Способ переработки магнийсодержащих материалов

(51) 01 5/06 (2009.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ полученного раствора осуществляют с продувкой воздухом, а термическое разложение полученного соединения магния проводят при температуре 11001500 С. Использование предлагаемого способа позволяет получать магний с высокой степенью извлечения в конечный продукт при небольшом расходе реагентов при осуществлении способа, а значить позволяет сократить затраты при переработке магнийсодержащих материалов. Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения оксида магния при переработке нетрадиционных видов минерального сырья, в частности хромитовых руд и отходов их обогащения, содержащих в виде вмещающих пород серпентиниты. Известен способ переработки магнийсодержащих материалов,а именно серпентинитов и серпентинитовых отвалов на хризотил-асбестовых и хромитовых месторождениях. Способ включает разложение серпентинитов минеральной кислотой с получением солей магния и термическую их обработку при температуре 900 С до окиси магния. Разложение серпентинита осуществляют серной кислотой с концентрацией в интервале 10-50 с последующим удалением гидролизуемых примесей при рН 8-8,5,карбонизацией чистого раствора сульфатом магния до его окиси. С целью интенсификации процесса разложение серпентинита серной кислотой проводят при 90-100 С (Патент РФ 2038301, кл. 01 5/06,опубл. 27.06.1995) Недостатком способа является то, что при разложении серпентинита при концентрации серной кислоты 10, извлечение магния низкое и составляет всего 29. При повышении концентрации кислоты до 40 - 50 извлечение повышается, однако остаточное содержание кислоты в растворах высокое и составляет 300 г/л,что приводит к перерасходу реагентанейтрализатора для полной нейтрализации оставшейся кислоты и перерасходу серной кислоты,т.к. она не используется повторно. Термическое разложение карбоната магния при температуре 900 С позволяет получать только водорастворимую разновидность оксида магния, поэтому чтобы(72) Кушакова Лариса Борисовна Резниченко Вера Всеволодовна Коспанов Мурат Мукашевич Сулейманова Гулия Аркеновна(73) Дочернее государственное предприятие на праве хозяйственного ведения Восточный научноисследовательский горно-металлургический институт цветных металлов Республиканского государственного предприятия на праве хозяйственного ведения Национальный центр по комплексной переработке минерального сырья Республики Казахстан Министерства индустрии и торговлии Республики Казахстан Акционерное общество Транснациональная компания Казхром(54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ МАГНИЙСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ(57) Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано для получения оксида магния при переработке нетрадиционных видов минерального сырья, в частности хромитовых руд и отходов их обогащения, содержащих в виде вмещающих пород серпентиниты. В основу изобретения положена задача получения магния с высокой степенью извлечения в конечный продукт при небольших расходах реагентов на осуществление способа. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе переработки магнийсодержащих материалов, включающем обработку последнего серной кислотой при нагревании, очистку полученного раствора сульфата магния от примесей металлов, отделение образующего осадка и осаждение соединения магния из фильтрата с последующим термическим разложением его до оксида магния, при этом обработку материалов проводят в две стадии, на первой стадии фильтратом пульпы выщелачивания и промывной водой со второй стадии при начальной концентрации серной кислоты 100 - 130 г/л при ЖТ(34)1, а на второй стадии раствором серной кислоты при начальной ее концентрации 350 - 600 г/л при ЖТ(1,52,5) 1. Гидролитическую очистку 23692 производить оксид магния с высоким содержанием основного вещества(более 90) необходимо проводить многократную промывку от водорастворимых примесей (сульфатов магния и натрия, карбоната натрия) основного