Способ комплексной переработки полиметаллического алюмосиликатного сырья

(51) 22 59/00 (2006.01) 03 7/00 (2006.01) 01 7/26 (2006.01) 01 33/12 (2006.01) МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ выщелачивание с получением глинозема,кремнезема и тяжелых цветных металлов, при этом проводят дезинтеграцию,грохочение и центробежную инерционную классификацию сырья с разделением на слоистые и каркасные силикаты,слоистые силикаты подвергают выщелачиванию серной кислотой до остаточной кислотности 80180 г/л, отделяют фильтрацией кремнеземистый продукт, а в полученном сернокислом растворе алюминия,переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов синтезируют двойную соль сульфата алюминия и калия, кристаллизуют алюмокалиевые квасцы и центрифугируют их от маточного раствора, алюмокалиевые квасцы обезвоживают и подвергают термической обработке с выделением сернистого ангидрида и технического глинозема, из которого выщелачивают водой сульфат калия,а нерастворимый остаток обрабатывают раствором едкого натра по Байерпроцессу с получением металлургического глинозема и концентрата редкоземельных металлов,каркасные силикаты подвергают магнитной сепарации, флотации, гравитации с выделением переходных и самородных благородных металлов,хвосты гравитации направляют на нейтрализациювыщелачивание маточного раствора до остаточной концентрации серной кислоты 1,0-1,5 в течение 60-120 мин,пульпу отфильтровывают от кремнеземистого кека, а продуктивный раствор перерабатывают до получения переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов известными способами.(72) Козлов Владиллен Александрович Сайсанова Гаухар Рыскалиевна Жумакынбай Назигуль Сапаралиева Гауар Сапаралиызы(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО АЛЮМОСИЛИКАТНОГО СЫРЬЯ(57) Изобретение относится к технологии извлечения переходных,редкоземельных,радиоактивных и самородных благородных металлов из алюмосиликатного сырья и может быть использовано для получения глинозема и кремнезема. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении расхода кислоты, уменьшении объема технологического потока растворов, расширении комплексности извлечения переходных,редкоземельных,радиоактивных, самородных благородных металлов из алюмосиликатного сырья,получении металлургического глинозема, кремнезема и калийных удобрений. Технический результат достигается способом комплексной переработки полиметаллического алюмосиликатного сырья, включающем кислотное Изобретение относится к технологии извлечения переходных, редкоземельных, радиоактивных и самородных благородных металлов из алюмосиликатного сырья и может быть использовано для получения глинозема и кремнезема. Полиметаллическое алюмосиликатное сырье относится к сырью двойной упорности с широким спектром переходных металлов (медь, цинк,свинец), редкие тугоплавкие металлы (титан,цирконий, ванадий, ниобий, тантал, молибден,вольфрам), драгоценные металлы (серебро, золото),металлы платиновой группы, радиоактивные (уран,торий, актиний) и редкоземельные металлы (итрий,скандий иРЗМ) и содержат их в сумме, как правило, не более 1. При этом минеральные образования (сульфиды, фосфаты, шпинелиды) переходных, редкоземельных, радиоактивных и самородных благородных металлов тонко вкраплены в пустоты глинисто-кремнеземистокаркасных образований и генетически связаны с органическим веществом. Извлечение ценных компонентов зависит от структурных и текстурных особенностей алюмосиликатного сырья, а также от свойств химически связанного и свободного кремнезема. Содержание в сырье химически связанного кремнезема в процессе его переработки вызывает образование шлама слоистого силиката,который с органическим веществом создает коллоидные микродисперсии, не поддающиеся ни гравитационному, ни флотационному обогащению до селективных или коллективных концентратов. Классические способы обогащения не позволяют добиться эффективного концентрирования переходных, редкоземельных, радиоактивных и благородных металлов из слоистого алюмосиликатного сырья, содержащего изоморфно более 10 оксида алюминия в структуре кремний кислородного мотива,а рентабельные технологические схемы прямого извлечения этих металлов отсутствуют. Существующие способы извлечения переходных,редкоземельных, радиоактивных и благородных металлов из алюмосиликатного сырья,предусматривающие прямую его обработку минеральными кислотами,не нашли промышленного применения. Причиной этого является большой расход кислоты на извлечение из силикатов совместимых металлов (алюминия,магния,железа) и поддержание высокой кислотности для удержания в растворе переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов, не решена проблема утилизации глинозема и кремнезема, а переработка больших объемов растворов с низким содержанием целевых компонентов и высокой кислотностью изначально нерентабельна. Известен способ извлечения редкоземельных металлов, скандия и иттрия из красных шламов глиноземного производства (Патент 2147623,МПК 7 С 22 В 59/00, опубл. 