Способ извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой и бертрандитовой групп в условиях переработки минерального сырья

(51) 01 1/00 (2006.01) 22 35/00 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ гельвина (8(4)62), хризоберилла, эвклаза,бертрандита, позволяющего расширить диапазон вовлекаемого в переработку минерального сырья и обеспечивающего экономичность и улучшение экологии производства за счет использования эффективно действующего реагента гидрохимическим методом при низкотемпературном режиме. Технический результат - впервые предложен новый способ извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой (даналит, гентгельвин, гельвин) и бертрандитовой (хризоберилл, эвклаз, бертрандит) групп, не имеющий аналогов в мировой практике. Данный способ выгоден как в экономическом, так в экологическом отношении, поскольку к недостаткам пирометаллургического производства извлечения бериллия относятся выделение вредных токсических газов,высокие энергозатраты,необходимость огнеупорных материалов. Разработанный новый способ извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой (даналит,гентгельвин,гельвин) и бертрандитовой(хризоберилл, эвклаз, бертрандит) групп в условиях переработки минерального сырья (руд, концентрата) может быть рекомендован как основа инновационной технологии извлечения бериллия из гентгельвиновых (даналита, гентгельвина, гельвина) и бертрандитовых(72) Оспанов Хабибулла Кусаинович Мутанов Галымкаир Мутанович Аринов Бейбит Жолдыбаевич Кожахметов Серик Касымович Байболдиева Айшагуль Батырбековна Оспанова Назира Хабибуллакызы Рыбакова Вера Анатольевна(73) Республиканское государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Казахский национальный университет имени аль-Фараби Министерства образования и науки Республики Казахстан(54) СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БЕРИЛЛИЯ ИЗ МИНЕРАЛОВ ГЕНТГЕЛЬВИНОВОЙ И БЕРТРАНДИТОВОЙ ГРУПП В УСЛОВИЯХ ПЕРЕРАБОТКИ МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ(57) Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой(хризоберилл, эвклаз, бертрандит) групп в условиях переработки минерального сырья (руд, концентрата) способами кучного, чанового выщелачивания. В основу изобретения положена задача разработки способа извлечения бериллия из даналита Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано для извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой(хризоберилл, эвклаз, бертрандит) групп в условиях переработки минерального сырья(руд,концентратов способами кучного,чанового выщелачивания) Современные способы извлечения бериллия из выше указанных минералов, в частности, из руд и концентратов,осуществляются только пирометаллургическим методом при высокой температуре. Вскрытие бериллсодержащего сырья может быть решено несколькими способами- сплавлением со щелочами (Новоселова А.В.,Бацанова Л Аналитическая химия бериллия // М. Изд. Наука, 1966 г.)- методом хлорирования (с использованием газообразного хлора) с древесным углем при температуре 800 С (Ягодин Г. А., Синегрибова О.А., Чекмарев А.М. Технология редких металлов в атомной технике // Под ред. Б.В. Громова. - М. Изд. Атомиздат, 1974 г.)- обжигом концентрата при температуре 14001500 С (метод США) (Эверест Д. Химия бериллия. М. Химия, 1968 г.)// Пер. с англ. под ред. В.Е. Плющева. - М. Изд. Мир, 1965 г.). К недостаткам извлечения бериллия пи рометаллургическим способом производства относятся выделение вредных токсических газов,высокие энергозатраты,необходимость огнеупорных материалов, что не выгодно как в экономическом, так и в экологическом отношении. Представляется весьма актуальной замена высокотемпературного способа извлечения бериллия из бериллсодержащего сырья,представленного, в основном, в виде минералов группы гентгельвинов (даналита, гентгельвина,гельвина), затем хризоберилла (Ве(А 2)2), эвклаза(4(28)2),(4(29)25)2, фенакитовые (264) и последние берилловые концентраты