способ очистки бадделеитового концентрата

Классы МПК:C01G25/02 оксиды 
C22B3/10 соляная кислота
C22B3/08 серная кислота
Автор(ы):, , , ,
Патентообладатель(и):Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (RU)
Приоритеты:
подача заявки:
2006-08-25
публикация патента:

Настоящее изобретение относится к способу очистки бадделеитового концентрата, включающему обработку его концентрированной серной кислотой при нагревании с получением твердого продукта сульфатизации, распульпопывание продукта сульфатизации водой, гравитационное выделение очищенного бадделеитового концентрата из пульпы и отделение гидратного осадка, содержащего редкие элементы и примесные компоненты, от сернокислого раствора. Способ отличается тем, что бадделеитовый концентрат подвергают предварительной обработке разбавленной 2-7%-ной серной или соляной кислотой при температуре 40-60°С с переводом части примесных компонентов в раствор и образованием осадка бадделеитового концентрата, который отделяют от сернокислого или солянокислого раствора, промывают водой и подвергают магнитной сепарации с получением предварительно очищенного бадделеитового концентрата. Его обрабатывают концентрированной 93-96%-ной серной кислотой при температуре 180-200°С, причем сернокислый раствор после отделения осадка бадделеитового концентрата нейтрализуют известковым молоком. Технический результат настоящего изобретения заключается в повышении степени очистки бадделеитового концентрата от фосфора, железа и кремния при обеспечении высокой степени очистки от радиоактивных примесей, а также в повышении концентрации тантала и ниобия и снижении содержания примесей в получаемом редкометалльном концентрате. 2 з.п. ф-лы.

Формула изобретения

1. Способ очистки бадделеитового концентрата, включающий обработку его концентрированной серной кислотой при нагревании с получением твердого продукта сульфатизации, распульповывание продукта сульфатизации водой, гравитационное выделение очищенного бадделеитового концентрата из пульпы и отделение гидратного осадка, содержащего редкие элементы и примесные компоненты, от сернокислого раствора, отличающийся тем, что бадделеитовый концентрат подвергают предварительной обработке разбавленной 2-7%-ной серной или соляной кислотой при температуре 40-60°С с переводом части примесных компонентов в раствор и образованием осадка бадделеитового концентрата, который отделяют от сернокислого или солянокислого раствора, промывают водой и подвергают магнитной сепарации с получением предварительно очищенного бадделеитового концентрата, который обрабатывают концентрированной 93-96%-ной серной кислотой при температуре 180-200°С, причем сернокислый раствор после отделения осадка бадделеитового концентрата нейтрализуют известковым молоком.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что предварительную обработку концентрата серной или соляной кислотой ведут при массовом соотношении концентрата и кислоты 1:2, 1:2,5, 1:3,8 в течение 0,5, 1,0 ч, а обработку предварительно очищенного бадделеитового концентрата ведут при массовом соотношении концентрата и кислоты 1:0,2, 1:0,25, 1:0,4.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что сернокислый раствор после отделения гидратного осадка, содержащего редкие элементы и примесные компоненты, используют на стадии предварительной обработки бадделеитового концентрата.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии очистки бадделеитового концентрата от примесей при его переработке кислотными методами и может быть использовано для получения качественного бадделеитового, а также танталониобиевого концентратов.

Известен способ очистки бадделеитового концентрата (см. Новое отечественное циркониевое сырье и способы его переработки / М.А.Коленкова и др. - ОИ/МЦМ СССР. ЦНИИцветмет экономики и информации. Сер. "Производство редких металлов". Вып.2. - М., 1980. - 48 с.), включающий магнитную сепарацию, окислительный обжиг при 900°С, измельчение бадделеитового концентрата и его обработку 10-15%-ным раствором соляной кислоты при 60-90°С и Т:Ж=1:4 в течение 1-2 ч с переводом в раствор примесных компонентов. Способ позволяет произвести очистку от кальция, магния, железа, кремния и фосфора.

Данный способ не обеспечивает очистки от радиоактивных примесей и характеризуется недостаточной степенью очистки от кремния и фосфора. Кроме того, способ не предусматривает попутного получения танталониобиевого концентрата.

