СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, КАЛЬЦИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ КРАСНЫХ ШЛАМОВ Российский патент 1995 года по МПК C22B21/00 C22B26/20 C22B59/00 C01F7/02 

Описание патента на изобретение RU2048556C1

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам извлечения легких, преимущественно алюминия, щелочноземельных, преимущественно кальция, и редкоземельных металлов из красных шламов отходов глиноземных производств.

Цель изобретения повышение избирательности извлечения целевых продуктов и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в способе извлечения алюминия, кальция и редкоземельных металлов из красных шламов глиноземных производств, включающем выщелачивание кислотой, фильтрацию раствора и разделение извлекаемых целевых продуктов, выщелачивание проводят с использованием в качестве выщелачивающего реагента водорастворимых карбоновых кислот жирного ряда с числом атомов углерода в молекуле менее 3 при массовом соотношении сухой твердой и жидкой фаз 1:(4-18) и концентрации кислот 3-25% при температуре 30-80оС в течение 0,5-3 ч.

Изобретение иллюстрируется примерами.

Проверку способа проводили на опытной установке с использованием спекательного красного шлама Бокситогорского глиноземного завода как наиболее сложного в переработке.

Состав красного шлама, использованного в примерах, приведен в табл.1.

Результаты экспериментов по извлечению алюминия, кальция и редкоземельных металлов известным и предлагаемым способами при использовании различных выщелачивающих реагентов водорастворимых карбоновых кислот жирного ряда с числом атомов углерода менее 3, а именно водного раствора муравьиной кислоты НСООН и водного раствора уксусной кислоты СН3СООН, с различной концентрацией кислот, при различном соотношении сухой твердой и жидкой фаз, температуре и продолжительности извлечения приведены в примерах и табл. 2-5.

П р и м е р 1 (по известному способу). Пробу красного шлама, полученного при переработке бокситов по методу Байера, содержащего 12% Al2O3; 14% CaO; 36% Fe2O3; 9% SiO2; 4% TiO2 и 0,0007% Sc, подвергали восстановительной плавке при 1400 оС с известняком и коксом в течение 80 мин. При плавке образовывался саморассыпающийся алюмокальциевый шлак примерного состава: 20% Al2O3; 51% CaO; 6% TiO2; 15% SiO2, содержащий примерно 0,001% Sc и чугун, в котором содержалось менее 0,00005% Sc.

После выщелачивания шлака 30%-ным раствором серной кислоты и фильтрации раствора получили раствор, содержащий сульфаты алюминия и редкоземельных металлов, в частности скандия, а также твердый остаток, включающий в себя сульфат кальция. Редкоземельные металлы из сульфатного раствора, полученного в результате фильтрации, извлекали в органическую фазу путем экстракции 5%-ным раствором Ди2ЭГФК (ди-2-этилгексилфосфорная кислота) в керосине. Затем органическую фазу обрабатывали 10%-ным раствором соды и получали осадок гидроокисей редкоземельных металлов и раствор карбоната скандия. При экстракции алюминий в виде сульфата оставался в водном растворе. Извлечение алюминия, кальция и редкоземельных металлов из полученных продуктов осуществляли одним из известных способов.

П р и м е р 2 (по предлагаемому способу). Пробу красного шлама (состав табл. 1) влажностью 44% массой 100 г выщелачивали 500 мл 10%-ного раствора муравьиной кислоты (НСООН) при перемешивании в течение 2 ч при 70оС. Раствор фильтровали на фильтре Шотта и обрабатывали достаточным количеством серной кислоты до достижения равновесного значения pH 1,5 (для водной фазы). При этом кальций в виде нерастворимого сульфата (гипса) выпадал в осадок. Осадок отделяли фильтрацией на фильтре Шотта. Из отфильтрованного раствора отгоняли муравьиную кислоту в виде азеотропа (смеси) с водой до объема остатка в кубе (кубового остатка) 10 мл. Кубовый остаток обрабатывали 20 мл 20%-ного раствора карбоната натрия. При этом алюминий в виде алюмината и скандий в виде карбоната оставались в растворе, а остальные редкоземельные металлы в виде гидроксидов выпадали в осадок, который отделяли фильтрацией на фильтре Шотта. Раствор, содержащий алюминий и скандий, подкисляли до pH 8, пропуская через него ток газообразного углекислого газа. При этом алюминий в виде гидроокиси выпадал в осадок, а скандий оставался в растворе. Осадок отделяли фильтрацией на фильтре Шотта. Степень извлечения целевого продукта определяли как отношение абсолютного количества выделенного элемента к его абсолютному количеству, содержащемуся в пробе. Результаты представлены в табл.2.