карбоната магния. Это связано с высокими расходами воды и сложностью практической реализации, что также приводит к перерасходу реагентов (воды),частичной потери карбоната магния при промывке и в конечном итоге уменьшает степень извлечения магния. В основу изобретения положена задача получения магния с высокой степенью извлечения в конечный продукт при небольших расходах реагентов на осуществление способа. Поставленная задача достигается тем, что в известном способе переработки магнийсодержащих материалов, включающем обработку последнего серной кислотой при нагревании, очистку полученного раствора сульфата магния от примесей металлов, отделение образующего осадка и осаждение соединения магния из фильтрата с последующим термическим разложением его до оксида магния, согласно изобретению обработку материалов проводят в две стадии, на первой стадии- фильтратом пульпы выщелачивания и промывной водой со второй стадии при начальной концентрации серной кислоты 100 - 130 г/л при ЖТ(34)1, а на второй стадии раствором серной кислоты при начальной ее концентрации 350 - 600 г/л при ЖТ(1,52,5) 1, при этом гидролитическую очистку полученного раствора осуществляют с продувкой воздухом, а термическое разложение полученного соединения магния проводят при температуре 1100-1500 С. Осуществление способа в две стадии позволяет получать растворы выщелачивания на первой стадии с небольшим содержанием кислоты 8-10 г/л,что требует небольшого количества реагентанейтрализатора для полной нейтрализации оставшейся кислоты. Растворы и промывная вода со второй стадии идут на первую, что также позволяет сократить расход кислоты. Использование начальной концентрации серной кислоты 100 - 130 г/л при ЖТ(34)1 оптимально, т.к. при этих параметрах,полученные растворы имеют небольшое остаточное содержание кислоты, но при этом степень извлечения магния в растворы высокая. Концентрация 350 - 600 г/л при ЖТ(1,52,5)1 на второй стадии также оптимальна, т.к. при этих тараметрах происходит максимальное доизвлечение магния в раствор из кека, полученного на первой стадии, при этом полученные растворы с высоким содержанием кислоты поступают на первую стадию выщелачивания. При очистке растворов использование продувки воздухом позволяет интенсифицировать процесс осаждения железа двухвалентного в результате его окисления кислородом воздуха в железо трехвалентное, что также позволяет снизить расход реагента-регулятора среды. Проведение термического разложения при температуре 1100-1500 С позволяет получать кислото- и водостойкую разновидность оксида магния, которую можно промывать водой для удаления водорастворимых примесей, захваченных маточным раствором на стадии осаждения основного карбоната магния и неудаленных на операции промывки, что способствует повышению степени извлечения, а кроме того и качества полученного оксида магния. Способ осуществляется следующим образом. На первую стадию выщелачивания подается исходное сырье (шламы обогащения хромитовых руд, бедные хромитовые руды и др.) крупностью минус 1.0 мм, фильтрат пульпы выщелачивания второй стадии и промывная вода с этой же операции. При необходимости корректируется содержание кислоты. Выщелачивание проводят при температуре 60-90 С в течение 0,75-2,5 часов. Пульпа выщелачивания сгущается. Нижний слив направляется на вторую стадию выщелачивания. Верхний слив, содержащий не более 8-10 г/л кислоты и 35-45 г/л магния, подвергается гидролитической очистке и затем осаждению магния. На второй стадии в нижний слив сгущения пульпы первой стадии подается серная кислота,количество которой зависит от нейтрализующей способности исходного материала. ЖТ поддерживается на уровне (1,52,5) 1. Исходная концентрация серной кислоты на второй стадии составляет 350-600 г/л. Выщелачивание ведется при 90-130 С в течение 1-3 часов. Пульпа выщелачивания фильтруется. Фильтрат направляется на первую стадию выщелачивания. Кек промывается водой. Промывная вода также подается на первую стадию выщелачивания. Количество вводимой