Известен также способ очистки бадделеитового концентрата (см. патент РФ № 2139250, МПК6 C01G 25/02, 1999), включающий обработку концентрата 60-96%-ной серной кислотой при массовом соотношении концентрата и кислоты 1:0,2-1 и температуре 130-250°С с получением твердого продукта сульфатизации, обработку твердого продукта сульфатизации водой или водным раствором нейтрализующего реагента с образованием пульпы, гравитационное выделение очищенного бадделеитового концентрата и его сушку. Затем от сернокислого раствора отделяют фильтрацией гидратный осадок, содержащий редкие элементы и примесные компоненты, который подвергают прокаливанию. Содержание примесей фосфора, железа и кремния снижается в бадделеите соответственно в 10, 5 и 1,9 раза. Прокаленный осадок содержит до, мас.%: 8,6 Та 2О5, 25,4 Nb2O5, 22,4 TiO2, 4,6 ZrO2. В гидратном осадке концентрация тантала и ниобия возрастает в среднем соответственно в 7,5 и 7,3 раза.

Известный способ характеризуется недостаточно высокой степенью очистки бадделеитового концентрата от фосфора, железа и кремния и загрязненностью редкометалльного концентрата образующимися по ходу процесса фосфатами циркония и титана, а также сульфатом кальция. Присутствие фосфатов препятствует дальнейшей переработке редкометалльного концентрата, снижая выход тантала. Недостатком способа является также то, что отработанная серная кислота нейтрализуется содой или щелочью - достаточно дорогими реагентами, причем остаточные сульфат-ионы выводят в виде сбросного раствора.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении степени очистки бадделеитового концентрата от фосфора, железа и кремния при обеспечении высокой степени очистки от радиоактивных примесей, а также в повышении качества получаемого редкометалльного концентрата за счет увеличения концентрации тантала и ниобия. Технический результат заключается и в утилизации отработанной серной кислоты, и повышении экологичности способа.

Технический результат достигается тем, что в способе очистки бадделеитового концентрата, включающем обработку его концентрированной серной кислотой при нагревании с получением твердого продукта сульфатизации, распульповывание продукта сульфатизации водой, гравитационное выделение очищенного бадделеитового концентрата из пульпы и отделение гидратного осадка, содержащего редкие элементы и примесные компоненты, от сернокислого раствора, согласно изобретению бадделеитовый концентрат подвергают предварительной обработке разбавленной 2-7%-ной серной или соляной кислотой при температуре 40-60°С с переводом части примесных компонентов в раствор и образованием осадка бадделеитового концентрата, который отделяют от сернокислого или солянокислого раствора, промывают водой и подвергают магнитной сепарации с получением предварительно очищенного бадделеитового концентрата, который обрабатывают концентрированной 93-96%-ной серной кислотой при температуре 180-200°С, причем сернокислый раствор после отделения осадка бадделеитового концентрата нейтрализуют известковым молоком.

Достижению технического результата способствует то, что предварительную обработку концентрата серной или соляной кислотой ведут при массовом соотношении концентрата и кислоты 1:2, 1:2,5, 1:3,8 в течение 0,5, 1,0 часа, а обработку предварительно очищенного бадделеитового концентрата ведут при массовом соотношении концентрата и кислоты 1:0,2, 1:0,25, 1:0,4.

Достижению технического результата способствует также то, что сернокислый раствор после отделения гидратного осадка, содержащего редкие элементы и примесные компоненты, используют на стадии предварительной обработки бадделеитового концентрата.

Предварительная обработка бадделеитового концентрата разбавленной 2-7%-ной серной или соляной кислотой при температуре 40-60°С необходима для частичной очистки чернового бадделеитового концентрата от примесных компонентов, преимущественно фосфора, и в меньшей мере железа, магния и кремния, которые переводят в кислый раствор. Образовавшийся при этом осадок бадделеитового концентрата отделяют от кислого раствора. Концентрацию серной или соляной кислоты и температуру предварительной обработки бадделеитового концентрата выбирают из условия разложения апатита, присутствующего в черновом бадделеитовом концентрате в виде сростков с бадделеитом и свободных зерен.

При концентрации серной или соляной кислоты менее 2% и температуре ниже 40°С снижается скорость разложения апатита и падает эффективность очистки, а концентрация кислоты более 7% и температура более 60°С технологически неоправданны.

Промывка осадка бадделеитового концентрата водой обеспечивает его отмывку от кислоты и примесных компонентов.

Магнитная сепарация обеспечивает выделение железосодержащих примесей из осадка бадделеитового концентрата.

