Способ получения алюмокалиевых квасцов

(51) 01 7/76 (2006.01) 01 33/12 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ металлов, повышение выхода АКК и получение углерод-кремнеземистого композита. Технический результат достигается способом получения алюмокалиевых квасцов, включающем подготовку сырья, обработку его раствором серной кислоты,выщелачивание кислоторастворимых компонентов, разделение на жидкую фазу,содержащую алюминий, калий, натрий, редкие металлы и твердую фазу, содержащую кремнезем и органическое вещество, добавление в горячую жидкую фазу солей калия, охлаждение полученных растворов и кристаллизацию алюмокалиевых квасцов, выщелачивание проводят в автоклаве раствором серной кислоты с расходом 200-250 г/л до остаточной ее концентрации 45-75 г/л, а в горячий раствор сульфата алюминия добавляют сульфат калия из расчета связывания в алюмокалиевые квасцы 80-90 свободного сернокислого алюминия с удержанием в растворе редких и редкоземельных элементов и получением углерод-кремнеземистого композита. В качестве сырья используют остатки доманиковых образований, содержащие алюминий,кремнезем и органическое вещество, включающие редкие и редкоземельные элементы. Выщелачивание проводят при температуре 140160 С, давлении кислорода 3 атм. и 350-450 В. Кристаллизацию алюмокалиевых квасцов проводят резким охлаждением в течение 1-2 часов.(72) Школьник Владимир СергеевичЖарменов Абдурасул АлдашевичКозлов Владиллен АлександровичКузнецов Андрей ЮрьевичБриджен Николас ДжонЯшин Сергей Алексеевич(73) Товарищество с ограниченной ответственностью Фирма БАЛАУСА Козлов Владиллен Александрович(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ АЛЮМОКАЛИЕВЫХ КВАСЦОВ(57) Изобретение относится с области комплексной переработки остатков доманиковых образований(черносланцевых свит), обогащенных органическим веществом (ОВ) и содержащих кремний, алюминий,натрий, калий, ванадий, уран, редкоземельные и другие металлы. Техническим результатом изобретения является комплексное извлечение редких и редкоземельных Изобретение относится с области комплексной переработки остатков доманиковых образований(черносланцевых свит), обогащенных органическим веществом (ОВ) и содержащих кремний, алюминий,натрий, калий, ванадий, уран, редкоземельные и другие металлы. Получение алюмокалиевых квасцов 24(24)3242 основано на малой растворимости при невысоких температурах. АКК представляют собой бесцветные октаэдрические кристаллы плотностью 1,04 г/см 3. При температуре 93,5 С квасцы плавятся в кристаллизационной воде,при 120 С отдают 10 молекул воды, при 200 С образуют пористую массу безводных квасцов. Они могут быть выделены при добавлении сульфата калия к концентрированному горячему раствору сульфата алюминия (19-21 г/л А 1). В процессе охлаждения раствора до температуры 15-25 С выпадают кристаллы АКК. Недостатком этой технологии является то, что все исходные компоненты являются дорогостоящими и дефицитными. Известен способ получения алюмокалиевых квасцов (Патент РФ 2013373, МПК 5 01 7/76,1994 г.), по которому исходную руду, дробленую до крупности 7-8 мм, после обжига при температуре 550-700 С в течение 2 часов подвергают гидрохимической обработке расчетным количеством 30-ного раствора серной кислоты в вертикальном реакторе при температуре 95-100 С в течение 5-6 часов последовательно в две стадии в противотоке раствора к руде. При этом из обожженной руды извлекается в раствор 90 алюминия, натрия и калия, а нерастворимый осадок состоит из кремнезема (2). Полученный при этом раствор сульфата алюминия не содержит свободной серной кислоты и очищается от солей железа и ряда других элементов методом гидротермального осаждения. Из очищенного технологического раствора выделяют АКК путем дозировки расчетного количества хлористого калия и охлаждения раствора до 25-30 С. Основным недостатком данного способа являются высокие энергетические затраты,связанные с обжигом, многостадийность, отсутствие комплексности использования сырья. Известен способ получения алюмокалиевых квасцов (Позин М.