П р и м е р 3 (по предлагаемому способу). Пробу красного шлама (состав табл.1) влажностью 44% массой 100 г выщелачивали 500 мл 10%-ного водного раствора уксусной кислоты (СН3СООН) при перемешивании в течение 2 ч при 70 оС и массовом соотношении сухой твердой и жидкой фаз 1:10. Опыт проводили по схеме примера 2. Результаты представлены в табл.2.

П р и м е р ы 4, 5, 6 и 7 (по предлагаемому способу). Проведена серия опытов по исследованию влияния массового соотношения сухой твердой и жидкой фаз на извлечение целевых продуктов. Пробу красного шлама (состав табл.1) влажностью 44% массой 100 г выщелачивали 500 мл 10%-ного водного раствора муравьиной кислоты при перемешивании в течение 2 ч при 70оС. Опыт проводили по схеме примера 2. Результаты представлены в табл.3.

П р и м е р ы 8, 9, 10 и 11 (по предлагаемому способу). Проведена серия опытов по исследованию влияния концентрации кислоты на извлечение целевых продуктов. Пробу красного шлама (состав табл.1) влажностью 44% массой 100 г выщелачивали 500 мл 10%-ного водного раствора муравьиной кислотой при перемешивании в течение 2 ч при 70оС и массовом соотношении сухой твердой и жидкой фаз 1:10. Опыты проводили по схеме примера 2. Результаты представлены в табл.4.

П р и м е р ы 12-23 (по предлагаемому способу). Проведена серия опытов по исследованию влияния температуры и продолжительности на извлечение целевых продуктов. Пробу красного шлама (состав табл. 1) влажностью 44% массой 100 г выщелачивали 500 мл 10%-ного водного раствора муравьиной кислотой при массовом соотношении сухой твердой и жидкой фаз 1 10. Опыты проводили по схеме примера 2. Результаты представлены в табл. 5.

Анализ результатов опытов позволяет сделать следующие выводы.

Выщелачивающие способности муравьиной и уксусной кислот практически одинаковы по отношению к алюминию и кальцию, но различны для скандия и редкоземельных металлов. Это объясняется тем, что муравьиная кислота является более сильной с точки зрения значения константы кислотной диссоциации. Однако доступность и меньшая токсичность уксусной кислоты делают ее не менее приемлемой для извлечения ценных продуктов из красного шлама отходов глиноземного производства. Выбранный диапазон массового соотношения сухой твердой и жидкой фаз 1 (4-18) ограничен снизу трудностью фильтрации за счет выпадения солей металлов. Увеличение этого соотношения более 1 18 нецелесообразно из-за снижения извлечения целевых продуктов и увеличения материальных потоков.

Степень извлечения целевых продуктов существенно зависит от времени выщелачивания и температуры причем чем выше температура, тем быстрее достигается максимальная степень извлечения элементов: Al 50% Сa 85% Sc 63% Yb 20% Повышение температуры свыше 80оС нецелесообразно из-за потерь реагента вследствие испарения и значительных теплозатрат, не приводящих к существенному росту степени извлечения продуктов. Выщелачивание при температуре ниже 30оС характеризуется невысокой скоростью течения процесса и требует длительного времени.

Концентрация кислоты существенно влияет на степень извлечения целевых продуктов: с ростом концентрации извлечение увеличивается. Однако использование кислоты с концентрацией более 25% нецелесообразно из-за значительного расхода кислоты, не приводящего к существенному росту извлечения целевых компонентов. Снижение концентрации менее 3% приводит к уменьшению извлечения. Поэтому с технологической точки зрения оптимальные условия выщелачивания: температура 60-80оС, концентрация кислоты 5-10% и продолжительность процесса 2 ч.

Преимуществом предлагаемого способа по сравнению с известным является упрощение процесса извлечения алюминия, кальция и редкоземельных металлов из красных шламов за счет исключения восстановительной плавки и всех операций и оборудования, непосредственно связанных с осуществлением этого процесса, а также возможность селективно извлечь из красных шламов алюминий, кальций, редкоземельные металлы путем перевода их в раствор, из которого в дальнейшем можно легко осуществить дробное непрерывное выделение отдельных целевых продуктов.

