Способ комплексной переработки апатитонефелиновых руд

В.Т. твее Григо РАБОТ к техноных удоб руд пу тки. Ц рощени ее:Ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ВТОЕСНОМУСВИД(71) Институт химиредких элементовсырья Кольского фрова АН СССР(53) 63 1.8 (088,8 6) Авторское свидетельство ССС 823369, кл. С 05 В 11/06, 1979(54) СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕАПАТИТОНЕФЕЛИНОВЫХ РУД(57) Изобретение относитсялогии производства минералрений иэ апатитонефелиновыхтем их комплексной перераблью изобретения является у БРЕТЕНИЯСТВУ процесса, снижение энергозатрат и расхода азотной кислоты. Способ осуществляют разложением апатитонефелиновых руд азотной кислотой, отделением фильтрацией нерастворимого ос" татка, упариванием полученных растворов, термической обработкой образовавшейся смеси аэотнокислых солейопри 800-950 С, выщелачиванием алюминия и переработкой фосфорсодержащего остатка в присутствии поташа с получением фосфорно-калийного удобрения. В предлагаемом способе стадию разложения исходной руды осуществляют равномерным дозированием в течение 1-4 ч руды в стехиометрическое количество 20-563-ной азотной кислоо ты с температурой 50-110 С, в которую предварительно вводят затравку из аморфного кремнезема, причем в качестве затравки используют нерастворимый остаток от разложения руды в количестве 10-40 мас.7 3 з.п, ф-лы, 1 табл.Изобретение относится к технологии производства минеральных удобрений и касается способа получения удобрений из апатитонефелиновых руд.Цель изобретения - упрощение процесса, снижение энергетических затрат и расхода азотной кислоты.П р и м е р 1. Измельченную до содержания частиц крупностью 1,0 мм 10 менее 5% бедную апатитонефелиновую руду (1 кг), содержащую, мас.%: Р О .5, Иа 0 8; К .О 3,8; А 1 О 15; СаО 9,78, МяО 2,2; ТхО 3, ГеОз 8, 8 О 38,5, прочие и влага 6,72, равномерно загружают в течение 4 ч в 3,0 л ,30%-ной азотной кислоты, нагретой до 90 С. После окончания загрузки пульпу дополнительно перемешивают в течение 30 мин и фильтруют. Скорость фильтрования составляет 1100 л/м 2 ч, Влажность осадка после промывки его водой 51, 1%Состав осадка (в пересчете на сухой продукт), мас.%: РО (0,01; Иа О 2,5; К О 1,5, А 10 з 3,6; 25 СаО 5,3, МяО 3,6, Тэ.О 4,6 . Ре Оз 10,5; ЯО 63,1, прочие 5,3, Извлечение в раствор составляет, %; Р 05. 100; НаО 81,0, К О 76,0, А 1 О 85,30, СаОМинералогический анализ остатка показывает практически полное отсутствие в нем апатита и нефелина, Остаточное количество А 10, Иа О, К О содержится в остатке в виде полевых шпатов., Раствор упаривают до плава, который подвергают термической обработке при 900 С. Получают 360 г алюминатного спека, имеющего следующий состав (в пересчете на сухое вещест-. вом), мас.%: 1 0 13,87", Иа О 18,0;40 КО 8,0, А 1 О 35,54, СаО 18,2 ГедО 4,42, М 1,4, прочие 0,53. Спек растворяют в 1 л раствора содержащего, 40 г/л Ма О каустического и 30 г/л Ма О карбонатного. Алюминатный раствор отфильтровывают от фосфорсодержащего остатка, выход которого после промывки составляет 150 г на 1 кг исходной руды. Состав его (в пересчете на сухое вещество) мас.%: РО50 32,5; Ба,О 2,8; К О 0,75; А 1 Оз 7,0; СаО 43,67; ГеО 10,6; прочие 2,68.. В алюминатный раствор, состав которого, г/л: А 1 О з 58, 7, ИаО 65,3, К О 13,851 РО 0,63, 810 0,1, вместе с промывной водой вводят 2 г СаО для очистки от РО и 810. Осадок содержащий РО, смешивают с фосфорсо Фосфорсодержащий продукт (150 г),в котором содержится Р 05 (48,75 г),смешивают с поташом (39,64 г) и прокаливают. Получают 172 г фосфорно-калиевого удобрения, содержащего28,34% РО 5 и 15,7% К О.