кислоты на вторую стадию выщелачивания регулируется таким образом, чтобы остаточное ее количество в фильтрате и промывной воде соответствовало потребностям первой стадии. Верхний слив сгущения пульпы первой стадии выщелачивания направляется на гидролитическую очистку, которая ведется в течение 1-3 часов с продувкой воздуха. Реагенты добавляются для достижения конечного значения рН 7,0-8,0. В качестве регулятора рН может применяться каустическая сода, едкий натр, известь, дробная подача извести и известняка (известняк до рН 5,0 и затем известь до рН 7,0-8,0) и др. Из фильтрата пульпы гидролитической очистки добавлением раствора каустической соды осаждают основной карбонат магния. Осажденный основной карбонат магния подготавливают к обжигу фильтруют, промывают,сушат, а затем направляют на обжиг при температуре 1100-1500 С. Обожженный продукт дополнительно промывают водой. Содержание основного компонента в полученном товарном оксиде магния (жженой магнезии)составляет более 97. Пример 1 (по известному способу) 23692 Проба шламов обогащения хромитовых руд состава,С 2 О 3 -21,9,-6,24,-18,4, А-1,88,выщелачивают раствором серной кислоты с концентрацией 200 г/л и соотношении ЖТ 41, как по предлагаемому изобретению, по одностадийной схеме с получением раствора сульфата магния,который подвергают гидролитической очистке с использованием в качестве реагента-нейтрализатора соды ( 23 ). Из полученного раствора добавлением раствора каустической соды осаждают основной карбонат магния. Отфильтровывают осадок карбоната магния и подвергают многократной промывке от водорастворимых примесей (сульфатов магния и натрия, карбоната натрия), а затем направляют на обжиг при температуре 900 С с получением готового продукта- жженой магнезии. Условия и результаты проведения опыта приведены в таблице. Пример 2 (по известному способу). Состав пробы и условия такие же, как в примере 1, отличие состоит в том, что выщелачивание проводят раствором серной кислоты с концентрацией 400 г/л. Условия и результаты проведения опыта приведены в таблице. Пример 3 (по предлагаемому способу). Проба шлама состава, приведенного в примере 1,подвергают выщелачиванию в 2 стадии. На первую стадию выщелачивания подают шлам, фильтрат пульпы выщелачивания второй стадии и промывную воду с этой же операции, при этом концентрацию кислоты поддерживают на уровне 130 г/л, а ЖТ 4. Выщелачивания проводят при температуре 90 С в течение 1 часа. Пульпу выщелачивания сгущают. Нижний слив направляют на вторую стадию выщелачивания. Верхний слив,содержащий 7,8 г/л кислоты нагревают до 90 С и с помощью каустической соды доводят рН среды до 7-8 и затем осаждают магний. На второй стадии в нижний слив сгущения пульпы первой стадии подают серную кислоту,количество которой зависит от нейтрализующей способности исходного материала. ЖТ поддерживают на уровне 21. Исходная концентрация серной кислоты на второй стадии составляет 400 г/л. Выщелачивание ведут при 90 С в течение 2 часов. Пульпу выщелачивания фильтруют. Фильтрат направляют на первую стадию выщелачивания. Кек промывают водой. Промывную воду также подают на первую стадию выщелачивания. Количество вводимой кислоты на вторую стадию выщелачивания регулируют таким образом, чтобы остаточное ее количество в фильтрате и промывной воде соответствовало потребностям первой стадии. Верхний слив сгущения пульпы первой стадии выщелачивания направляют на гидролитическую очистку, которую ведут в течение 1 часа с продувкой воздуха. В качестве реагентанейтрализатора используют 23 , который добавляется для достижения конечного значения рН 7,0-8,0. Из фильтрата пульпы гидролитической очистки добавлением раствора каустической соды осаждают основной карбонат магния, который подвергают обжигу при температуре 1100 С и отмывают от водорастворимых примесей. Условия и результаты проведения опыта приведены в таблице. Пример 4 (по предлагаемому способу). Состав пробы и условия такие же, как в примере 3, отличие состоит в том, что на второй стадии соотношение