на более дешевый гидрохимический метод с использованием эффективно действующих растворителей. Наиболее близким аналогом настоящего изобретения является способ извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой группы даналита(8(4)62), гельвина (8(4)62) и гентгельвина (8(4)62) (Патент РК 26589 по заявке 2012/0454.1). Недостаток данного способа заключается в его недостаточно высокой эффективности по отношению к минералам бертрандитовой группы хризобериллу (Ве(А 2)2), 2(4(28)2), извлечение из которых бериллия является более сложной задачей по сравнению с минералами гентгельвиновой группы. Основной задачей изобретения является разработка нового способа извлечения бериллия из даналита(4(28)2,диапазон вовлекаемого в переработку минерального сырья и обеспечивающего экономичность и улучшение экологии производства за счет использования эффективно действующего реагента гидрохимическим методом при низкотемпературном режиме, который не имеет аналогов в мировой практике. Технический результат достигается способом выщелачивания бериллия из минералов бериллия(даналита, гентгельвина, гельвина, хризоберилла,эвклаза,бертрандита) путем погружения мономинеральных образцов, руды или концентрата в выщелачивающий раствор, содержащий хлорат калия (или гипохлорид кальция) в соляно-кислой среде с последующим извлечением бериллия используют 1 литр раствора технического хлората калия (или гипохлорида кальция) в пределах концентрации от 2 до 20 в присутствии 0,5 литра соляной кислоты от 2,5 до 20 по объму при продолжительности перемешивания 30 - 240 минут при ТЖ 15 в условиях нагрева раствора до температуры 40-45 С, т.е. за весьма малый промежуток времени происходит процесс выщелачивания бериллия из данного продукта. Роль соляной кислоты сводится к тому, что она не только подавляет гидролиз, но образует устойчивое соединение ВеС 2, а также сильный окислитель хлорноватистую кислоту НС за счет взаимодействия хлората калия с соляной кислотой(косвенным методом). Нами были проведены экспериментальные исследования по растворению в растворе хлората калия в соляно-кислой среде мономинеральных образцов вышеуказанных бериллийсодержащих минералов (таблица 1). Проверку этих данных осуществляли на мономинеральных образцах гельвина, гентгельвина,хризоберилла, эвклаза, бертрандита в пределах концентрации соляной кислоты 2,5 - 20 (по объму) с добавлением 20 г хлората калия (или гипохлорид кальция) дробным методом по 5 г в 4 раза при перемешивании в течение 3-4 часов. Раствор был нагрет до температуры 40-45 С. В этих условиях степень извлечения бериллия из минералов группы (Чистота минералов гельвин 99,1 гентгельвин - 99,0 хризоберилл - 98,4 бертрандит - 98,5 фенакит - 98,3 берилл - 99,0.) гентгельвина составляет 100, из хризоберилла и бертрандита - 95 и 91, соответственно, а из эвклаза Таблица 1 Извлечение бериллия (в ) из минералов гентгельвиновой (даналит, гентгельвин, гельвин) и бертрандитовой (хризоберилл, эвклаз, бертрандит) групп в 20-ом горячем растворе хлората калия (или гипохлорида кальция) при температуре 40-45 С и интенсивном перемешивании в течении 4 часов в солянокислой среде (20 по объему). Навеска мономинералов по 250 г, объем раствора - 500 мл Минералы Гельвин Гентгельвин Даналит Хризоберилла Бертрандит Эвклаз Концентрация соляной кислоты 15-20) по объему, и 20-ный раствор хлората калия (или гипохлорид кальция) дробным методом по 5 г Извлечение бериллия из минералов,100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 100,0 94,0 95 94,5 94,7 95,0 90,0 91,0 90,5 90,7 91,0 86,0 87,0 88,0 89,0 89,0 Наши предварительные экспериментальные результаты по изучению поведения гельвина,гентгельвина, даналита, хризоберилла, бертрандита,эвклаза в зависимости от концентраций хлората калия и соляной кислоты позволили получить информацию об основных факторах, влияющих на изучаемый процесс концентрации хлората калия и соляной кислоты,продолжительность перемешивания, температура. Как