Зависимость содержания цитратнорастворимой формы РО в удобренииот температуры прокаливания приведена в таблице,Количество Температура прокалио вания, С одержание итратноастворимой ормы Р О цитратнорастворимой формы от общего содержания,% 25,7 100 8,0 27 Как видно из таб рехода РО в усвоя форму уже при темпе 900 С составляет 91 при температуре 100 ревести практически цитратнорастворимую Пример 2. ное разложение апат руды по примеру 1.лицы, степень пеемую растениями ратуре спекания%. ПрокаливаниеОС позволяет певесь фосфор вформу.Проводят кислофитонефелиновойВ исходную кислодержащим шламом от выщелачивания спека.Очищенный алюминатный раствор делят на две равные части, одну из которых карбонизируют (путем пропусакания углекислого газа) и вьщеляют 89,4 г гидроксида алюминия, который отделяют от раствора, содержащего соду и поташ. Гидроксид используют в качестве готового продукта или про" каливают с получением металлургического глинозема, содержащего " 0,02% ЫО и ГеО 0,01%. Содопоташный раствор упаривают и обычными приемами вьщеляют из него соду и поташ. Другую часть алюминатного раствора подвергают частичной карбонизации с последующим перемешиванием в течение 6 ч. Выделившийся при этом гидроксид алюминия (75 г) отделяют от раствора содержащегокаустическую и карбонатную соду, который в свою очередь, используют при выщелачивании алюминатного спека.бО 14287 ту вводят затравку аморфного кремнезема, в качестве которой используют часть (125 г) кремнистого остатка от разложения предыдущей навески руды. Количество затравки должно со.б ставлять 10-407 от массы получаемого при разложении руды остатка. При расходе затравки менее 10% действие ее становится незначительным. Повьппе ние расхода затравки более 407 ухудшает фильтруемость пульпы за счет возрастания общего содержания твердого в пульпе. Как установлено исследованиями, оптимальный расход затрав б ки составляет 20-257. В качестве затравки можно использовать как часть твердого остатка после отделения его от раствора азотнокислых солей, так и часть пульпы. Скорость фильтрования пульпы, полученной в этих условиях, составляет 1850 л/(м ч), чтр в 1,5 раза вьппе скорости Фильтрования пульпы, полученной беэ введения затравки. 2 бП р и м е. р 3, Проводят разложение 0,5 кг руды азотной кислотой по примеру 1. Затем в полученную пульпу равномерно в течение 3 ч одЪ новременно подают 1,5 л подогретойодо 90. С азотной кислоты и О, 5 кг руды. Пульпу фильтруют. Скорость фильтрования составляет 1400 л/(м ч), влажность осадка 50,5%.Осуществление процесса по данноЗб му примеру подтверждает возможность непрерывного разложения руды., П р и м е р 4. Проводят разложение руды по примеру 2. Используемую кислоту нагревают до 50 С . Скорость Фильтрования пульпы, полученной вЗ этих условиях, снижается до 450 л/(м ч). Влажность осадка составляет 57%.П р и м е р 5. Проводят разложе,ние руды по примеру 2. Используемуюокислоту нагревают до 110 С. Скорость Фильтрования составляет 2000 л/(м.ч). Влажность остатка 48,5%. Как видно из данного примера, новьппение температуры до 110 С нес-. колько ухудшает фильтрацию. Однако дальнейшее повышение температуры нецелесообразно ввиду сложности коррозионной защиты аппаратуры и возможных потерь азотной кислоты.ббП р и м е р 6. Проводят разложение руды по примеру 2Время загрузки снижают до 1 ч. Скоррсть фильтро 464вания составляет 550 л/мч). Наблюдается частичная желатинизация пульпы. Влажность остатка 627.П р и м е р 7. Проводят разложение руды по примеру 2. Для разложенияиспользуют 20%-ную азотную кислоту.Скорость фильтрования пульпы составляет 950 л/(мч), влажность остатка 55,5%,П р и м е р 8. Проводят разложение руды по примеру 2. Для разложенияиспользуют 56%-ную азотную кислоту.