Плав для разложения карбонатов щелочно-земельных металлов

(51) 5 С 00 ИСАНИЕ ОБР Е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Государственный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт гидрометаллургии цветных металлов(54) ПЛАВ ДЛЯ РАЗЛОЖЕНИЯ КАРБОНАТОВ ЩЕЛОЧНО-ЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ(57) Изобретение относится к химии и технологии неорганических веществ, преимущеИзобретение относится к химии и технологии неорганических веществ, преимущественно к разложению карбонатов, и может быть использовано в химической и горнометаллургической промышленности, например, при переработке минеральногосырья, содержащего в качестве вредной примеси карбонаты щелочно-земельных металлов. К такому сырью относятся шеелитовые, флюоритовые, апатитовые и другие руды, а также промпродукты обогащения . этих руд. Близость свойств иэ-за наличия общего катиона - кальция, не позволяет эффективно применять при обогащении такого сырья традиционные методы и требует использования химических методов для селективного удаления карбонатов.Целью изобретения является удешевление процесса разложения и создание возможности осуществления беэотходной технологии. 501650584 А 1 ственно к разложению карбонатов и может быть использовано в химической и горнометаллургической промышленности. целью изобретения является удешевление процесса разложения карбонатного сырья и создание безотходной технологии. Плав для разложения карбонатов щелочно-земельных металлов включает нитраты щелочных металлов и нитрат аммония при следующем соотношении компонентов, мас.: нитрат аммония 40 - 50, нитрат калия (натрия) остальное. Использование плава данного состава позволяет в 14-20 раз снизить затраты на проведение процесса разложения карбонатов, в также создать безотходную технологию. 1 табл. Конкретные примеры осуществления способа.П р и м е р 1 (по прототипу). Смесь нитратов калия и натрия (см, таблицу) в количестве 440 г расплавляли при температуре 250 С в реакторе с мешалкой. К смеси добавляли. 294 г бихромата калия, растворяли его и порциями вводили навеску карбоната кальция в количестве, эквивалентном количеству СЛ бихромата калия (100 г) смесь при перемеши- СО вании нагревали до 350 С и выдерживали допрекращения выделения газов иэ расплава ( 30 мин). После окончания процесса раэ- ф ложения расплав охлаждали. Расплав закристаллиэовался при температуре 220 С. Затвердевший расплав извлекали из реактора, измельчали, растворяли в воде, В растворе выпадал осадок хромата кальция. Регенерация бихромата калия из хромата кальция беэ использования дополнительных реагентов невозможна.П р и м е р 2, Нзвески доломита массойпо 300 г разлагали в плзвзх нитратов щелочных металлов и аммония см, табл., примеры 2-8) при температуре 270 С, Стехиометрический расход нитрата аммония состдВил 480 г, его дол 1 о В нитратном плзве изменяли От 35 до 55% мзс.). По ходу процесса улавливали газообразные продукты реакции,/Длительность процесса разлокения составила 30-40 мин, После сливания в изложни цу конечных плавов фиксировалитемпературы их окон:ательного затвердеВзния, изменявшиеся в зависимости От составов от 135 до 210 С, Конечные плавы полностью рзс 1 ворялись в воде, к олученнь м рзс ГВОрзм добавляли растворы из сис 9Г:";.1 ы гэзоулзвливзния и проводили ас.".:.;кдание кзрбонатного кека, По выходу В";Оричного кярбонзтного кека Определяли степ ень регенерации реагентов, которая состав:, .3 88 - 92%. Стоимость компонентоВ исходного плзвз, израсходованных нз гзз.ло:е ие 300 г доломита, составила от 0,12 до 0,23 руб. Гсм. зкт экспериментальной проверки).П р и м е р 3. Плзв, содержащий 40%МНИМО;30%;ОБОЗ и 30% МзМОЗ испольВзл ьл сдзлзни зрбонз"3 ксьцнл нзХ,. Затая,".;:НО"СОД"ЛО О ВЫШЛЗ 1 МВЗНИ шеел" Овь 1"., хзл:Внрзтов, ."к состГВГ. Из 15",6 .з .,з :3 .1 сод,-ржал Л"Оз :, , В Ви .,е шеа,"и 3 и МО .,5% з Виде моли,5 ленз, В-;с к у кок Р В кол" .""ГВО 0,8 к Г Вес диль Г з 1."з г массой , " кг, наГ,зтыи В розктооа до та":- лера. 200 С. ;.:,.Сь перемешивали бзр.ао. зка;г.;,Гз Гьл Воздухом, нагревали до . "ОС, Выдеркивал., втечение 30 мин,ззоОорзз.,ье Гроцукты Отводили В Охлажгзе" мый конденсзтоо, После окончания разложения плав выливали из реактора в изложницулее измельчали и Оастворяли В воде. ,упьпу отфильтровзли, кек высушили, его вес составил 0,21 кг, Содержание в нем ценных компонентоВ составило: 1 ЙОЗ 3,1,4, МО",6. Б раствор после удаления из него кека добавили рзс.гвор кзрбоната ам, яния, полученный Отмывкой конденсатора От продуктов ВОЗГонки;олученныЙ кзрбонзт кальция отфильтровывали, высушивали.Его масса составила 0,53 кг, что соответстВует степени регенерации 88%.