20.04.2000). Способ заключается в том, что пульпу красного шлама разделяют по плотности на легкую и тяжелую фракции,последнюю подвергают 2 магнитной сепарации, из которой получают магнитный концентрат с последующим выщелачиванием редкоземельных металлов кислотой. Недостатком способа является низкое извлечение редкоземельных металлов в связи с тем, что в легкой фракции содержится значительная их часть,которая не участвует в дальнейшем технологическом процессе. Наиболее близким является способ комплексной переработки алюмосиликатного сырья (Патент 2373152 МПК 01 7/30, опубл. 20.11.2009), по которому выщелачивают железо соляной кислотой,а нерастворимый осаток спекают с содой и едким натром для вскрытия станата, спек выщелачивают повторно соляной кислотой для извлечения алюминия и тяжелых цветных металлов. Раствор направляют на электролиз в мембранном аппарате с выделением всех тяжелых металлов на катоде, а отработанный электролит упаривают до хлорида алюминия, который термически разлагают на глинозем и хлористый водород, нерастворимый кремнеземистый остаток обрабатывают раствором едкого натра с переводом кремния в водорастворимую форму с последующей карбонизацией углекислым газом и получения кремнезема и карбоната натрия. Недостатками способа является большой расход кислоты для перевода кислотопоглощающих компонентов сырья и щелочных агентов,используемых для вскрытия станата, отсутствует извлечение переходных,редкоземельных,радиоактивных и благородных металлов. Технический результат предлагаемого изобретения заключается в снижении расхода кислоты, уменьшении объема технологического потока растворов, расширении комплексности извлечения переходных,редкоземельных,радиоактивных, самородных благородных металлов из алюмосиликатного сырья,получении металлургического глинозема, кремнезема и калийных удобрений. Предлагаемый способ основан на технологии комбинированного выщелачивания и механического обогащения, включая отделение редкоземельных металлов от переходных на начальном этапе переработки сырья, основанного на различии свойств двойных солей сульфатов калия, алюминия,редкоземельных и переходных металлов. Технический результат достигается способом комплексной переработки полиметаллического алюмосиликатного сырья. Сырье дезинтегрируют до крупности -0,2 мм 100, так как при такой крупности происходит отделение слоистых силикатов количестве 15-35 от исходного сырья. Далее проводят центробежную инерционную классификацию с разделением на слоистые и каркасные силикаты,слоистые силикаты подвергают выщелачиванию серной кислотой до остаточной кислотности 80-180 г/л с получением раствора сульфатов алюминия,переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов. При остаточной кислотности ниже 80 г/л извлечение металлов в раствор снижается, а концентрация кислоты выше 180 г/л нецелесообразна из-за ее перерасхода серной кислоты и отсутствия повышения извлечения металлов. Далее отделяют фильтрацией кремнеземистый продукт, а в полученном сернокислом растворе алюминия,переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов синтезируют двойную соль сульфата алюминия и калия, кристаллизуют алюмокалиевые квасцы и центрифугируют их от маточного раствора, алюмокалиевые квасцы обезвоживают и подвергают термической обработке с выделением сернистого ангидрида и технического глинозема, из которого выщелачивают водой сульфат калия,а нерастворимый остаток обрабатывают раствором едкого натра по Байерпроцессу с получением металлургического глинозема и концентрата редкоземельных металлов. Каркасные силикаты подвергают магнитной сепарации, флотации, гравитации с выделением переходных и самородных благородных металлов,хвосты гравитации направляют на нейтрализациювыщелачивание маточного раствора до остаточной концентрации серной кислоты до рН 1,0-1,5 в течение 60-120 мин, пульпу отфильтровывают от кремнеземистого кека, а продуктивный раствор перерабатывают до получения переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов известными способами. Поддержание 1,0-1,5 позволяет исключить использование щелочных агентов при извлечении переходных металлов при экстракции. В раствор сульфата алюминия, переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов вводят сульфат калия из расчета на связывание сульфата алюминия по стехиометрии 100, синтезируют двойную соль сульфатов алюминия и калия при температуре 70-900 С. Слоистые силикаты выщелачивают при избытке серной кислоты 150-180 от стехиометрии на алюминий при температуре 170-2000 С и водой при ТЖ 12 с получением раствора сульфатов алюминия,переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов. Охлаждение раствора двойной соли сульфата алюминия и калия ведут до температуры 25 С в течение 8 часов с кристаллизацией алюмокалиевых квасцов (АКК) и двойных солей редкоземельных металлов. Алюмокалиевые