СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ОБРАБОТКИ СЕРПЕНТИНИТОВ Российский патент 2010 года по МПК C01B33/12 C09C1/24 C09C1/30 C01F5/30 C22B3/10 

Изобретение относится к области неорганической химии, в частности термосолянокислотной обработки железомагнезиальных серпентинизированных ультраосновных пород для получения двуокиси кремния, хлорида магния, пигмента, а также тонкодисперсного кремнезема, которые могут использоваться в синтезе нанокомпозитных материалов, особых и оптических стекол, в качестве наполнителя в резине и пластмассах, силикагельных сорбентов, носителей катализаторов, формовочного вещества в металлургии, составной части в лакокрасках, пластмассах, линолеуме, эмалях, в высокотемпературных огнестойких красках, в производстве тонкокерамических и огнеупорных веществ, в качестве исходного вещества для кремния, магния и его оксида и т.д.

Известен способ обработки серпентинитов, по которому серпентинит прокаливают в температурном интервале 640-680°С, после чего термообработанный серпентинит обрабатывают при температуре 85-95°С в течение 3-5 мин 5-8%-ным раствором соляной кислоты, при серпентинит: соляная кислота =1:(11-20) мас., отношениях. Горячую пульпу сразу же подвергают декантации и фильтруют. Получается раствор, содержащий кремниевую кислоту, хлориды магния и железа (III), где в среднем мас., содержание веществ, подсчитанное из оксидов, %: SiO₂ - 0.68, MgO - 4.30, Fe₂O₃ - 0.18. Фильтрат пульпы при температуре 90°С выпаривают, и кремниевую кислоту в виде золь-геля отделяют, а раствор хлоридов железа (III) и магния нейтрализуют известковой водой и при рН=7-7.5 и 8-10 последовательно отделяют гидроксиды железа (III) и магния. Осадок, образованный из декантированной массы, высушивают. Он представляет собой тонкодисперсный кремнезем без твердых веществ, который имеет следующий химический состав, %: SiO₂ - 80, MgO - 12, R₂O₃ - 8 [1].

Недостатком этого способа является незаконченность технологического процесса, связанная с неполным использованием кислоты из-за отсутствия закрытого цикла, образование разбавленных растворов после переработки серпентинитов, использование добавочных химических веществ и способов обработки для отделения веществ, которые приводят к добавочным энергетическим и материальным затратам.

Задачей изобретения является создание экологически безвредной, экономически выгодной и легко осуществимой технологической схемы комплексной обработки серпентинитов.

Сущность изобретения заключается в следующем: серпентинит прокаливают в температурном интервале 680-750°С, после чего прокаленный серпентинит обрабатывают при температуре 85-95°С в течение 3-5 мин 4-8%-ным раствором соляной кислоты, при серпентинит:соляная кислота =1:(40-15) мас., отношениях, получив при температуре 85-95°С пульпу, в растворенной части которой существуют хлориды магния и железа (III), и кремниевая кислота, а в нерастворимой части - аморфный кремнезем и неразложенная часть породы. После чего пульпу декантируют, отделив аморфный кремнезем из неразложенной части породы, и фильтруют. Фильтрат в среднем имеет следующий химический состав, подсчитанный из оксидов, %: SiO₂ - 0.72, MgO - 1.85, Fе₂О₃ - 0.27, из которого кремниевую кислоту отделяют золь-гель процессом, раствор частично сгустив, а кремнезем - SiO₂ - 82.95, MgO - 9.28, Fе₂О₃ - 6.97.

После отделения и промывания геля к раствору хлоридов магния, железа (III) и соляной кислоты добавляют соляную кислоту до получения 4-8%-ного раствора соляной кислоты, который заново используют для обработки новой порции термообработанного серпентинита. Подобный процесс повторяется 3-5 раза. Конечный раствор обрабатывают новой порцией термообработанного серпентинита. В результате получается раствор хлорида магния, а осадок, где остается гидроксид железа (III), после обработки при температуре 350-400°С превращается в красный пигмент.

Существенные различия предлагаемого способа: более большой температурный интервал обжига серпентинита (680-750°С), который обеспечивает более большие выходы извлекаемых веществ, создание закрытого цикла с использованием без потерь соляной кислоты и без привлечения каких-либо других веществ, получения чистого раствора хлорида магния, а также красного пигмента.

Принципиальная схема термосолянокислотной обработки железомагнезиальных серпентинитов приводится на чертеже.