ЖТ поддерживают на уровне 1,51,температура при обжиге составляла 1500 С. Условия и результаты проведения опыта приведены в таблице. Пример 5 (по известному способу) Условия опыта такие же, как в примере 1,отличие состоит в том, что проба исходного материала имела состав-16,5,-7,74,2,9, С 23 - 34,36, а выщелачивание проводят раствором серной кислоты с концентрацией 600 г/л,а соотношение ЖТ 31, как по предлагаемому способу. Условия и результаты проведения опыта приведены в таблице. Пример 6 (по известному способу). Условия опыта такие же, как в примере 5,отличие состоит в том, что выщелачивание проводят раствором серной кислоты с концентрацией 300 г/л. Пример 7 (по предлагаемому способу). Условия опыта такие же, как в примере 3,отличие состоит в том, что проба имела состав, как в примере 5,6, а выщелачивание на первой стадии проводили раствором серной кислоты с концентрацией 100 г/л при соотношении ЖТ 31, а на второй стадии раствором серной кислоты с концентрацией 600 г/л при соотношении ЖТ 1,51. Условия и результаты проведения опыта приведены в таблице. Пример 8 (по предлагаемому способу). Условия опыта такие же, как в примере 7,отличие состоит в том, что выщелачивание на второй стадии проводили серной кислотой с концентрацией 350 г/л при соотношении ЖТ 2,51. Из приведенных примеров видно,что предлагаемый способ позволяет проводить выщелачивание с высокими показателями извлечения магния в раствор до 83,5 при низком содержании кислоты в растворе до 8 г/л,отправляемом на дальнейшую переработку(Примеры 3, 4, 7, 8) и пониженном расходе серной кислоты - всего до 921 кг/т перерабатываемого материала в сравнении с известным способом до 1800 кг/т. Извлечение магния в готовый продукт составляет до 83,2. При выщелачивании магнийсодержащих материалов по известному способу с небольшой концентрацией серной кислоты 200-300 г/л (Пример 1 и 6), получают растворы с низким содержанием кислоты, но и низким содержанием магния,извлечение магния в готовый товарный продукт составляет всего 60. При повышении концентрации кислоты до 400-600 г/л по известному способу (Примеры 2, 5) извлечение повышается до 3 23692 81,8, однако и полученные растворы имеют высокое содержание кислоты до 293 г/л и на их нейтрализацию требуется большой расход реагентанейтрализатора. Только на нейтрализацию кислоты необходимо не менее 89,6 кг соды на 1 м 3 раствора(по стехиометрии). Расход реагента-нейтрализатора по предлагаемому способу Пример 3 будет ниже в 10,6 раз, чем по известному способу Пример 2. Обжиг при температуре 1100-1500 С позволяет получать труднорастворимую в воде окись магния,которую легко промывать и отделять от нее водорастворимые примеси (сульфатов магния и натрия, карбоната натрия), что позволяет повысить качество готового продукта уменьшить расход воды и упростить процесс практической реализации. Таким образом, предлагаемый способ позволяет получать магний с высокой степенью извлечения в конечный продукт при небольшом расходе реагентов при осуществлении способа, а значить позволяет сократить затраты при переработке магнийсодержащих материалов (Примеры 3, 4, 7, 8). 23692 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ переработки магнийсодержащих материалов, включающий обработку последнего серной кислотой при нагревании, гидролитическую очистку полученного раствора сульфата магния от примесей металлов, отделение образующего осадка и осаждение соединения магния из фильтрата с последующим термическим разложением его до оксида магния, отличающийся тем, что обработку материалов проводят в две стадии, на первой стадии- фильтратом пульпы выщелачивания и промывной водой со второй стадии при начальной концентрации серной кислоты 100 - 130 г/л при ЖТ(34)1, а на второй стадии раствором серной кислоты при начальной ее концентрации 350600 г/л при ЖТ(1,52,5) 1, при этом гидролитическую очистку полученного раствора осуществляют с продувкой воздухом, а термическое разложение полученного соединения магния проводят при температуре 1100-1500 С.