Е. Технология минеральных солей. Л.Химия, 1970 г., с.655-657), включающий обработку нефелинового концентрата 74-76-ной серной кислотой в течение 1-2 минут при расходе кислоты 83-88 от теоретически необходимого количества с образованием реакционной массы, ее вызревание в течение 14-15 минут при температуре 140 С, выщелачивание полученной массы горячей водой при соотношении воды и нефелина 21 в течение 20-25 минут с образованием кремнеземсодержащей суспензии,отделение жидкой фазы, содержащей алюминий, калий,натрий, от твердой фазы, содержащей кремнезем и примесные минералы, введение в жидкую фазу хлорида калия, охлаждение полученного раствора с кристаллизацией квасцов (АКК) и их отделение от 2 маточного раствора, содержащего сернокислый алюминий и поваренную соль, который можно использовать в качестве коагулянта для очистки питьевой воды или в бумажной промышленности. Способ не предусматривает выделение кремнезема в виде высокодисперсного,высокочистого продукта и не может быть использован для сырья сложного состава,содержащего вредные металлы, например, уран,ванадий и др. Наиболее близким по технической сущности к заявляемому является способ получения алюмокалиевых квасцов (Патент РФ 2350564,МПК 01 7/76, опубл.23.03.2009 г.), включающий обработку нефелинсодержащего сырья разбавленной 12-20 серной кислотой в течение 520 минут. Использование разбавленной серной кислоты обеспечивает извлечение кислоторастворимых компонентов в жидкую фазу не только алюминия, натрия и калия, но и кремнезема в виде ортокремниевой кислоты. Отличительной особенностью растворенного кремнезема является его высокая склонность к полимеризации, интенсивность которой зависит от концентрации кремнезема,температуры и продолжительности выдержки раствора. Основные недостатки способанеконтролируемое осаждение кремнезема как на стадии выщелачивания, так и кристаллизации АКК. Способ не позволяет удержать в растворе редкие и редкоземельных металлы (РиРЗМ). Задачей настоящего изобретения является создание способа получения алюмокалиевых квасцов, позволяющего расширить сырьевую базу,получить углерод-кремнеземистый композит,пригодный для производства ферросплавов,который не содержит радиоактивные металлы. Техническим результатом изобретения является комплексное извлечение редких и редкоземельных металлов, повышение выхода АКК и получение углерод-кремнеземистого композита. Существенные признаки заявленного изобретения заключаются в следующем. Исходная руда измельчается и обрабатывается раствором серной кислоты (25-35) в автоклаве при температуре 140-160 С до остаточной концентрации свободной серной кислоты 45-75 г/л. Концентрация серной кислоты является оптимальной для кристаллизации АКК и позволяет удержать в растворе редкие и редкоземельные металлы. Повышение содержания серной кислоты более 75 г/л нецелесообразно в связи с перерасходом кислоты и снижением выхода АКК на операции кристаллизации, а снижение менее 45 г/л не удерживает в растворе редкие и редкоземельные металлы. Затем разделяют автоклавную суспензию на жидкую фазу, содержащую алюминий, калий,натрий, редкие и редкоземельные металлы, и твердую фазу,содержащую кремнезем и органическое вещество,т.