способ очистки бадделеитового концентрата

Формула изобретения

1. Способ очистки бадделеитового концентрата, включающий его обработку кислотой при нагревании, образование пульпы и гравитационное выделение очищенного бадделеита, отличающийся тем, что обработку концентрата ведут серной кислотой с концентрацией не менее 60% при массовом соотношении концентрата и кислоты 1 : 0,2-1 и температуре 130-250^oC с получением твердого продукта сульфатизации, а пульпу образуют путем обработки твердого продукта сульфатизации или водным раствором нейтрализующего реагента.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве нейтрализующего реагента используют аммиак или карбонат натрия, калия, аммония в количестве, обеспечивающем конечное значение рН пульпы 4-9.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к очистке бадделеитового концентрата от примесей, в том числе от примесей радиоактивных элементов.

Известен способ очистки бадделеитового концентрата (см. М.А.Коленкова, В. Н. Шуменко, М.Н.Дорохина, Н.А. Сафуанова. Новое отечественное циркониевое сырье и способы его переработки. ЦНИИ экономики и информации цветной металлургии.- Вып.2. - М., 1980. - 48 с.), путем обработки концентрата 10-15% соляной кислотой при нагревании в течение 1-2 часов. Способ позволяет очистить бадделеитовый концентрат от примесей Ca, Mg, Fe, Si и P.

Недостатком способа является невозможность очистки от радиоактивных примесей урана и тория, входящих в структуру примесных минералов: пирохлора, циркелита, гатиеттолита, не разлагающихся разбавленными минеральными кислотами, кроме плавиковой.

Известен способ очистки бадделеитового концентрата (см. патент Франции N 1557187, МПК C 01 G 25/02, 1969), включающий двухстадийную кислотную обработку концентрата, сначала концентрированной соляной кислотой с добавками фторида, нитрата и сульфата аммония при температуре 80 - 90^oC в течение 1,5 часов, затем через 2-2,5 часа концентрированной соляной кислотой без нагревания в течение 0,5 часа, трехкратную промывку водой и сушку.

Недостатком способа является невысокое качество очистки, так как в предложенных условиях обработки примесные минералы: пирохлор, уран - пирохлор, ильменит, рутил и псевдобрукит не могут быть разложены. Поэтому полной очистки от примесей U, Th, Ti, Fe не происходит. Кроме того, способ связан со значительным расходом реагентов, их высокой коррозионной активностью и сложностью их последующей утилизации.

Известен также способ очистки бадделеитового концентрата, (см. патент ФРГ N 2051299, МПК C 01 G 25/02, 1973), включающий обработку концентрата соляной кислотой, содержащей сульфат-, нитрат- и фторид - ионы, при нагревании, добавление к обработанному концентрату 0,1-2,0% коллоидальной суспензии гидроокиси циркония, перемешивание при 60-100^oC в течение 2-10 часов, выделение из пульпы бадделеита путем многократного отстаивания и декантации и сушку. В итоге получают очищенный бадделеит с содержанием 99,3% ZrO₂ и радиоактивных примесей 0,2% в пересчете на Th_экв..

Недостатками способа являются недостаточная очистка от радиоактивных примесей, сложность процесса и значительный расход реагентов.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения степени очистки бадделеитового концентрата, а также на упрощение процесса, уменьшение расхода реагентов и их ассортимента.

Решение поставленной задачи достигается тем, что в способе очистки бадделеитового концентрата, включающем его обработку кислотой при нагревании, образование пульпы и гравитационное выделение очищенного бадделеита, согласно изобретению обработку концентрата ведут серной кислотой с концентрацией не менее 60% при массовом соотношении концентрата и кислоты 1: 0,2 - 1 и температуре 130 - 250^oC с получением твердого продукта сульфатизации, а пульпу образуют путем обработки твердого продукта сульфатизации водой или водным раствором нейтрализующего реагента.

Поставленная задача решается также тем, что в качестве нейтрализующего реагента используют аммиак или карбонат натрия, калия, аммония в количестве, обеспечивающем конечное значение pH пульпы 4-9.

Выбор концентрации серной кислоты обусловлен тем, что при концентрации менее 60% снижается эффективность очистки и увеличивается ее коррозионная активность.

Количество серной кислоты и температуру обработки выбирают в зависимости от содержания примесей: чем больше бадделеитовый концентрат содержит примесей, тем больше расход кислоты и выше температура обработки.

При соотношении бадделеитового концентрата и кислоты менее 1:0,2 кислота не полностью смачивает концентрат, что снижает степень очистки, а соотношение более 1:1 нецелесообразно по технологическим соображениям.

При температуре ниже 130^oC снижается эффективность очистки, в связи с неполнотой вскрытия примесных минералов, а при температуре выше 250^oC начинается разложение бадделеитового концентрата, что приводит к его потерям.

Граничные значения pH 4-9 выбирают исходя из того, чтобы выделить в осадок основную часть примесей в зависимости от их состава. При pH меньше 4 основная часть примесей останется в растворе, увеличение pH больше 9 не имеет смысла, так как все основные примеси уже осаждены.

Сущность заявляемого способа может быть пояснена следующими примерами.