Полученная густая пульпа плохо фильтрется вследствие кристаллизации солей ввиду высокой концентрации растворов, поэтому перед Фильтрованиемв пульпу вводят воду в количестве,необходимом для разбавления исходнойкислоты до 40%-ной концентрации. Скорость фильтрования в этом случаесоставляет 1600 л/(мч), влажностьтвердого остатка 49,57.П р и м е р 9. Полученный прикислотном разложении руды растворазотнокислых солей упаривают до плава и подвергают термической обработке при температуре 800 С. Получают368 г спека, содержащего, %: Р О13,56 БаО 17,61, КО ,83; А 10 э34,77; СаО 17,80 у Ре Оз 4,32, Х 3,53,"прочие 0,52Степень удаления нитратного азота в газовую Фазу 94,57.,П р и м е р .10, Осуществляют термическую обработку азотнокислых солей при 950 С. Получают 358 г спека,содержащего,%: Р О . 14,0 1; Иа О18,18, КО 8,08, А 1, О. 35,90; СаО18,38; Ре О 4,46, Х 0,45 прочие0,54. Степень удаления нитратногоазота в газовую фазу 99,37.,П р и м е р 11. Хвосты апатитовой Флотации (1 кг), имеющие состав,мас.%: РОэ,74;" ХаО 10,05; КО6,24; . 0 20,7; СаО 7,4,ф ЫО 37,32прочие и влага 6,45, разлагают попримеру 2. Концентрация используемой кислоты 357Полученная пульпа фильтруется соскоростью 1800 л/(мч), влажностьпромытого водой осадка 48%, Азотнокислые растворы перерабатываются попримеру 1Фосфорсодержащий шпам (100 г),в котором содержится РО(25 г), смешивают с поташом (65 г) и прокаливают при 1000 СПолучают 145,6 гфосфорно-калиевого удобрения, содержащего 17,2% РО и 31,4% К О.5 14287Для получения отношения РО :К О в Фосфорно-калиевом удобрении, равного 1: 1, в спекаемую смесь можно подшихтовать Фосфорсодержащий продукт от переработки бедной руды (пример 1).П р и и е р 12. Проводяткислотное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1. В исходную кислоту вводят затравку аморфного кремне эема, в качестве которой используют 10% (61,0 г) от массы кремнеэемсодержащего остатка от разложения пре-. дыдущей навески руды. Скорость Фильтрования пульпы, полученной в 15 этих условиях, составляет, 1500 л/(м,ч) влажность промытого водой осадка.50,6%.П р и м е р 13, Проводят кислотное разложение апатитонефелиновой 20 руды по примеру 1. В исходную кислоту вводят 40% (244,0 г) кремнеземсодержащего остатка от разложения руды. Скорость фильтрования полученной пульпы составляет 1350.л/(мч), влаж ность осадка 50,8%.П р и м е р 14. Проводят кислбт)- ное разложение апатитонефелиновой руды по примеру 1. В исходную кисло ту вводят 25% (152,5 г) кремнеземсб" 30 держащего остатка от разложения руДЫ 1 Скорость Фильтрования пульпы состав ляет 1850 л/(мч), .влажность осадка 50, 1%.Как видно из приведенных примероЩ 3. введение в исходную кислоту затравы аморфного кремнезема, в качестве которой используется 10-40% от массы кремнеземсодержащего остатка от разложения руды, приводит к существенно О му увеличению скорости фильтрования получаемых пульп и снижению влажности осадков. Оптимальный расход затравки составляет 20-25%, При расходе затравки менее 10% действие ее ска эывается незначительно. Повьппение расхода затравки более 40% приводит к снижению показателей фильтруемости. 46 б110 С происходит кипение растворовкислоты.Время ведения процесса 1-4 ч. Минимальная продолжительность равномерной загрузки (1 ч), при которойне наблюдается желатинизация пульп,может быть принята только при наличиив исходной кислоте затравки кремнезема. Без затравки пульпа желатинизируется.При длительности процесса более 4 ч процесс может осуществлятьсябез внедрения затравки кремнезема,но при этом он значительно удлиняется.