н. углеродкремнеземистый композит. При этом добавляют сульфат калия в горячую жидкую фазу сульфата алюминия из расчета на связывание его на 80-90 в АКК,что позволит удержать редкие и редкоземельные металлы в растворе. Процесс кристаллизации проводится в условиях резкого охлаждения до 15-25 С воздушным перемешиванием и охлаждением рассолом через рубашку в течение не более 2-х часов при недостатке высаливающего агента (24) в количестве 80-90 от стехиометрически необходимого для осаждения АКК и получения раствора редких и редкоземельных металлов. Кристаллы АКК отделяются на центрифуге, а маточные растворы отправляются на передел извлечения редких и редкоземельных металлов. Выход АКК в целевой продукт составляет 91-92 от содержания в сырье. Аммиачной обработкой из АКК выделяется глинозем (А 23), а в раствор переводятся сульфаты калия и аммония. При упарке раствора выделяется сульфат калия (24), который используется как оборотный продукт для кристаллизации АКК. Указанные выше особенности и преимущества заявляемого изобретения поясняются нижеследующими примерами. Пример 1. 1000 г дробленых до крупности -0,2 мм остатков доманиковой руды, содержащей, масс.,А 23 4,2, 2 1,7, К 2 1,2, 2 75,2, ОВ(органическое вещество) 15,1, сумма РиРЗМ 1,1,смешивают с 1 литром раствора, содержащего 250 г серной кислоты, и обрабатывают в автоклаве при температуре 150 С в течение 1 часа, давлении кислорода 3 атм.,350 . После обработки получают 1,05 л раствора, содержащего, г/л 41,6 А 23, 13,3 2, 6,0 К 2, 8,3 23, сумма РиРЗМ 6,7, свободной серной кислоты 72,5. В раствор добавляют 60 г сульфата калия и охлаждают до 25 С. Алюмокалиевые квасцы отфильтровывают. Получают 349,5 г. алюмокалиевых квасцов влажностью 4,5, содержащих, масс., А 23 10,1,К 2 9,3. Извлечение алюминия в раствор составило 98,6, а в алюмокалиевые квасцы 91,2 от его содержания в растворе. Содержание суммы РиРЗМ в растворе сохранилось на уровне 6,6 г/л. Пример 2. Способ осуществляют согласно примеру 1. Отличие заключается в том, что 1000 г дробленых до крупности -0,2 мм остатков доманиковой руды смешивают с 1 литром раствора,содержащего 200 г серной кислоты и обрабатывают при температуре 150 С в течение 2 часов, давлении кислорода 3 атм.,450 . После обработки получают 1 л раствора, содержащего, г/л 41,2 А 23,13,0 2, 5,8 К 2, 7,2 23, сумма РиРЗМ 6,5,свободной серной кислоты 45,3. После разделения на фильтрате получают шлам-флюс-угольнокремнеземистый композит, содержащий ванадия 0,05,урана 0,001. Получают 335,5 алюмокалиевых квасцов влажностью 4,2,содержащие, масс., А 23 10,8, К 2 9,6. Кристаллизация АКК из раствора проводится по примеру 1. Извлечение алюминия в раствор составляет 98,1, а в алюмокалиевые квасцы 90,1 от его содержания в растворе. Содержание суммы РиРЗМ в растворе сохранилось на уровне 6,3 г/л. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1.Способ получения алюмокалиевых квасцов,включающий подготовку сырья, обработку его раствором серной кислоты,выщелачивание кислоторастворимых компонентов, разделение на жидкую фазу, содержащую алюминий, калий,натрий, редкие металлы и твердую фазу,содержащую кремнезем и органическое вещество,добавление в горячую жидкую фазу солей калия,охлаждение полученных растворов и кристаллизацию алюмокалиевых квасцов,отличающийся тем, что выщелачивание проводят в автоклаве раствором серной кислоты с расходом 200-250 г/л до остаточной ее концентрации 45-75 г/л, а в горячий раствор сульфата алюминия добавляют сульфат калия из расчета связывания в алюмокалиевые квасцы 80-90 свободного сернокислого алюминия с удержанием в растворе редких и редкоземельных элементов и получением углерод-кремнеземистого композита. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве сырья используют остатки доманиковых образований, содержащие алюминий, кремнезем и органическое вещество, включающие редкие и редкоземельные элементы. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание проводят при температуре 140160 С, давлении кислорода 3 атм. и 350-450 . 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что кристаллизацию алюмокалиевых квасцов проводят резким охлаждением в течение 1-2 часов.