Способ переработки высококремнистого минерального сырья

(51) 01 33/10 (2006.01) 01 7/50 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ нагревание до температуры 170-210 С с получением спека, возгонку из спека в восстановительной среде гексафторсиликата аммония, при этом после возгонки гексафторсиликата аммония спек подвергают пирогидролизу перегретым водяным паром в течение, по меньшей мере, 3 часов при температуре 750 С с получением оксидного концентрата, содержащего алюминий и железо, и фтористоводородного раствора,оксидный концентрат направляют на автоклавное выщелачивание щелочным раствором с концентрацией 2 350-450 г/дм 3 при температуре,по меньшей мере, 280 С в течение 2 часов с получением железистого концентрата и щелочноалюминатного раствора, который смешивают с фтористоводородным раствором в объемном соотношении 13 и осаждают криолит. Задачей и техническим результатом изобретения является комплексная переработка высококремнистого минерального сырья и селективное получение из нелетучего спека фтористых соединений алюминия (криолит) и железа в виде железистого концентрата.(72) Ковзаленко Вячеслав Александрович Садыков Нуржан Мухаммед Камалович Абдулвалиев Ринат Анварбекович Гладышев Сергей Владиленович Бектурганов Нуралы Султанович Мылтыкбаева Лязат Аманбековна(73) Акционерное общество Центр наук о земле,металлургии и обогащения(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ВЫСОКОКРЕМНИСТОГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ(57) Изобретение относится к цветной металлургии,а именно,к области переработки высококремнистого минерального сырья для получения соединений кремнезема, фтористых солей, в частности, криолита, а также железистого концентрата. Способ переработки высококремнистого минерального сырья включает смешивание исходного сырья с гидродифторидом аммония, 30544 Изобретение относится к цветной металлургии, а именно, к области переработки высококремнистого минерального сырья для получения соединений кремнезема, фтористых солей, в частности,криолита, а также железистого концентрата. В настоящее время в Казахстане предусмотрено увеличение выпуска электролитического алюминия до 300-400 тысяч тонн в год. В процессе электролиза для получения металлического алюминия необходимо использование криолита 36. В железорудной промышленности необходим железистый концентрат для получения агломерата и железорудных окатышей. В связи с этим необходимо не только расширение сырьевой базы алюминиевой и железорудной промышленности, но и увеличение количества технологических продуктов,используемых в процессе получения алюминия и железа (криолит и железистый концентрат). Значительные запасы высококремнистых минеральных руд могут стать основным источником для их комплексной переработки с целью получения не только соединений кремнезема, но и фтористых соединений алюминия и железистого концентрата. Одним из способов переработки высококремнистого сырья является фторидный метод. Главное преимущество фторидного метода это экзотермический характер протекания химических реакций, вскрытие высококремнистых руд с разделением их при спекании на индивидуальную газовую фазу в виде соединений гексафторсиликата аммония - (4)26 и нелетучих фтористых соединений алюминия и железа, которые концентрируются в твердой фазе спека. Существуют различные фторидные способы переработки высококремнистого сырья. Известен фторидный способ переработки алюмосиликатного сырья путем спекания с гидродифторидом аммония при их массовом соотношении в шихте 11,5-1,7, продолжительности 60 минут и конденсацией газовой фазы гексафторсиликата аммония - в реторте с обратным холодильником при температуре 10-15 С.(Инновационный патент РК 26588,кл. С 01 В 33/10, опубл. 25.12.12 г.). Основным недостатком способа является отсутствие дальнейшей переработки образовавшейся нелетучей фазы порошкообразного спека, в котором содержатся фтористые соединения алюминия и железа. Известен способ комплексной переработки каолиновых концентратов с получением глинозема путем спекания концентрата с гидродифторидом аммония при температуре 50-200 С и 350-550 С с мольным соотношением исходного минерального сырья к гидродифториду аммония 1 2,65.