Количество затравки активного(аморфного) кремнезема составляет10-40% (оптимальное 20-25%). Приемпозволяет проводить процесс при минимальной его продолжительности, атакже обеспечивает получение болеекрупных частиц кремнезема. Минимальный расход затравки 10%, так как нижеэтого предела влияние затравки оказывается незначительно. При расходе затравки, выше 40% значительно ухудшается фильтруемость и отмывка осадкавследствие большого содержания твердого в пульпе,Температура термообработки 800- 950 С определяется скоростями денитрации спека и алюминатообразования, которые являются взаимосвязанными величинами. Скорость денитрации (разложение нитратов натрия и калия) практически равна скорости алюминатообразования. Как видно из примера 9, уже8при 800 С в газовую фазу отгоняют 94,5% азота. Эта величина является минимальной для технологии, поэтому снижение температуры нецелесообразно.оПри 950 С степень денитрации составляет 99,3%, т.е. процесс алюминатообразования протекает практически полностью. Повьппение температуры лишь незначительно увеличивает этот показатель, но связано с лишним расходом энергии.В способе применяют 20-56%-ную кислоту. При концентрации ниже 20% резко ухудшается фильтруемость пульп вследствие частичной ее желатиниэации, 56% - верхний предел концентрации выпускаемой промышностью кислоты. оПри температуре ниже 50 С наблюдается желатинизация пульпы, вьппе Ликвидация стадии сушки позволяет сэкономить 70-90 кг мазута при переработке 1 т сырья.Предлагаемые режимы разложения .рудыпозволяют упростить процесс и осуществить одностадийное разложение с получением Фильтруемых остатков.Предлагаемый способ обеспечивает снижение расхода азотной кислоты, ,так как разложение сырья ведется при1428746 еработки авиаций ф 30 1. Способ комплексной перапатитонефелиновых руд, включразложение их азотной кислотделение фильтрацией нерастворимого11 Составитель Р.ГерасимовТехред М,Дидык Корректор М.Васильева Редактор В.Петраш Заказ 5096/27 Тираж 425 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий1 13035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 стехиометрически необходимом количестве НИО. В известном способе разложение ведется в две стадии. На первой стадии сырье обрабатывают азотной кислотой при расходе ее 125 от.5стехиометрии на щелочные элементы.Затем масса сушится. При этом избыточная кислота отгоняется в виде разбавленного раствора, который сложноиспольэовать, На второй стадии высушенный продукт вторично обрабатывается азотной кислотой при расходе ее105 от стехиометрии на А 10 з+ Ре О,Как показывают приведенные приме-. ры, предлагаемый способ по сравнениюс известным обеспечивает сокращениестадийности процесса, позволяет получать хорошо фильтруемые нерастворимые остатки без промежуточной стадии - сушки продуктов разложения.Устранение операции сушки упрощает ,аппаратурное оформление процесса и ., снижает энергетические затраты. 25формула из обретения остатка, упаривание полученных растворов, термическую обработку образовавшейся смеси азотнокислых солей и выщелачивание алюминия, переработку фосфорсодержащего остатка с получением удобрения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения процесса, снижения энергетических затрат и расхода азотной кислоты, разложение осуществляют равномерным дозированием руды в стехиометрическое количество 20-56 .-ной азотной кислоты с температурой 50-110 С, причем в кислоту предварительно вводят в качестве затравки аморфный кремнезем, а термическую обработку смеси азотно- кислых солей ведут при 800-950 С.2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве затравки используют нерастворимый остаток от разложения апатитонефелиновых руд в количестве 10-40 мас.Х.3. Способ по пп. 1 и 2, о т л ич а ю щ и й с я тем, что равномерное дозирование руды в кислоту осуществляют .в течение 1-4 ч.4, Способ по пп. 1-3, о т л ич а ю щ и й с я тем, что фосфорсодержащий остаток прокаливают в присутствии поташа.