П р и м е р 4. Плав состаьз 50% МН 4 МОз, 25% МСз и 25% ЙВМОз использовали для разложения кзрбонзтз кальция, присутству" ощего в количестве 64% в шеелитовом промпродукте. Содержание в нем трехокиси вольфрама составляет 10%. Промпродукт в количестве 1 кг подавали порциями в плав, нагретый до 220"С В реакторе. Масса плава составила 2,1 кг, Смесь при перамешивзнии 5 10 15 20 25 35 40 45 50 55 нагревали до 270 С В Гечение 40 мин, После прекращения газовыделения из расплава его охлаждали до 180"С, разливали в металлическую изложницу, в которой расплав затвердевал, После измельчения плав выщелачивали водой, раствор Фильтровали, кек сушили, Масса кека составила 0,31 кг, содеркание ЧЧОз 52%, 8 фильтрате присутствие вольфрама не обнаружено. Регенерацию нитрата аммония в этом опыте не осуществляли.Известно, что нитраты щелочно-земельных металлов растворяются в расплавах нитратов щелочных металлов, а также алюминия с образованием низкотемпературных эвгектических смесей. Зти смеси жидкоподвижны во всем температурном интервале разложения карбонзтов нитратом аммония (от 200 до 270"С). Возможное использование избытка нитрата аммония СВЕРХ СтЕХИОМЕтрИВЕСКИ НЕОбХОдИМО КО- личествз для разложения карбонатов с целью растворения в этом избытке тугоплавких продуктов разложения - нитратов щелочО-земельных металлов, нецелесообразно вследствие развития самопроизвольного разложения избытка нитрата аммония при теиперзгуре 270"С после завершения разложения карбонатов,Этого не происходит в случае испольэоВгния для растворения продуктов разложения плзвов нитратов щелочных металлов, усгойчивь х до температуры 380 - 400 С.Соотношение компонентов в предлагаемом составе плава установлено и экспериментально подтверждено, исходя из условий получения в результате разложения кзрбонатов в этом плаве легкоплавкой жидкоподвижной эвтектической смеси из нитратов щелочных и щелочно-земельных металлов. Известно, чтонитрат кальция образует эвтектику с нитратом натрия и нитратом калия при содержании первого 46% (мзс.), При переходе от нитрата кальция к эквивалентному количеству нитрата аммония последнего в исходном плаве должно содержаться 45%, Понижение концентрации нитрата аммония в смеси с нитратами щелочных металлов ниже 40% приводит к повышению расхода нитратов калия и/или натрия, повышению температуры застывания плзва, Превышение концентрации нитрата аммония свыше 50% также приводит к повышению температуры застывания плава после Окончания разложения карбонатов,Из нитратов щелочных металлов предпочтительнее использование нитрата калия, который образует более легкоплавкую эвтектическую смесь с нитратом кальция (Тп.=146 С), тогда как с нитратом натрия(г Н 4)2 СОЗеский расхоСг 04+2 С 02тов по прей о реакци д по реакции:СЭМд(СОЗ)2+2 К 2 Сг 20 т-ф куранту 05-01 руб/т;йайОЗ, Кч Й Н 4 ЙО 3-70,эвтетическэЯ смесь плэвигся гри 114 Однако, учитывая более низкую стоимость нитрата натрия, а также то обстоятельство, что нитраты калия и натрия образуют не 1 рерывный ряд твердых растворов с минумумом температуры плавления 222 С при бо - 54 ф КчОЗ, оптимальным соотношением яВляется состав плавз с равными ВесОВыми долями нитратов калия и натрия.Соотношение между количеством плаца и количеством перерабатываемого карбонатс",держащего материала определяется из стехиометрического соотношения между карбонатами и нитрэтом аммония и составляет 160 весовых частей нитрата аммония на 100 весовых часей, например, карбоната кальция,При использовании для разложения карбонатов нитрата аммония, рзстворенно- ГО В ПЛЭВЕ НИТРЗТОБ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТЗЛЛОБ, становится возможным осуществить регенерацию нитрата аммония с помощью газообразных продуктов разложения - аммиака и углекислоты, Для регенерации нитрата аммония план после завершения процесса разложения карбонатов гранулируют, растворяют в воде, Отфильтровывают твердые остатки перерэбэтываемого материала, а в ВОДНЫЙ раСТВОр КЭЛЬЦИЯ И КЭЛИЯ И/ИЛИ Натрия. Охлажденный до температуры ниже 70 С,вводят при перемешивании сконденсиИспользование плавов на основе нитратов ОЕЭНЫЕ ПО 1 К" Ь РЧЗЛОЕЧ 1 ЧГ.", ОМВ р 3 с т В о р е О 53 3 у . 1 с я к р;м, 1 3 л л . 1 ч . , х 111док кзрбочзта кальция и регенерируется45 нитрат аммония. Кзрбоча кз ц 1 я птделяют От рэстВорд нитратов г 1 Очия и кзп,1 яИ/ИЛИ НатРИЯ, ПОСЛЕДНИЙ УПЛР,;ВЗКОТЕ ВИде безводного плава при темперз 1 уре свыше 170 С после коррекции сост:.з го50 нитрэту эмлония Возвратао Г ч". г; р делразложения, Степень регине,:ацли ч.:сз",.1аммония по атой хе-;,. ;л, .;оНитрэ 1 ы калия и или .,лр:; 1,у .х.расходуются, их потери че пс - .ц з о"55 избежных техноло;ических пот,оьТаким обрззом, способ по 1 зобре.въ.позволяет удеше 1:ить процесс разложе.1кэ рбонзтов в 1 4 2 О рзз, з так - создатьбезотходчую технологию,Формулэ изобр . : НияЛаз для разложения кэрсонетсв щелочно-земельных металлов ак: ючающийнитраты щелочных металлов, о 1 л и ч а ю щи й с я тем. чго, с целью удешевлечия проЗО цессэ разложения и создания Возможност 1осуществления безотходной технологии,плав дополнительчо содержит нитрат аммония при следующем соотношении компс 35 нентов, мас. 4;Нитрэт зм 1 лон.;я 40-50Нитраты щегОчныхметаллов Остальное щелочных металлов для разложения доломита