Обработка предварительно очищенного бадделеитового концентрата концентрированной 93-96%-ной серной кислотой при температуре 180-200°С позволяет повысить степень очистки бадделеитового концентрата от примесных компонентов, а также повысить концентрацию тантала и ниобия и снизить содержание примесей в получаемом редкометалльном концентрате.

Нейтрализация известковым молоком сернокислого раствора после отделения его от осадка бадделеитового концентрата необходима для снижения содержания сульфат-ионов в сбросном растворе до уровня ниже ПДК.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении степени очистки бадделеитового концентрата от фосфора, железа и кремния при обеспечении высокой степени очистки от радиоактивных примесей, а также в повышении концентрации тантала и ниобия, снижении содержания примесей в получаемом редкометалльном концентрате и улучшении экологичности способа.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.

Предварительную обработку концентрата серной или соляной кислотой желательно проводить при массовом соотношении концентрата и кислоты 1:2, 1:2,5, 1:3,8 в течение 0,5, 1,0 часа, а обработку предварительно очищенного бадделеитового концентрата - при массовом соотношении концентрата и кислоты 1:0,2, 1:0,25, 1:0,4.

Использование сернокислого раствора после отделения гидратного осадка, содержащего редкие элементы и примесные компоненты, на стадии предварительной обработки бадделеитового концентрата позволяет утилизировать отработанную серную кислоту, что делает способ более эффективным и экологичным.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения повышения степени очистки бадделеитового концентрата от примесей, улучшения качества получаемого редкометалльного концентрата и повышения экологичности способа за счет утилизации отработанной серной кислоты.

Сущность предлагаемого изобретения может быть пояснена следующими примерами.

Пример 1. 100 г чернового бадделеитового концентрата, содержащего, мас.%: ZrO2 90,3; Fe2O3 4,6; SiO2 1,3; MgO 1,4; CaO 0,75; Р2O5 0,22; Ta2O5 0,19; Nb2O 5 0,76; TiO2 0,14; Thэкв 0,33, обрабатывают 250 мл 5% раствора серной кислоты при температуре 60°С в течение 0,5 ч. Образовавшийся осадок бадделеитового концентрата отделяют декантацией от сернокислого раствора, содержащего, г/л: P2O5 0,75; CaSO4 1,6; FeSO 4 1,1; H2SO4 40, отмывают водой от кислоты и примесных компонентов и подвергают магнитной сепарации. Предварительно очищенный бадделеитовый концентрат состава, мас.%: ZrO2 99,1; Fe2О3 0,06; SiO 2 0,32; MgO 0,1; CaO 0,14; Р2О5 0,02; Та2O5 0,2; Nb2O5 0,82; TiO2 0,15; Thэкв 0,29, обрабатывают 20 г 96% серной кислоты (массовое соотношение концентрата и кислоты 1:0,2) при температуре 180°С в течение 1 ч. Полученный твердый продукт сульфатизации распульповывают в 300 мл воды в течение 0,5 ч. Очищенный бадделеитовый концентрат выделяют из пульпы гравитацией и сушат. Получают 89,4 г сухого концентрата, содержащего, мас.%: ZrO2 99,3; Fe2О3 0,05; SiO2 0,3; MgO 0,05; CaO 0,09; Р2O5 <0,02; Ta2O5 0,12; Nb2O 5 0,53; TiO2 0,04; Thэкв 0,08. После выделения очищенного бадделеитового концентрата отделяют фильтрацией гидратный осадок от сернокислого раствора и прокаливают. Получают 250 мл раствора с содержанием 55 г/л Н2SO4 (5,3%). Прокаленный гидратный осадок весом 0,47 г содержит, мас.%: Ta2O5 11,8; Nb2O 5 47,7; TiO2 17,6; ZrO2 13,1; CaO 0,04; Р2O5 0,02; Thэкв 35,1.

