способ получения кремнефтористоводородной кислоты из рудных концентратов

Формула изобретения

Способ получения кремнефтористоводородной кислоты из рудных концентратов, включающий сернокислотную обработку концентратов в печи сульфатизации и абсорбцию образующегося в процессе сульфатизации газообразного фторида кремния с получением кремнефтористоводородной кислоты, отличающийся тем, что в качестве рудного концентрата используют бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат, а сернокислотную обработку концентрата осуществляют при массовом соотношении 93%-ной серной кислоты и концентрата (1,5÷2,0):1 и температуре 200÷320°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области переработки рудных концентратов и химической технологии соединений кремния и фтора, в частности получению кремнефтористоводородной кислоты.

Известен классический способ получения КФВК с концентрацией до 45%, включающий растворение кремнеземистого песка в плавиковой кислоте (см. Рысс Н.Г. Химия фтора и его неорганических соединений. М:. Госхимиздат, 1965).

Недостатком данного способа является то, что для получения конечного продукта необходимо использовать чистые, а следовательно, дорогие исходные реагенты, что определяет высокую стоимость, полученной по этому способу.

Известен также способ получения фтористого водорода и сульфата бериллия из флюоритового концентрата, содержащего бериллий (патент US №3375060, 1968), согласно которому фтористый водород и сульфата бериллия получают в результате сульфатизации сырья 96%-ной серной кислотой.

Недостатками данного способа являются невозможность получения кондиционной кремнефтористоводородной кислоты и низкое извлечение бериллия из сырья сульфат бериллия (92% масс.).

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является способ получения кремнефтористоводородной кислоты, включающий сернокислотную обработку кремнийфторсодержащих фосфоритов (в общем случае кремнийфторсодержащего рудного сырья) и абсорбцию образующегося при этом газообразного фторида кремния, отходящего из печи сульфатизации, в виде кремнефтористого водорода (Галкин Н.П., Зайцев В.А., Серегин М.Б. Улавливание и переработка фторсодержащих газов. М.: Атомиздат, 1975, с.28-29).

Недостатками данного способа являются неизбежное загрязнение кремнефтористоводородной кислоты фосфорсодержащими соединениями и необходимость ее дорогостоящей очистки от фосфора, а также большое количество отходов, требующих захоронения.

Задачей заявляемого способа получения кремнефтористоводородной кислоты из рудных концентратов является создание безотходного производства кондиционной по требованиям потребителей кремнефтористоводородной кислоты, расширение сырьевой базы данных производств с одновременным глубоким извлечением содержащихся в концентратах бериллия в водорастворимый сульфат бериллия.

Технический результат от использования изобретения заключается в обеспечении глубокого разложения входящих в состав концентратов флюорита, бертрандита и фенакита с образованием сульфатов бериллия и кальция, а также газообразных фтористого водорода и фторида кремния. Образующийся в процессе сульфатизации летучий фторид кремния поступает на абсорбцию и улавливается в виде кремнефтористоводородной кислоты.

Предлагается способ получения кремнефтористоводородной кислоты из рудных концентратов, включающий сернокислотную обработку концентратов в печи сульфатизации и абсорбцию образующегося в процессе сульфатизации газообразного фторида кремния с получением кремнефтористоводородной кислоты, отличающийся тем, что в качестве рудного концентрата используют бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат, а сернокислотную обработку концентрата осуществляют при массовом соотношении 93%-ной серной кислоты и концентрата (1,5÷2,0):1 и температуре 200÷320°С.

Бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат подвергается сернокислотной обработке в печи сульфатизации при массовом соотношении 93%-ной серной кислоты и концентрата (1,5÷2,0):1, температуре 200÷320°С. Образующийся при этом газообразный фторид кремния улавливается из отходящих газов в абсорберах типа «Вентури», а сульфатная масса используется в бериллиевых производствах в качестве исходного сырья для извлечения бериллия с использованием классической сернокислотной технологии.

Указанные массовое соотношение концентрата и 93%-ной серной кислоты (определяется соотношением минералов в концентрате) и температура сульфатизации обеспечивают глубокое разложение входящих в состав концентрата флюорита, бертрандита и фенакита с образованием сульфатов бериллия и кальция, а также газообразных фтористого водорода и фторида кремния (последний образуется в результате взаимодействия фтористого водорода с силикатами бериллия - бертрандитом и фенакитом). Образующийся в процессе сульфатизации летучий фторид кремния поступает на абсорбцию и улавливается в виде кремнефтористоводородной кислоты. Температура сульфатизации ниже 200°С недостаточна для промышленно-приемлемого сернокислотного вскрытия фенакита, а температура сульфатизации выше 320°С ведет к интенсивному разложению серной кислоты с образованием серного ангидрида, который совместно со фтористым водородом взаимодействуют с металлическими частями оборудования, что приводит к их коррозии и, как следствие, выходу из строя. При массовом соотношении кислоты и концентрата менее 1,5:1 не достигается полнота вскрытия концентрата. Если массовое соотношение кислота: концентрат составляет более 2,0:1, наблюдается неоправданный перерасход кислоты, т.к. полнота вскрытия концентрата при этом не увеличивается.

Бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат содержит микроколичества фосфора, поэтому в газовой фазе, выделяющейся в процессе сульфатизации концентрата, соединения фосфора практически отсутствуют и в процессе абсорбции фторида кремния не загрязняют кремнефтористоводородной кислотой.

Выходящая из печи сульфатная масса может использоваться в качестве исходного сырья для производства гидроксида бериллия в рамках классической сернокислотной технологии, предусматривающей перевод водорастворимого сульфата бериллия в раствор в процессе водного выщелачивания просульфатизированного концентрата, последующее отделение раствора сульфата бериллия от нерастворимых гипса и кремнезема, осаждение из сульфатного раствора гидроксида бериллия.

Пример осуществления

Способ реализован в производственных условиях в ходе отработки технологии сернокислотного вскрытия бертрандит-фенакит-флюоритового концентрата по заявляемым режимам (содержание CaF ₂ в концентрате составляет 15÷25% масс.).

В результате промышленной переработки концентрата получена КФВК с извлечением фтора из концентрата в кислоту на 92÷94% масс., отвечающая требованиям потребителей по содержанию основного вещества и примесей с одновременным переводом бериллия в водорастворимый сульфат на 97,5÷98,5% масс. (см таблицу).

Таблица - Показатели процесса сульфатизации концентрата по заявляемому способу.
№ примера	Загрузка концентрата на сульфатизацию, кг		Содержание в КФВК, % масс.				Выход F в КФВК от исх. загрузки с концентратом		Выход Be в сульфат от исх. загрузки с концентратом
	F	Be	H2SiF6	HF	P2О 5	SiO2	кг	% масс.	кг	% масс.
1	250	100	30,1	1,6	0,022	0,04	230,0	92,0	98,0	98,0
2	250	100	32,3	1,8	0,023	0,05	235,0	94,0	97,5	97,5
3	250	100	30,2	1,7	0,024	0,03	232,5	93,0	98,5	98,5