Изобретение было апробировано в лабораторных условиях ИОНХа НАН РА.

Пример. Два часа термообработанного при температуре 720°С 20 г серпентинита и 340 мл 8%-ного раствора соляной кислоты с соотношением т:ж=1:17, смешивая с мешалкой, придерживают при температуре 90°С в течение 5 минут, после чего полученную пульпу в горячем состоянии сразу же подвергают декантации и, фильтруя отделяют фильтрат от аморфного кремнезема. Фильтрат имеет следующий химический состав, подсчитанный из оксидов, %: SiO₂ - 0.77, MgO - 2.12, Fе₂О₃ - 0.36, из которого кремниевую кислоту отделяют золь-гель процессом, сгустив отчасти раствор. После отделения геля процентное содержание соляной кислоты в растворе понижается до 1.5-2.2%. Заново объем раствора доведя до 340 мл, а концентрацию - до 7%, вышеприведенный процесс повторяется второй раз. После чего, повторив этот процесс еще 2-4 раза и каждый раз отделив кремниевую кислоту в виде золь-геля, в результате получается обогащенный раствор хлоридов магния и железа (III) вместе с 1-2.5%-й соляной кислоты. Этот раствор имеет следующий химический состав, подсчитанный из оксидов, %: MgO - 10.5-11, Fе₂О₃ - 1.2-1.5. Раствор смешивают мешалкой с новой порцией 20 г серпентинита в течение 5 мин при температуре 90°С, после чего фильтруя пульпу получают раствор чистого хлорида магния. Осадок, где остается гидроксид железа (III) после обработки при температуре 350-400°С, превращается в красный пигмент, в котором Fе₂О₃ доходит до 15-16%.

Источники информации

1. Патент АМ №1576 А2, 2005.

Изобретение может быть использовано для получения хлорида магния, кремнезема и красного пигмента. Для этого прокаленный при температуре 680-750°С серпентинит обрабатывают 4-8% раствором соляной кислоты при массовом соотношении серпентинита и соляной кислоты 1:(15-40). Затем горячую пульпу декантируют и фильтруют, осадок высушивают с получением кремнезема, а фильтрат выпаривают и отделяют кремниевую кислоту. После отделения кремниевой кислоты в виде золь-геля в раствор, содержащий хлориды магния и железа (III), добавляют соляную кислоту до получения 4-8% раствора соляной кислоты. Полученный солянокислый раствор используют для обработки новой порции серпентинита. Далее стадии декантации, фильтрации, выпаривания фильтрата, отделения кремниевой кислоты и обработки полученного раствора соляной кислотой повторяют 3-5 раз, используя новые порции прокаленного серпентинита. Концентрированный таким образом раствор при температуре 90°С смешивают с серпентинитом, фильтруют, отделяют раствор хлорида магния от осадка, содержащего гидроксид железа (III). Указанный осадок обрабатывают при температуре 350-400°С с получением красного пигмента. Изобретение позволяет упростить процесс переработки серпентинита, повысить экологическую безопасность, уменьшить затраты и отходы. 1 ил.

Способ комплексной обработки серпентинитов, в котором серпентинит прокаливают, обрабатывают соляной кислотой, горячую пульпу декантируют и фильтруют, осадок высушивают с получением кремнезема, а фильтрат выпаривают, отделяют кремниевую кислоту в виде золь-геля, после чего раствор, содержащий хлориды магния и железа (III), подвергают дальнейшей обработке, отличающийся тем, что сначала прокаленный при температуре 680-750°С серпентинит обрабатывают 4-8%-ным раствором соляной кислоты при массовом соотношении серпентинита и соляной кислоты 1:(15-40), а после отделения кремниевой кислоты в виде золь-геля в раствор, содержащий хлориды магния и железа (III), добавляют соляную кислоту до получения 4-8%-ного раствора соляной кислоты, который используют для обработки новой порции серпентинита, после чего стадии декантации, фильтрации, выпаривания фильтрата, отделения кремниевой кислоты в виде золь-геля и обработки полученного раствора соляной кислотой повторяют 3-5 раз, используя новые порции прокаленного серпентинита, затем концентрированный таким образом раствор при температуре 90°С смешивают с серпентинитом, фильтруют, отделяют раствор хлорида магния от осадка, содержащего гидроксид железа (III), а указанный осадок при температуре 350-400°С превращают в красный пигмент.