Пример 2. 100 г чернового бадделеитового концентрата состава по Примеру 1 обрабатывают 200 мл 2% соляной кислоты при температуре 40°С в течение 1 ч. Образовавшийся осадок бадделеитового концентрата отделяют декантацией от солянокислого раствора, содержащего, г/л: P2O5 0,95; CaCl2 3,1; FeCl 2 1,6; HCl 10, отмывают водой от кислоты и примесных компонентов и подвергают магнитной сепарации. Предварительно очищенный бадделеитовый концентрат состава, мас.%: ZrO2 98,8; Fe2 О3 0,09; SiO2 0,36; MgO 0,16; CaO 0,19; P2O5 0,03; Ta2O5 0,2; Nb2O5 0,82; TiO2 0,15; Thэкв 0,29, обрабатывают 20 г 96% серной кислоты (массовое соотношение концентрата и кислоты 1:0,2) при температуре 180°С в течение 1 ч. Полученный твердый продукт сульфатизации распульповывают в 300 мл воды в течение 0,5 часа. Очищенный бадделеитовый концентрат выделяют из пульпы гравитацией и сушат. Получают 89,2 г сухого концентрата, содержащего, мас.%: ZrO2 99,2; Fe 2O3 0,06; SiO2 0,3; MgO 0,05; CaO 0,10; P2O5<0,02; Ta2O 5 0,13; Nb2O5 0,56; TiO2 0,04; Thэкв 0,08. После выделения очищенного бадделеитового концентрата отделяют фильтрацией гидратный осадок от сернокислого раствора и прокаливают. Получают 250 мл раствора с содержанием 55 г/л H2SO4 (5,3%). Прокаленный гидратный осадок весом 0,5 г содержит, мас.%: Та2O5 11,2; Nb2O5 45,9; TiO2 18,4; ZrO2 12,6; CaO 0,04; P2O5 0,02; Thэкв 34,5.

Пример 3. 100 г чернового бадделеитового концентрата состава по Примеру 1 обрабатывают 250 мл 5,3% раствора серной кислоты при температуре 60°С в течение 0,5 ч. Полученный осадок бадделеитового концентрата отделяют декантацией от сернокислого раствора, содержащего, г/л: P2O5 0,76; CaSO4 1,7; FeSO 4 1,1; H2SO4 42, отмывают водой от кислоты и примесных компонентов и подвергают магнитной сепарации. Сернокислый раствор нейтрализуют известковым молоком, содержащим 4,5 г СаО, и выводят из процесса в виде сбросного раствора. Предварительно очищенный бадделеитовый концентрат состава, мас.%: ZrO2 99,0; Fe2О3 0,07; SiO2 0,32; MgO 0,1; СаО 0,15; Р2O5 0,02; Та2 O5 0,2; Nb2O5 0,8; TiO2 0,14; Thэкв 0,3, обрабатывают 45 г 93% серной кислоты (массовое соотношение концентрата и кислоты 1:0,4) при температуре 200°С в течение 1 ч. Полученный твердый продукт сульфатизации распульповывают в 400 мл воды в течение 0,5 часа. Очищенный бадделеитовый концентрат выделяют из пульпы гравитацией и сушат. Получают 88,4 г сухого концентрата, содержащего, мас.%: ZrO2 99,5; Fe2О3 0,04; SiO2 0,3; MgO 0,02; СаО 0,10; P2O5<0,02; Та2O 5 0,12; Nb2O5 0,55; TiO2 0,04; Thэкв 0,06. После выделения очищенного бадделеитового концентрата отделяют фильтрацией гидратный осадок от сернокислого раствора и прокаливают. Получают 380 мл раствора с содержанием 73 г/л H2SO4 (7%). Прокаленный гидратный осадок весом 0,6 г содержит, мас.%: Ta2O5 9,3; Nb2O5 39,3; TiO2 15,5; ZrO2 24,5; СаО 0,02; Р2O5 0,02; Thэкв 29,27.

Пример 4. 100 г чернового бадделеитового концентрата состава по Примеру 1 обрабатывают 380 мл 7% раствора серной кислоты, образовавшегося после отделения гидратного осадка в Примере 3, при температуре 60°С в течение 1 ч. Полученный осадок бадделеитового концентрата отделяют декантацией от сернокислого раствора, содержащего, г/л: Р2O 5 1,1; CaSO4 1,9; FeSO4 3,5; H 2SO4 62, отмывают водой от кислоты и примесных компонентов и подвергают магнитной сепарации. Сернокислый раствор нейтрализуют известковым молоком, содержащим 13 г СаО и выводят из процесса в виде сбросного раствора. Предварительно очищенный бадделеитовый концентрат состава, мас.%: ZrO2 99,0; Fe2O3 0,07; SiO2 0,36; MgO 0,08; СаО 0,18; P2O5 0,02; Та2O 3 0,2; Nb2O5 0,82; TiO2 0,15; Thэкв 0,29, обрабатывают 25 г 93% Н2 SO4 (массовое соотношение концентрата и кислоты 1:0,25) при температуре 180°С в течение 1 ч. Полученный твердый продукт сульфатизации распульповывают в 250 мл воды в течение 0,5 ч. Очищенный бадделеитовый концентрат выделяют из пульпы гравитацией и сушат. Получают 89,4 г сухого концентрата, содержащего, мас.%: ZrO2 99,4; Fe2О3 0,04; SiO2 0,31; MgO 0,02; CaO 0,05; P2O 5<0,02; Ta2O5 0,13; Nb2 O5 0,55; TiO2 0,04; Thэкв 0,07. После выделения очищенного бадделеитового концентрата отделяют фильтрацией гидратный осадок от сернокислого раствора и прокаливают. Получают 200 мл раствора с содержанием 99 г/л H2SO 4 (10%). Прокаленный гидратный осадок весом 0,52 г содержит, мас.%: Та2О5 11,0; Nb2O 5 44,7; TiO2 16,4; ZrO2 13,5; CaO 0,04; P2O5 0,02; Thэкв 34,15.