Пример 1. 10 г бадделеитового концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₂ - 97,8; Fe₂O₃ - 0,46; SiO₂ - 0,6; MgO - 0,18; CaO - 0,15; P₂O₅ - 0,02; Th_экв. - 0,36, увлажняют 0,6 мл воды и обрабатывают 1,0 г 96% H₂O₄ (массовое соотношение концентрата и кислоты 1:0,2) при температуре 130^oC в течение 1 часа. Полученный твердый продукт сульфатизации распульповывают водой при Т:Ж = 1:5 в течение 0,5 часа. Очищенный бадделеит выделяют из пульпы отмучиванием и сушат. Получают 9,76 г сухого концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₂ - 98,5; Fe₂O₃ - 0,26; SiO₂ - 0,12; MgO - 0,05; CaO - 0,10; Th_экв. - 0,08.

Пример 2. 10 г бадделеитового концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₂ - 95,4; Fe₂O₃ - 0,4; SiO₂ - 0,8; MgO - 0,6; Al₂O₃ - 0,1; TiO₂ - 0,6; CaO - 0,5; P₂O₅ - 0,4; Th_экв. - 0,49, обрабатывают 4,0 г 60% H₂SO₄ (массовое соотношение концентрата и кислоты 1:0,4) при температуре 200^oC в течение 1,5 часов. Полученный твердый продукт сульфатизации распульповывают аммиачной водой до pH 7 при Т:Ж= 1:5 в течение 0,5 часа. Очищенный бадделеит выделяют из пульпы отмучиванием и сушат. Получают 9,6 г сухого концентрата, содержащего, мас. %: ZrO₂ - 99,3; Fe₂O₃ - 0,11; SiO₂ - 0,21; MgO - 0,05; Al₂O₃ - 0,01; TiO₂ - 0,3; CaO - 0,05; P₂O₅ - 0,04; Th_экв. - 0,064.

Пример 3. 10 г бадделеитового концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₂ - 79,9; Fe₂O₃ - 1,5; SiO₂ - 1,9; MgO - 0,4; Al₂O₃ - 0,2; TiO₂ - 3,0; CaO - 0,5; P₂O₅ - 0,4; Th_экв. - 4,6; Ta₂O₅ - 1,0; Nb₂O₅ - 3,0 обрабатывают 10 г 93% H₂SO₄ (массовое соотношение концентрата и кислоты 1:1) при температуре 250^oC в течение 1 часа. Полученный твердый продукт сульфатизации обрабатывают 10% раствором соды до pH 4 и распульповывают при Т: Ж = 1:5 в течение 1 часа. Очищенный бадделеит выделяют из пульпы отмучиванием и сушат. Получают 8,15 г сухого концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₂ - 97,2; Fe₂O₃ - 0,3; SiO₂ - 1,1; MgO - 0,2; Al₂O₃ - 0,04; TiO₂ - 0,3; CaO - 0,1; P₂O₅ - 0,04; Th_экв. - 0,137. Гидратный осадок из оставшейся пульпы отфильтровывают и прокаливают. Прокаленный осадок весом 2,7 г содержит, мас.%: Ta₂O₅ - 8,6; Nb₂O₅ - 25,4; TiO₂ - 20,4; ZrO₂ - 0,5.

Пример 4. 10 г бадделеитового концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₂ - 79,9; Fe₂O₃ - 1,5; SiO₂ - 1,9; MgO - 0,4; Al₂O₃ - 0,2; TiO₂ - 3,0; CaO - 0,5; P₂O₅ - 0,4; Th_экв. - 4,6; Ta₂O₅ - 1,0; Nb₂O₅ - 3,0 обрабатывают 10 г 93% H₂SO₄ (массовое соотношение концентрата и кислоты 1:1) при температуре 250^oC в течение 2 часов. Полученный твердый продукт сульфатизации обрабатывают 5% раствором карбоната аммония до pH 4 и распульповывают при Т:Ж = 1: 5 в течение 1 часа. Очищенный бадделеит выделяют из пульпы отмучиванием и сушат. Получают 8,15 г сухого концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₂ - 98,0; Fe₂O₃ - 0,32; SiO₂ - 1,0; MgO - 0,1; Al₂O₃ - 0,04; TiO₂ - 0,31; CaO - 0,1; P₂O₅ - 0,04; Th_экв. - 0,16. Гидратный осадок из оставшейся пульпы отфильтровывают и прокаливают. Прокаленный осадок весом 3,0 г содержит, мас.%: Ta₂O₅ - 6,6; Nb₂O₅ - 18,2; TiO₂ - 22,4; ZrO₂ - 4,6.

Пример 5. 100 г бадделеитового концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₃ - 96,2; Fe₂O₃ - 0,6; SiO₂ - 0,8; MgO - 0,4; TiO₂ - 0,8; CaO - 0,5; Th_экв. - 0,32, обрабатывают 25 г 93% H₂SO₄ (массовое соотношение концентрата и кислоты 1: 0,25) при температуре 200^oC в течение 2 часов. Полученный твердый продукт сульфатизации распульповывают 5% раствором карбоната калия при pH 9. Очищенный бадделеит выделяют из пульпы отмучиванием и сушат. Получают 97 г сухого концентрата, содержащего, мас.%: ZrO₂ - 99,5; Fe₂O₃ - 0,05; SiO₂ - 0,08; MgO - 0,05; TiO₂ - 0,12; CaO - 0,05; Th_экв. - 0,06.

Таким образом, из приведенных примеров следует, что предлагаемый способ позволяет повысить степень очистки бадделеитового концентрата от примесей, в том числе радиоактивных, а также упростить процесс очистки, уменьшить расход реагентов и их ассортимент. Кроме того, при использовании щелочного нейтрализующего реагента позволяет выделить концентрат Ta - Nb.