квасцы обезвоживают при температуре 400 С и подвергают термической обработке сульфат алюминия при температуре 800950 С в присутствии восстановителя до технического глинозема. Выделившийся сернистый ангидрид окисляют в контактном аппарате до серного ангидрида с получением серной кислоты в абсорбере на оборотных растворах. Раствор сульфата калия упаривают до выделения кристаллического сульфата калия. Каркасные силикаты подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 1500 эрстед, для отделения железного концентрата. Флотацию сульфидов переходных металлов проводят на обескислороженной пульпе при рН 7,0. Гравитацию самородных благородных металлов проводят на сифонном гидроциклоне высотой 10 метров, с получением металлов платиновой группы(МПГ), рения, золота и серебра. Из продуктивных растворов извлекают переходные металлы, в частности, медь извлекается экстракцией, оборотный раствор используют для получения серной кислоты. Пример осуществления способа. Взяли 1000 г полиметаллического алюмосиликатного сырья с содержанием,А 2321,1 2-55 23-8.5 22-3,1 -0,62 ЗЭ-0,05 ОВ- 8.0 , г/т - 0,22 А, г/т -6,0. Сырье подвергают дезинтеграции и грохочению до крупности 100 класса -0,2 мм, проводят центробежную инерционную классификацию с разделением на слоистые и каркасные силикаты. В слоистые силикаты выделяют 300 г от исходного сырья. Соотношение слоистых и каркасных силикатов из сырья должно быть таким, чтобы на завершающих этапах технологии кислотность продуктивных растворов находилась в пределах 1,0-1,5. Полученные слоистые силикаты выщелачивают(сульфатизируют) в избытке серной кислоты из расчета 80-160 (табл.1) от стехиометрии на оксид алюминия при температуре 1900 С (табл.2) и проводят выщелачивание водой при ТЖ 12,5 при температуре 800 С в течение 2 часов. Осадок промывают на фильтре горячей водой и промывку объединяют с основным раствором. При ТЖ ниже 2,5 замедляется процесс фильтрации, а при ТЖ выше 2,5 объем технологического потока раствора увеличивается,что приводит технологию экономически нерентабельной. В 800 мл раствора сульфата алюминия,переходных, редкоземельных и радиоактивных металлов вводят 49,24 г сульфат калия из расчета на связывание сульфата алюминия по стехиометрии 100 на двойную соль сульфатов алюминия и калия и синтезируют ее при температуре 70-90 С. Процесс кристаллизации раствора двойной соли сульфата алюминия и калия ведут до температуры 250 С в течение 8 часов с выделением кристаллогидрата алюмокалиевых квасцов (АКК) с массой 320 г. Алюмокалиевые квасцы обезвоживают при температуре 4000 С и подвергают термической обработке сульфат алюминия при температуре 8009500 С до технического глинозема, содержащий глинозем и сульфат калия. Из огарка 94,02 г выщелачивают водой сульфат калия при температуре 80-900 С и при ТЖ 12 в течение 30 минут. Отделяется технический глинозем 34,2 г, раствор сульфата калия упаривают до выделения кристаллического сульфата калия 53,58 г. Каркасные силикаты в количестве 700 г подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 1500 эрстд. для отделения железного концентрата. Извлечение железа в концентрат составило 72. Хвосты подвергают флотации. Флотацию сульфидов переходных металлов проводят на обескислороженной пульпе при 7,0. Получено 80 г концентрата, содержащего С 4,6,извлечение от исходной массы составляет 59,3. Хвосты флотации отправляют на гравитацию. Гравитацию тяжелых минералов, переходных и самородных, благородных металлов, проводят на гидроциклоне с сифонном высотой 10 метров. Масса концентрата металлов платиновой группы(МПГ) составила 65 г, содержала, г/т А 2,73, 500. Извлечение МПГ составило 55-80. Хвостами гравитации нейтрализуют маточный раствор после выделение алюмокалиевых квасцов. Выщелачивание - нейтрализацию с добавкой каркасного силиката проводили при температуре 80 С, при соотношении ТЖ 11,3 в течение часа,где соблюдалась кислотность раствора, которая должна расходоваться на извлечение переходных и редкоземельных металлов из каркасного силиката. После выщелачивания раствор содержит РЗМ 0,42 г/л, С 3,3 г/л, а остаточное содержание серной кислоты в растворе составляет 25-30 г/л (табл.3). Полученный после нейтрализации продуктивный раствор отправляют на сорбцию РЗМ известными способами. После этого медь извлекается экстракцией, реэкстракцию проводит отработанным электролитом, а рафинат используется в обороте для приготовления серной кислоты. Полученные результаты свидетельствуют о возможности комплексной переработки сложного алюмосиликатного сырья с достижением сквозного извлечения в соответствующие товарные продукты алюминия на 20, железа 72, медь 92,7,З 56, сульфат калий 93, МПГ 55-80. Преимущества предлагаемого способа заключаются в следующем. По прототипу необходимо использование не только кислоты, но и щелочных агентов для вскрытия упорных алюмосиликатных минералов цветных,редких металлов. В предлагаемом способе щелочные