и нейтрализация отделенного бадделеита раствором соды обусловлены тем, что некоторые формы кремния (аморфного кремнезема или кремнекислоты) удаляются в слабокислой среде, а некоторые - в щелочной среде. При этом происходит более полная очистка от кремния.

Концентрация раствора соды 0,5-2,0 мас.% выбрана исходя из соображений дополнительной очистки от фосфора. В таких условиях фосфаты, например фосфаты циркония, титана, ниобия, гидратируются и образуют стойкую суспензию, вследствие чего могут быть отделены от бадделеитового концентрата. При концентрации менее 0,5 мас.% происходит недостаточно полное отделение фосфатов, а при концентрации более 2,0 мас.% затруднено образование суспензии. Суспензия может образовываться при водной промывке, когда снизится концентрация нейтрализующего агента, однако это приведет к непроизводительному расходу реагента.

Выделение очищенного бадделеита фильтрацией обусловлено крупностью получаемого продукта, что не позволяет эффективно обезвоживать получаемый продукт, например гравитационной сепарацией.

Сущность заявляемого способа может быть пояснена следующими Примерами.

Пример 1. 100 г бадделеитового концентрата размалывают до крупности менее 0,044 мм (содержание примесей после размола, мас. %: Fе₂О₃-0,8; SiO₂-0,72; MgO-0,19; TiO₂-0,14; CaO-0,4; Р₂O₅-0,2; Тh_экв-0,218) и обрабатывают 25 г 96%-ной серной кислоты при температуре 200^oС в течение 1 часа. Полученный твердый продукт сульфатизации обрабатывают 20%-ной серной кислотой при температуре 80^oC и перемешивают в течение 2-х часов. Образовавшуюся массу распульповывают в 300 мл воды. После отстаивания пульпы в течение 10 мин бадделеит отделяют и дважды отмывают от кислоты и взвесей водой. Затем бадделеит обрабатывают 300 мл раствора соды с концентрацией 0,5 мас.%, имеющего температуру 80^oС, и после 15 мин отстаивания дважды отмывают водой. Очищенный бадделеит выделяют на вакуумном фильтре и сушат. Получают 96,0 г сухого продукта, содержащего примеси в количестве, мас. %: F₂О₃-0,037; SiO₂-0,28; P₂O₅-0,015; MgO-<0,03; TiO₂-<0,1; СаО-<0,03; Тh_экв-0,04.

Взвесь после водной и содовой обработки также отфильтровывают и анализируют. Осадок водной репульпации весом 0,6 г содержит, мас.%: P₂O₅-1,0; Fе₂О₃-0,1; SiO₂-0,9. Осадок содовой репульпации весом 2,3 г содержит, мас.%: Р₂O₅-0,5; Fе₂О₃ -0,1; SiO₂-l,0.

Пример 2. 100 г бадделеитового концентрата обрабатывают аналогично Примеру 1. В полученный твердый продукт сульфатизации добавляют 15 мл воды в расчете на образование 50-60%-ной кислоты при температуре 150^oС и перемешивают в течение 1 часа. Далее процесс аналогичен Примеру 1. Получают 96,2 г сухого продукта, содержащего примеси в количестве, мас.%: Fe₂O₃-0,032; SiO₂-0,36; P₂O₅-0,02; MgO-<0,03; TiO₂-<0,1; CaO-<0,03; Тh_экв-0,04.

Осадок водной репульпации весом 0,4 г содержит, мас.%: Р₂O₅->1; Fе₂О₃-0,1; SiO₂-1. Осадок содовой репульпации весом 1,9 г содержит, мас.%: ₂O₅-0,7; Fe₂O₃-0,l;SiO₂-l.

Пример 3. 100г бадделеитового концентрата обрабатывают аналогично Примеру 2, за исключением того, что после отделения бадделеит обрабатывают 300 мл раствора соды с концентрацией 2 мас.%, имеющего температуру 60"С. Получают 97,1 г сухого продукта, содержащего примеси в количестве, мас.%: Fе₂O₃ - 0,03; SiO₂-0,38; P₂O₅-0,005; MgO-<0,03; TiO₂-<0,1;CaO- <0,03; Th_экв.-0,04.

Осадок водной репульпации весом 0,39 г содержит, мас.%: P₂O₅- 1,1; Fе₂O₃-0,1; SiO₂-0,95. Осадок содовой репульпации весом 1,64 г содержит, мас%: P₂O₅-0,7; Fe₂O₃,-0,1; SiO₂-l,0.

Таким образом, из приведенных Примеров следует, что предлагаемый способ позволяет повысить степень очистки бадделеитового концентрата от примесей фосфора, кремния и железа. Очистка от фосфора и кремния особенно наглядно видна по их содержанию в отделяемых взвесях.