способ переработки стронциевого концентрата в карбонат стронция

Формула изобретения

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СТРОНЦИЕВОГО КОНЦЕНТРАТА В КАРБОНАТ СТРОНЦИЯ, включающий выщелачивание концентрата азотной кислотой с получением стронцийсодержащего осадка, перевод солей стронция в раствор путем обработки осадка оборотным водным раствором, отделение нерастворимого остатка и его промывку, высаливание из полученного раствора кристаллов нитрата стронция подачей азотной кислоты, обезвоживание кристаллов, их растворение, осаждение из раствора примесей с последующим получением карбоната стронция, отличающийся тем, что отделению и промывке подвергают крупнодисперсную часть нерастворимого остатка, а высаливание кристаллов нитрата стронция проводят из раствора, содержащего мелкодисперсную часть остатка, причем перед обезвоживанием кристаллы очищают от примесей путем противоточного контактирования с азотной кислотой в восходящем потоке.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что крупнозернистую часть остатка промывают в восходящем потоке.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к методам отделения нитрата стронция от примесей, содержащихся в концентрате стронция, в частности, от кристаллов нитрата бария, и может найти применение в технологии получения карбоната стронция. Метод может быть также использован в технологии редких и цветных металлов и химической технологии.

Известен способ очистки нитрата стронция от бария, основанный на сорбционном методе разделения [2]. Однако этот способ характеризуется значительной сложностью.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является способ очистки кристаллов нитрата стронция от нитрата бария, основанный на литературных данных по растворимости, включающий отстаивание пульпы кристаллов и растворение сгущенного осадка стронция и бария в водном растворе азотной кислоты с концентрацией 170-180 г/л перемешиванием. При такой прямоточной обработке смеси кристаллов преимущественно растворяются кристаллы нитрата стронция. Раствор нитрата стронция направляют на дальнейшую переработку, а оставшийся осадок, содержащий до 20% бария и 10% стронция, откачивается на хвостохранилище [2].

Недостаток известного способа состоит в том, что при его промышленной реализации теряется значительное количество стронцийсодержащего продукта. Это связано с тем, что при дальнейшем растворении смеси оставшихся кристаллов в раствор в большей степени начинает переходить барий, и вследствие этого отношение Ba/Sr начинает превышать допустимое значение 0,1 (при отношении Ba/Sr более 0,1 продукция не соответствует требованиям ГОСТ). Поэтому дальнейшее растворение кристаллов прекращают.

Сущность предлагаемого способа очистки нитрата стронция от примесей бария в технологии получения карбоната стронция растворением в растворе азотной кислоты, отличающийся тем, что растворение ведут в вертикальном потоке с противоточной подачей раствора кислоты снизу и удельном расходе 4,5-5,5 м³ на 1 т кристаллов.

В известном техническом решении очистка нитрата стронция от бария основывается на известных свойствах этих соединений - преимущественно более высокой растворимости кристаллов нитрата стронция по сравнению с кристаллами бария. При непрерывном прямоточном растворении кристаллов перемешиванием по мере насыщения раствора стронцием до вполне определенных концентраций в раствор начинает переходить барий, в связи с чем концентрация его в растворе начинает повышаться до недопустимых значений. При достижении в растворе отношения Ba/Sr 0,1 растворение прекращают, хотя в осадке еще остается достаточно большое количество стронция. Тем не менее, во избежание получения брака по готовой продукции растворение вынуждены прекращать, а оставшийся осадок с содержанием стронция до 10% вынуждены сбрасывать на хвостохранилище. Только лишь принудительное удаление нитрата стронция из насыщенного раствора позволило бы еще дополнительно растворить оставшуюся часть кристаллов нитрата стронция и добиться того, чтобы в растворе отношение концентраций стронция и бария не превысило допустимое значение 0,1. Предложенный способ позволяет решить эту задачу. При его использовании происходит практически полное растворение кристаллов нитрата стронция, а отношение концентраций бария и стронция в растворе не превышает допустимого значения 0,1. В отличие от растворения кристаллов смешением растворение в вертикальном потоке с подачей растворителя снизу, то есть в режиме вытеснения более насыщенного раствора менее насыщенным, создает своего рода затвор, который вытесняет более насыщенный раствор стронция в верхний слой. Тем самым создаются условия для полного завершения процесса растворения стронция. Причем при вполне определенном удельном расходе азотнокислого раствора по высоте вертикального потока создается такой градиент концентраций нитрата стронция в растворе, что к моменту выхода оставшегося нерастворенного осадка из вертикального потока стронций практически полностью растворяется, а барий растворяется лишь частично. Предложенное техническое решение создает условия для почти полного растворения стронция в верхней части потока и не пропускает его в нижнюю часть к месту выгрузки.