агенты не используются ни на стадии вскрытия, ни на стадии выделения редкоземельных,переходных металлов из растворов выщелачивания. Предлагаемый способ позволяет комплексно извлечь не только алюминий, но и переходные,редкоземельные и радиоактивные металлы за счет высокой концентрации кислоты на операции выщелачивания и разделения их при выделении алюмокалиевых квасцов и двойных солей редкоземельных металлов, а снижение кислотности растворов происходит за счет нейтрализации хвостами гравитации. Кроме того,после термической обработки алюмокалиевых квасцов разрушается сульфат алюминия до технического глинозема с выделением сернистого ангидрида,используемого для получения оборотной серной кислоты. Способ позволяет эффективнее извлечь полезные продукты при значительном снижении технологических потоков. Таблица 1 Влияние расхода серной кислоты на извлечение переходных и редкоземельных элементов Таблица 2 Влияние температуры на извлечение переходных и редкоземельных элементов Выщелачивание исходный раствор А 23, г/л 18,3 6,9 55,38 21 58,8 22,3 56,7 21,5 Таблица 3 Влияние времени ина нейтрализацию продуктивного раствора ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ комплексной переработки полиметаллического алюмосиликатного сырья,включающий кислотное выщелачивание с получением глинозема, кремнезема и тяжелых цветных металлов, отличающийся тем, что проводят дезинтеграцию,грохочение и центробежную инерционную классификацию сырья с разделением на слоистые и каркасные силикаты,слоистые силикаты подвергают выщелачиванию серной кислотой до остаточной кислотности 80180 г/л, отделяют фильтрацией кремнеземистый продукт, а в полученном сернокислом растворе алюминия,переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов синтезируют двойную соль сульфата алюминия и калия, кристаллизуют алюмокалиевые квасцы и центрифугируют их от маточного раствора, алюмокалиевые квасцы обезвоживают и подвергают термической обработке с выделением сернистого ангидрида и технического глинозема, из которого выщелачивают водой сульфат калия,а нерастворимый остаток обрабатывают раствором едкого натра по Байерпроцессу с получением металлургического глинозема и концентрата редкоземельных металлов,каркасные силикаты подвергают магнитной сепарации, флотации, гравитации с выделением переходных и самородных благородных металлов,хвосты гравитации направляют на нейтрализациювыщелачивание маточного раствора до остаточной концентрации серной кислоты рН 1,0 - 1,5 в течение 60-120 мин,пульпу отфильтровывают от кремнеземистого кека, а продуктивный раствор перерабатывают до получения переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов известными способами. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что сырье дезинтегрируют до крупности - 0,2 мм 100 и отделяют слоистые силикаты в количестве 15-35 от исходного сырья. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что слоистые силикаты выщелачивают при избытке серной кислоты 150-180 от стехиометрии на алюминий при температуре 170-2000 С и водой при ТЖ 12 с получением раствора сульфатов алюминия,переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в раствор сульфата алюминия,переходных,редкоземельных и радиоактивных металлов вводят сульфат калия из расчета на связывание сульфата алюминия по стехиометрии 100, синтезируют двойную соль сульфатов алюминия и калия при температуре 70-900 С. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что охлаждение раствора двойной соли сульфата алюминия и калия ведут до температуры 250 С в течение 8 часов с кристаллизацией алюмокалиевых квасцов (АКК) и двойных солей редкоземельных металлов. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что алюмокалиевые квасцы обезвоживают при температуре 4000 С и подвергают термической обработке сульфат алюминия при температуре 800 9500 С в присутствии восстановителя до технического глинозема. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделившийся сернистый ангидрид окисляют в контактном аппарате до серного ангидрида с получением серной кислоты в абсорбере на оборотных растворах. 8. Способ по п.1, отличающийся тем, что раствор сульфата калия упаривают до выделения кристаллического сульфата калия. 9. Способ по п.1, отличающийся тем, что каркасные силикаты подвергают магнитной сепарации при напряженности магнитного поля 1500 эрстед для отделения железного концентрата. 10. Способ по п.1, отличающийся тем, что флотацию сульфидов переходных металлов проводят на обескислороженной пульпе при рН 7,0. 11. Способ по п.1, отличающийся тем, что гравитацию самородных благородных металлов проводят на сифонном гидроциклоне высотой 10 метров с получением металлов платиновой группы (МПГ), рения, золота и серебра. 12. Способ по п.1, отличающийся тем, что продуктивные растворы переходных металлов, в частности, медь извлекается экстракцией, а оборотный раствор используют для получения серной кислоты.