видно из таблицы 1, минералы гентгельвиновой группы (даналит,гельвин, гентгельвин) растворяется практически полностью, поэтому в дальнейшем исследовали только минералы бертрандитовой группы. С целью нахождения наиболее эффективных вариантов оптимальных условий полного растворения хризоберилла, бертрандита, эвклаза,использовано ортогональное планирование эксперимента 2-го порядка с звздным плечом 1,414. Эксперименты проводились раздельно для хризоберилла и бертрандита. Соотношение компонентов, в том числе концентрации хлората калия и соляной кислоты,используемых при выщелачивании, подобрано экспериментально с использованием метода многофакторного ортогонального планирования эксперимента. Отклонение от него приводит к снижению степени извлечения бериллия из бериллийсодержащего сырья. С целью нахождения оптимальных условий растворения хризоберилла и фенакита было изучено влияние основных факторов на полноту растворения хризоберилла при обработке смесью соляной кислоты с хлоратом калия (или гипохлоридом кальция), так как при взаимодействии последних выделяется свободный хлор. Образующаяся хлорная вода (хлорноватистая кислота) в кислой среде взаимодействует с бериллийсодержащими минералами. Для подтверждения полученного технического результата предлагаемым способом приведем примеры осуществления эксперименты проводили в объеме выщелачивающего раствора 500 мл соответственно при соотношении ТЖ 15. Степень извлечения определяли по существующей методике. Пример 1. 250 г указанных бериллийсодержащих минералов заливали 500 мл 20-ого раствора хлората калия и 20-ой по объму технической соляной кислоты. Компоненты нагревали до 4045 С при перемешивании в течение 4 часов. Результаты эксперимента приведены в таблице 2. Пример 2. Опыт проводят аналогично примеру 1,но содержание хлората калия было 15. Результаты также приведены в таблице 2. Пример 3. Опыт проводят аналогично примерам 1-2, но содержание хлората калия было 10. Результаты также приведены в таблице 2. Пример 4. Опыт проводят аналогично примерам 1-3, но содержание хлората калия было 5. Результаты также приведены в таблице 2. Таблица 2 Результаты отработки бериллийсодержащих минералов раствором хлората калия в солянокислой среде. Навеска по 250 г. Объм раствора 500 мл Условия опыта хлорат калия различной концентрации в горячем растворе 40-45 С,при перемешивании в течение 4 часов в солянокислой среде (20 по объему). Извлечение бериллия вПример 1 Пример 2 Пример 3 Пример 4 Из примера 1 (таблица 2) следует, что предлагаемый способ позволяет проводить процесс в горячем растворе С 3 (в пределах концентраций 15- 20) при температуре 40-45 С при интенсивном перемешивании в течение 4 часов в солянокислой среде (20 по объему). Извлечение бериллия составляет от 91 до 95. В условиях извлечения бериллия из хризоберилла и бертрандита также определяли степень извлечения эвклаза. Для последнего она составляет 86-89), как указано в таблице 1. Разработанный новый способ извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой (даналит,гентгельвин,гельвин) и бертрандитовой(хризоберилл, эвклаз, бертрандит) групп в условиях переработки минерального сырья (руд, концентрата) может быть рекомендован как основа инновационной технологии извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой (даналит, гентгельвин,гельвин) и бертрандитовой (хризоберилл, эвклаз,бертрандит) групп концентратов и руд. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ извлечения бериллия из минералов гентгельвиновой и бертрандитовой групп путем контактирования минералов с выщелачивающим раствором, содержащим техническую соляную кислоту, с последующим извлечением бериллия,отличающийся тем,что в качестве выщелачивающего раствора используют горячий раствор хлората калия или гипохлорид кальция в количестве от 15 до 20 при температуре 40-45 С и техническую соляную кислоту (20 по объму) при продолжительности перемешивания до 4 часов.