Положительный эффект имеет место при определенном удельном расходе раствора азотной кислоты. При расходе растворителя менее 4,5 м³ на 1 т кристаллов его недостаточно для полного завершения растворения кристаллов нитрата стронция. По мере возрастания удельного расхода раствора азотной кислоты до рекомендуемых значений 4,5-5,5 м³ на 1 т кристаллов в конце (нижней части) вертикального потока практически завершается преимущественное растворение кристаллов нитрата стронция. Этого количества раствора достаточно лишь для противоточного растворения стронция и не остается для растворения бария. При удельном расходе растворителя более 5,5 м³ на 1 т кристаллов в раствор начинают переходить кристаллы нитрата бария, в результате чего концентрация его верхнем сливе начинает возрастать и отношение концентраций бария и стронция приближается к 0,1 и превышает это допустимое значение.

На фиг. 1 представлены графические зависимости изменения концентраций нитрата стронция и бария в растворе по высоте вертикального потока, соответствующие различным удельным расходам раствора азотной кислоты: на фиг. 2 представлены в виде графической зависимости результаты экспериментальных исследований процесса очистки кристаллов нитрата стронция от бария.

Из представленных на фиг. 1 графиков видно, что, например, на фиг. 1в при удельном расходе растворителя около 6 м³ на 1 т кристаллов завершилось практически полное растворение кристаллов нитрата стронция (кривая изменения концентрации нитрата стронция сместилась выше места ввода растворителя) и практически на участке вертикального потока между вводом растворителя и местом, где концентрация нитрата стронция равна минимальному значению, создаются условия лишь для интенсивного растворения кристаллов нитрата бария свежим растворителем в связи с чем содержание его в растворе начинает возрастать. В случае дальнейшего увеличения удельного расхода растворителя, например, до полного растворения всех кристаллов, отношение бария и стронция в растворе всегда будет превышать значение 0,1, поскольку в исходном питании кристаллов это отношение всегда превышает 0,1. Для этого и возникает необходимость в очистке кристаллов нитрата стронция от бария.

Из данных фиг. 2 видно, что при рекомендуемом удельном расходе 4,5-5,5 м³ на 1 т кристаллов потери стронция с выводящимся из нижней части вертикального потока осадком являются минимальными, а отношение Ba/Sr при этом не превышает допустимое значение 0,1. По мере превышения удельного расхода 5,5 м³ на 1 т кристаллов соотношение Ba/Sr начинает возрастать до 0,1 и более.

Способ осуществляют следующим образом. В технологии получения карбоната стронция после смешения стронцийсодержащего раствора с раствором азотной кислоты образуются кристаллы нитрата стронция и бария. Получающуюся пульпу кристаллов подвергают сгущению, и сгущенный осадок подают с определенным расходом в вертикальный поток. Снизу противотоком навстречу осаждающимся кристаллам подают раствор азотной кислоты с удельным расходом 4,5-5,5 м³ на 1 т кристаллов. Верхний слив, представляющий собой раствор, выводят на дальнейшую переработку, а нерастворившийся осадок, содержащий преимущественно кристаллы нитрата бария, периодически разгружают и транспортируют на хвостохранилище.

П р и м е р. В вертикальном потоке, реализуемом в колонном аппарате диаметром 40 мм и высотой 1,5 м, осуществляется очистка кристаллов нитрата стронция от бария путем растворения в растворе азотной кислоты (170-190 г/л) с противоточной ее подачей снизу при удельном расходе 5,0 м³ на 1 т кристаллов. Предлагаемый способ реализуется в аппарате, выполненном из органического стекла. Раствор азотной кислоты поступает в колонный аппарат через патрубок, находящийся на расстоянии 0,2 м от нижней отстойной части колонного аппарата. Предварительно сгущенные кристаллы нитрата стронция и бария с определенной производительностью загружаются через воронку в верхнюю часть колонного аппарата, а снизу с определенным расходом подают раствор азотной кислоты с концентрацией 174 г/л. В верхней части колонного аппарата выполнен переливной карман для выхода верхнего слива. Процесс проводят таким образом, чтобы в верхней части аппарата поддерживалась четкая граница раздела фаз и не происходило уноса тонкодисперсных кристаллов. При организации процесса растворения контролируются расходы твердой и жидкой фаз, анализируется содержание стронция и бария в жидкой и твердой фазах исходного питания верхнего и нижнего сливов.

Результаты испытаний при различных удельных расходах азотнокислого раствора представлены в таблице.

Из данных таблицы следует, что при удельной производительности по исходному твердому продукту 25 т/м² сутки (в пересчете на сухие кристаллы) и удельном расходе водного раствора азотной кислоты до 4,5-5,5 м³/т кристаллов удается снизить содержание стронция в отвальных кристаллах по сравнению с исходными с 26 до 0,6% и одновременно получить верхний слив (поступающий на дальнейшую переработку), в котором отношение Ba/Sr не превышает 0,1. При этом в нижней части вертикального потока существенно повышается содержание бария, что при промышленной реализации способа позволит получить концентрат бария. Одновременно со снижением содержания стронция в твердом продукте уменьшается количество стронция в жидкой фазе нижнего продукта.

При очистке кристаллов нитрата стронция при тех же удельных расходах раствора азотной кислоты, выполненной в соответствии с известным способом, при отношении в верхнем сливе 0,095 содержание Sr в твердом составляет 10,3% , а количество стронция в жидкой фазе сгущенного осадка равно 70-80 г/л. Сопоставительная оценка способов убеждает в преимуществах предложенного способа.