( Римкевич и др. Комплексная переработка каолиновых концентратов способом фторидной металлургии. Цветная металлургия. 2. 2010. .29 36). Недостатком способа является продолжительное время спекания алюмосиликатного сырья в две отдельные разрывные стадии в температурном интервале 50-200 С и далее 350-550 С,значительный перерасход фторирующего реагента,не осуществляется дальнейшая переработка спека для извлечения алюминия и железа. В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбран способ фторидной переработки глиноземсодержащего сырья спеканием,включающий смешивание исходного сырья с гидродифторидом аммония в массовом соотношении от 12,5 до 13,5, нагрев смеси до 170210 С и выдержку с образованием порошкообразного спека, из которого возгонкой в восстановительной или инертной среде при температуре не менее 400 С получают гексафторсиликат аммония и в качестве нелетучего остатка - фторид алюминия (Патент РФ 2172718,кл. СО 1 7/50, опубл. 27.08.2001 г.). При переработке данным способом высококремнистого минерального сырья,содержащего значительные количества как алюминия, так и железа, образуется нелетучий остаток, представляющий собой смесь фтористых соединений алюминия и железа, которые в дальнейшем необходимо селективно разделять. Задачей и техническим результатом предлагаемого изобретения является комплексная переработка высококремнистого минерального сырья и селективное получение из нелетучего спека фтористых соединений алюминия (криолит) и железа в виде железистого концентрата. Это достигается в способе переработки высококремнистого минерального сырья,включающем смешивание исходного сырья с гидродифторидом аммония,нагревание до температуры 170-210 С с получением спека,возгонку из спека в восстановительной среде гексафторсиликата аммония, в котором после возгонки гексафторсиликата аммония спек подвергают пирогидролизу перегретым водяным паром в течение, по меньшей мере, 3 часов при температуре 750 С с получением оксидного концентрата, содержащего алюминий и железо, и фтористоводородного раствора,оксидный концентрат направляют на автоклавное выщелачивание щелочным раствором с концентрацией 2 350-450 г/дм 3 при температуре,по меньшей мере, 280 С в течение 2 часов с получением железистого концентрата и щелочноалюминатного раствора, который смешивают с фтористоводородным раствором в объемном соотношении 13 и осаждают криолит. Сущность изобретения заключается в следующем. В результате спекания шихты происходит возгонка летучих аммонийсодержащих фторидов - гексафторсиликата аммония. В нелетучем остатке спека образуются фториды, в основном, алюминия и железа. Переработку этого спека осуществляют путем перевода фтористых соединений в оксидную форму с селективным удалением фтористого водорода в паровую фазу. Для этого спек подвергают термической обработке при температуре 750 С с продувкой перегретым водяным паром в течение 3 часов до полного удаления фтористого водорода в газовую фазу, так как неорганические фториды легко разлагаются под действием водяного пара. В ходе процесса пирогидролиза под действием пара и температуры происходит переход фторидов металлов в оксидную форму и сублимационное отделение фтора с поглощением его водным раствором и образованием фтористоводородного раствора по реакции 213236 Н 2 А 232312 В результате процесса пирогидролиза получен оксидный концентрат, содержащий железо и алюминий, и раствор фтористого водорода. Температура нагревания спека менее 750 С приводит к неполному удалению летучего фтористого водорода, фтор удерживается спеком, не обеспечивается полный переход алюминия и железа в оксидную форму. Продолжительность пирогидролиза менее 3 часов недостаточна для полного перевода фтористых солей в оксидную форму и полного удаления