способ хлороаммонийного обезжелезивания минерального сырья

Формула изобретения

Способ хлороаммонийного обезжелезивания минерального сырья, включающий смешивание сырья с аммонийной солью и нагрев, отличающийся тем, что в качестве аммонийной соли используют хлорид аммония, который смешивают с сырьем в пропорциях 100-120% от стехиометрического количества, необходимого для взаимодействия с оксидом железа, полученную шихту нагревают до температуры 320-350°С и выдерживают при этой температуре для отделения летучего трихлорида железа.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо удалить основную балластную примесь - оксид железа (III).

Известен способ растворения и выщелачивания оксидов различных металлов путем взаимодействия их с соляной кислотой при кипячении. Недостатком этого метода является неудобство обращения с соляной кислотой вследствие повышенного давления паров хлороводорода над раствором и ее высокой химической агрессивности [Ахметов Т.Г., Порфирьева Р.Т., Гайсин Л.Г., Хацринов А.И. «Химическая технология неорганических веществ». В 2 кн. Кн. 2, М.: «Высшая школа», 2002. с.427].

Известен способ удаления основной балластной примеси - оксида кремния, с помощью фторида аммония. Способ включает смешение предварительно диспергированного продукта с твердым фторид-бифторидом аммония и последующую прокалку гомогенизированной смеси в интервале температур 100-500°С. При охлаждении газовой фазы выделяется твердый продукт - десублимат, представляющий собою смесь кремнефторида и фторид-бифторида аммония. Десублимат является сырьем для получения фтористых соединений, в том числе и для получения фторид-бифторида аммония, который может быть подвергнут рециркуляции [RU 2226500].

Известен способ обработки никелевых руд [АС №50401 от 31.01.1937, по заявке №178520 от 18.10.1937], выбранный в качестве прототипа. Способ заключается в обработке никелевой руды аммонийными солями при температуре не выше возгонки аммонийных солей с последующим выщелачиванием ценного компонента. Недостатком способа-прототипа является необходимость выщелачивания ценного компонента, т.е. введение в технологический процесс стадии, требующей использования воды и соответствующего оборудования, связанного с перекачиванием жидкости и фильтрацией.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка нового технологического способа обезжелезивания руд с помощью хлорида аммония без использования водных методов последующей переработки.

Поставленная задача достигается тем, что смешивают предварительно измельченное минеральное сырье с хлоридом аммония и выдерживают при температуре 320-350°С. Количество используемого хлорида аммония составляет 100-120% от стехиометрического. Реакция идет согласно следующей формуле:

Fe₂O ₃+6NH₄Cl=2FeCl₃ +6NН₃+3H₂O

В результате реакции получается хлорид железа и выделяется газообразный аммиак и вода. Из аммиака и воды при конденсации в жидкостном адсорбере может быть получен NH₄OH.

Преимущество использования хлорида аммония перед фторидом аммония заключается в селективном действии его на оксиды металлов. Хлорид аммония не реагирует с оксидом кремния, который часто составляет основу рудного минерального сырья. В отличие от соляной кислоты хлорид аммония при нормальных условиях является неагрессивным и неядовитым веществом, т.е. не создает повышенных требований к технике безопасности. Хлорид аммония может быть регенерирован и возвращен в процесс. При действии аммиака, ранее конденсированного из отходящих газов, на раствор хлорида металла вновь образуется хлорид аммония и гидроксид металла по реакции:

FeCl ₃+3NH₄OH=Fe(ОН)₃ +3NH₄Cl

В общем виде процесс хлороаммонийного обезжелезивания минерального сырья можно представить схемой, приведенной на чертеже.

Пример 1

Минеральное сырье (шлаки медеплавильного производства), содержащее оксид железа в количестве 10 г и хлорид аммония в количестве 24 г, смешивали в фарфоровой посуде и нагревали до температуры 300°С. Выдерживали в течение 0,5 часа. Полученная масса представляла собой шихту, содержащую хорошо растворимое соединение хлорида железа, образованного из оксида железа. Шихту нагревали до температуры 350°С, происходило сублимационное отделение хлорида железа - обезжелезивание сырья. Отделенный таким образом трихлорид железа растворяли в воде, в раствор добавляли аммиачную воду. После осаждения аммиаком из раствора гидроксида железа и отделения фильтрацией оставшийся раствор представляет собой хлорид аммония, который после упаривания вновь можно использовать для разложения новой партии оксида железа. Начальное содержание железа в пересчете на оксид в исходном сырье 56%, в остатке после хлорирования содержание железа не превышало 1%.

Пример 2

Отличается от Примера 1 тем, что реакцию проводят в изохорических условиях (в автоклаве) при температуре 350°С. При этом уменьшается потеря хлорида аммония за счет испарения и десублимации и увеличивается скорость процесса. Начальное содержание железа в пересчете на оксид в исходном сырье 56%, в остатке после хлорирования содержание железа не превышало 1%.

Пример 3

Отличается от Примера 1 тем, что реакцию ведут при недостатке хлорида аммония в количестве 19,5 г, что предотвращает загрязнение трихлорида железа хлоридом аммония, а после окончания реакции смесь нагревают до 350°С. Полученный трихлорид железа возгоняется при температуре выше 303°С и отделяется от нелетучих хлоридов. Начальное содержание железа в пересчете на оксид в исходном сырье 56%, в остатке после хлорирования содержание железа не превышало 1%.

Пример 4

Отличается от Примера 1 тем, что в качестве минерального сырья использовали гематит. Начальное содержание железа в пересчете на оксид в исходном сырье 98%, в остатке после хлорирования содержание железа не превышало 1%.

Пример 5

Отличается от Примера 1 тем, что в качестве минерального сырья использовали шлаки, образовавшиеся в результате сжигания угля. Начальное содержание железа в пересчете на оксид в исходном сырье 12%, в остатке после хлорирования содержание железа не превышало 1%.