Похожие патенты RU2048556C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, КАЛЬЦИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ КРАСНЫХ ШЛАМОВ ГЛИНОЗЕМНЫХ ПРОИЗВОДСТВ 1992
  • Комаров П.В.
  • Молотилкин В.К.
  • Поляков М.С.
  • Шильников А.Ю.
RU2034066C1
СПОСОБ КИСЛОТНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНЫХ ШЛАМОВ 2012
  • Богомазов Александр Викторович
  • Сенюта Александр Сергеевич
RU2544725C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНОГО ШЛАМА МЕТОДОМ КУЧНОГО ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ 2020
  • Козырев Борис Александрович
  • Сизяков Виктор Михайлович
RU2756599C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ КРАСНЫХ ШЛАМОВ 2022
  • Зиновеев Дмитрий Викторович
  • Грудинский Павел Иванович
  • Дюбанов Валерий Григорьевич
  • Пасечник Лилия Александровна
RU2782894C1
Способ переработки красных шламов глиноземного производства 2023
  • Сенченко Аркадий Евгеньевич
  • Аксёнов Александр Владимирович
  • Рыбкин Сергей Георгиевич
RU2803472C1
ПОЛУЧЕНИЕ СКАНДИЙСОДЕРЖАЩЕГО КОНЦЕНТРАТА И ПОСЛЕДУЮЩЕЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ИЗ НЕГО ОКСИДА СКАНДИЯ ПОВЫШЕННОЙ ЧИСТОТЫ 2016
  • Сусс Александр Геннадиевич
  • Козырев Александр Борисович
  • Панов Андрей Владимирович
RU2647398C2
КОМПЛЕКС ДЛЯ ПЕРЕРАБОТКИ БОКСИТОВ 2016
  • Логинова Ирина Викторовна
  • Логинов Юрий Николаевич
  • Шопперт Андрей Андреевич
  • Медянкина Ирина Сергеевна
RU2682359C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СИНТЕТИЧЕСКОГО ДВУХВОДНОГО ГИПСА ИЗ КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ 1998
  • Поляков М.С.
  • Шильников А.Ю.
  • Поляков Ю.М.
RU2155159C2
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ СКАНДИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КРАСНЫХ ШЛАМОВ 2015
  • Рычков Владимир Николаевич
  • Кириллов Сергей Владимирович
  • Кириллов Евгений Владимирович
  • Буньков Григорий Михайлович
  • Боталов Максим Сергеевич
  • Горбачев Сергей Николаевич
  • Петракова Ольга Викторовна
  • Панов Андрей Владимирович
  • Сусс Александр Геннадьевич
  • Козырев Александр Борисович
RU2603418C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СКАНДИЕВОГО КОНЦЕНТРАТА ИЗ КРАСНОГО ШЛАМА 2014
  • Анашкин Вячеслав Серафимович
  • Вишняков Сергей Егорович
  • Петракова Ольга Викторовна
  • Горбачев Сергей Николаевич
  • Панов Андрей Владимирович
RU2562183C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 048 556 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, КАЛЬЦИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ КРАСНЫХ ШЛАМОВ

Изобретение относится к способам извлечения легких, преимущественно алюминия, щелочноземельных, преимущественно кальция, и редкоземельных металлов из красных шламов отходов глиноземных производств. Цель изобретения повышение избирательности извлечения целевых продуктов и упрощение процесса. Данный способ включает выщелачивание кислотой, фильтрацию раствора и разделение извлекаемых целевых продуктов. Новым в способе является то, что выщелачивание проводят с использованием в качестве выщелачивающего реагента водорастворимых карбоновых кислот жирного ряда с числом атомов углерода в молекуле менее 3 при массовом соотношении сухой твердой и жидкой фаз 1 (4 18) и концентрации кислот 3 25% при температуре 30 80°С в течение 0,5 3 ч. 5 табл.

Формула изобретения RU 2 048 556 C1

СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ АЛЮМИНИЯ, КАЛЬЦИЯ И РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ ИЗ КРАСНЫХ ШЛАМОВ глиноземных производств, включающий выщелачивание кислотой, фильтрацию раствора и разделение извлекаемых целевых продуктов, отличающийся тем, что выщелачивание проводят с использованием водорастворимых карбоновых кислот жирного ряда с числом атомов углерода в молекуле менее трех при масовом соотношении сухой твердой и жидкой фаз 1:(4-18) и концентрации кислот 3-25% при 30-80oС в течение 0,5-3,0 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2048556C1

Семенов С.А
и др
Экстракционное извлечение скандия при комплексной переработке различных видов сырья
- Цветные металлы, 1983, N 12, с.43.

RU 2 048 556 C1

Авторы

Комаров П.В.

Поляков М.С.

Шильников А.Ю.

Даты

1995-11-20Публикация

1992-12-01Подача