Таким образом, из приведенных примеров следует, что предлагаемый способ позволяет повысить степень очистки бадделеитового концентрата от фосфора, железа и кремния при обеспечении высокой степени очистки от радиоактивных примесей. В частности, содержание примесей фосфора в очищенном бадделеитовом концентрате снижается в 11,0-11,5 раз, железа в 76-115 раз, кремния в 4,18-4,3 раза, а радиоактивных примесей в 4,1-5,5 раз. Увеличение концентрации тантала и ниобия в редкометалльном концентрате составляет в среднем в 55,5 и 57,2 раза по сравнению с их содержанием в исходном концентрате. Утилизация отработанной серной кислоты улучшает экологичность способа и повышает его эффективность. Заявляемый способ очистки бадделеитового концентрата относительно прост и может быть реализован с привлечением стандартного оборудования.

Класс C01G25/02 оксиды 

дисперсия оксида циркония и способ ее получения -  патент 2529219 (27.09.2014)
композиция на основе оксидов циркония, церия и другого редкоземельного элемента при сниженной максимальной температуре восстанавливаемости, способ получения и применение в области катализа -  патент 2518969 (10.06.2014)
дисперсия оксида циркония, способ ее получения и содержащая ее смоляная композиция -  патент 2509728 (20.03.2014)
способ получения нанопорошка сложного оксида циркония, иттрия и титана -  патент 2509727 (20.03.2014)
композиция на основе оксида церия и оксида циркония с особой пористостью, способ получения и применение в катализе -  патент 2509725 (20.03.2014)
композиция на основе сложных оксидов циркония, фосфора и кальция для получения покрытия -  патент 2502667 (27.12.2013)
способ получения покрытых аморфным углеродом наночастиц и способ получения карбида переходного металла в форме нанокристаллитов -  патент 2485052 (20.06.2013)
композиция на основе оксида циркония, оксида титана или смешанного оксида циркония и титана, нанесенная на носитель из оксида алюминия или оксигидроксида алюминия, способы ее получения и ее применение в качестве катализатора -  патент 2476381 (27.02.2013)
наполнители и композитные материалы с наночастицами диоксида циркония и кремнезема -  патент 2472708 (20.01.2013)
способ переработки тетрахлорида циркония с получением диоксида циркония и соляной кислоты -  патент 2466095 (10.11.2012)

Класс C22B3/10 соляная кислота

способ переработки медно-ванадиевых отходов процесса очистки тетрахлорида титана -  патент 2528610 (20.09.2014)
способ извлечения тяжелых металлов, железа, золота и серебра из сульфатного спека -  патент 2520902 (27.06.2014)
обогащенный титаном остаток ильменита, его применение и способ получения титанового пигмента -  патент 2518860 (10.06.2014)
способ переработки кианитового концентрата -  патент 2518807 (10.06.2014)
способ переработки бадделеитового концентрата -  патент 2508412 (27.02.2014)
способ извлечения молибдена и церия из отработанных железооксидных катализаторов дегидрирования олефиновых и алкилароматических углеводородов -  патент 2504594 (20.01.2014)
способ извлечения церия -  патент 2495147 (10.10.2013)
способ переработки палладиевых отработанных катализаторов -  патент 2493275 (20.09.2013)
способ получения никеля из рудного сульфидного сырья -  патент 2492253 (10.09.2013)
способ переработки аризонитовых и ильменитовых концентратов -  патент 2490346 (20.08.2013)

Класс C22B3/08 серная кислота

Наверх