способ переработки красного шлама

Формула изобретения

Способ переработки красного шлама глиноземного производства путем его выщелачивания серной кислотой с переводом ценных компонентов в раствор, отличающийся тем, что выщелачивание ведут серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л при температуре не ниже 64^oC.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к комплексной переработке бокситов, а именно к извлечению ценных компонентов из красного шлама глиноземного производства.

Известен способ извлечения скандия сульфатизацией шламов (Борожникова Т. П. , Кочерова Е.К. и др. "Извлечение скандия и лантана сульфатизацией шламов", Изв. ВУЗов. - Цветная металлургия, 1982, с. 111). Способ позволяет извлекать скандий из белитового шлама, который является продуктом содовой обработки алюмокальциевого шлака, полученного в свою очередь пирометаллическим отжигом при 1200-1400^oC из красного шлама. Способ включает сульфатизацию белитового шлама при 200^oC в течение 1 ч концентрированной серной кислотой, взятой с избытком, равным 1,1 - 1,2 по отношению к расчетной стехиометрии, экстрагирование при 50^oC в течение 40 мин при Ж:Т=10 с получением раствора, в котором концентрация серной кислоты равна 2,4 н. При этом достигается извлечение скандия из шлама на 90%.

Недостатки известного способа прежде всего связаны со сложностью и длительностью технологического процесса обработки красного шлама как такового, поскольку красный шлам подвергают отжигу при высоких температурах, затем проводят содовую экстракцию, только после которой осуществляют сульфатизацию концентрированной серной кислотой с целью извлечения ценного компонента - скандия.

Известен способ извлечения скандия из красного шлама глиноземного производства (Патент РФ N 2040587, МКл. C 22 B 59/00, 1995 г.), который включает обработку красного шлама 3-5%-ной соляной кислотой при комнатной температуре и отношении Т: Ж= 1: 5-10, затем последующую обработку 50-55%-ной серной кислотой при 100-1110^oC и отношении Т:Ж=1:6-8. Процент извлечения скандия составляет 90-91%.

Известный способ имеет ряд недостатков. Это прежде всего двухстадийное вскрытие шлама, при этом вторую стадию проводят серной кислотой высокой концентрации, которая составляет 50-55% или 706-794 г/л. Кроме того, на первой стадии используют нетехнологичную соляную кислоту.

Необходимо отметить, что отвальный красный шлам в качестве ценного компонента наряду со скандием содержит и иттрий, извлечение которого также имеет большое народно-хозяйственное значение.

Таким образом, перед авторами стояла задача разработать способ переработки красного шлама, обеспечивающий одновременное извлечение скандия и иттрия, при этом желательно исключение использования соляной кислоты и сокращение количества хотя бы некоторых сопутствующих элементов, переводимых в раствор одновременно со скандием и иттрием.

Поставленная задача решена в способе переработки красного шлама глиноземного производства путем выщелачивания серной кислотой с переводом ценных компонентов в раствор, в котором выщелачивание проводят серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л при температуре не ниже 64^oC.

В настоящее время из патентной и научно-технической информации не известен способ переработки красного шлама в одну стадию выщелачиванием серной кислотой с концентрацией в заявляемых пределах при температуре не ниже 64^oC с одновременным извлечением скандия и иттрия.

Предлагаемый способ может быть осуществлен следующим образом. Отвальный красный шлам, содержащий оксиды железа, алюминия, кальция, натрия, титана, скандия, иттрия, обрабатывают серной кислотой с концентрацией 74 - 100 г/л в течение 1,5 - 2 часов при перемешивании и температуре не ниже 64^oC. После этого пульпу фильтруют или отстаивают в течение 1 - 1,5 часов и декантируют. Общее извлечение скандия и иттрия в раствор составляет 30,2 - 86,9% и 75 -100% соответственно. Далее из полученного раствора скандий и иттрий могут быть извлечены известными способами. Процентное содержание сопутствующих элементов в растворе находится на уровне, не затрудняющем последующую переработку раствора для получения скандия и иттрия.

Достаточно высокий процент извлечения скандия и иттрия в раствор при незначительном переходе в него сопутствующих элементов возможен только при проведении процесса в заявленных пределах значений параметров, при выходе за заявленные пределы указанный результат не достигается. При низких значениях температуры и исходной концентрации серной кислоты наблюдается очень низкий процент извлечения в раствор ценных компонентов (табл., примеры 1, 2). Повышение концентрации серной кислоты при низкой температуре приводит к загипсованию пульпы, пульпа превращается в густое, вязкое "тесто" (табл., пример 3), что затрудняет проведение процесса в промышленных условиях. Дальнейшее увеличение исходной концентрации серной кислоты выше заявленного предела при одновременном повышении температуры проведения процесса также вызывает загипсование пульпы (табл. , пример 7) или приводит к тому, что значительное количество сопутствующих элементов переходит в раствор (табл., пример 8 и 9).

Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 30 г сухого отвального шлама, содержащего, мас. %: Fe₂O₃ - 44,7; Al₂O₃ - 15,0; CaO - 11,2; Na₂O - 3,4; SiO₂ - 7,2; SO₃ - 5,7; TiO₂ - 4,28; Y - 0,03; Sc -0,009; остальное - до 100, обрабатывают 136 мл раствора серной кислоты с концентрацией 74 г/л в течение 2 ч при температуре 94^oC и перемешивании мешалкой. Полученную пульпу фильтруют. Получают раствор, в который переходит (% от исходного): Fe₂O₃- 1,4; Al₂O₃ - 45,6; Y - 75; Sc - 50.

Остальные примеры конкретного исполнения предлагаемого способа приведены в таблице (примеры 4-6).

Таким образом, предлагаемый способ позволяет достичь достаточно высокого одновременного извлечения из шлама скандия и иттрия. При этом значительно уменьшается количество железа, переводимого в обогащенный ценными компонентами раствор, что облегчает его дальнейшую переработку. Полученный после отделения раствора осадок, обогащенный железом, может быть использован в металлургической промышленности. Кроме того, в предлагаемом способе полностью исключают использование нетехнологичной соляной кислоты, а используют технологичную в промышленных условиях серную кислоту низкой концентрации (менее 10%).