фтора. Для селективного разделения оксидов алюминия и железа проводят автоклавное выщелачивание концентрата раствором щелочи концентрацией 2 - 350-450 г/дм 3, при котором оксид алюминия растворяется и переходит в раствор, оксид железа концентрируется в твердой фазе по реакции 2 А 23234 Н 22423 Полученный нерастворимый осадок 23(железистый концентрат) по техническим требованиям пригоден в железорудной промышленности для получения агломерата и железорудных окатышей. Образовавшуюся в ходе процесса пирогидролиза водную фазу фтористого водорода смешивают с полученным щелочно-алюминатным раствором. В результате реакции 4263 Н 2 О 369 Н 2 образуется осадок - твердая фаза фтористого соединения алюминия и натрия - криолит (36),который используется в процессе электролиза для получения металлического алюминия. Таким образом, предложенный фторидный способ переработки высококремнистого минерального сырья обеспечивает комплексное извлечение соединений кремнезема, фтористого соединения алюминия - криолита и железистого концентрата. Пример осуществления способа. Для проведения эксперимента приготовлена шихта из 100 г высококремнистого минерального сырья и 200 г гидродифторида аммония(соотношение 12). Химический состав сырья, ма.2 - 60,1 А 23 - 27,6 23 - 4,2 СаО - 0,04 Т 2 - 0,38 2 - 0,27. Шихту спекали при температуре 210 С в течение 80 минут. Из полученного спека в восстановительной среде при температуре 550 С проводили возгонку летучих аммонийсодержащих фторидов. В результате получено 168 г конденсата гексафторсиликата аммония и 54 г нелетучего спека. Гексафторсиликат аммония направляют на дальнейшее получение аморфного кремнезема, а фтористый спек подвергают дальнейшей переработке. Химический состав спека, ма.3 - 60,6 3 - 11,7 4 - 2,74 4 - 0,69 2 - 0,07- 0,26. 50 г спека подвергают процессу пирогидролиза перегретым водяным паром в течение 3 часов при температуре 750 С. Перегретый пар подается из парогенератора в реактор трубчатой печи, в который загружен спек. В результате процесса пирогидролиза получено 33,2 г оксидного концентрата, содержащего,ма.,23 - 52,8 23 - 12,9 СаО - 0,06 2 0,06 2 - 0,8- 0,997 2 - 0,6 и 360 мл раствора фтористого водорода с концентрацией фтора - 3,3 г/дм 3. Извлечение парообразного фтора из фтористого спека составило 98,3 . В щелочной раствор (150 мл) с концентрацией 2 - 400 г/дм 3 загружено 25 г оксидного концентрата. Пульпа подвергалась автоклавному выщелачиванию при температуре 280 С. Продолжительность выщелачивания - 120 минут. В результате выщелачивания получен щелочноалюминатный раствор в количестве 102 мл,содержащий, г/дм 3 2 - 129,4 А 23 - 90,35 и твердая фаза нерастворимого осадка - железистого концентрата - 5,3 г. Извлечение оксида алюминия в жидкую фазу составило 89,7. Химический состав железистого концентрата,ма.е 34 - 80,4 А 23 - 0,2 СаО - 0,14 Т 2 1,0 2 - 0,1 2 - 0,19. Щелочно-алюминатный раствор в количестве 50 мл смешивали с фтористоводородным раствором,содержащим 3,3 г/дм 3 фтора в объемном соотношении 13. В результате образовался твердый осадок фтористого соединения алюминия и натрия криолит в количестве 16,3 г состава, ма.- 34,3 2 - 30,7 А 23 - 18,6. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки высококремнистого минерального сырья, включающий смешивание исходного сырья с гидродифторидом аммония,нагревание до температуры 170-210 С с получением спека, возгонку из спека в восстановительной среде гексафторсиликата аммония, отличающийся тем,что после возгонки гексафторсиликата аммония спек подвергают пирогидролизу перегретым водяным паром в течение, по меньшей мере, 3 часов при температуре 750 С с получением оксидного концентрата, содержащего алюминий и железо, и фтористоводородного раствора,оксидный концентрат направляют на автоклавное выщелачивание щелочным раствором с концентрацией 2 О 350-450 г/дм 3 при температуре,по меньшей мере, 280 С в течение 2 часов с 3 получением железистого концентрата и щелочноалюминатного раствора, который смешивают с