Способ получения слоистого кремнезема Советский патент 1985 года по МПК C01B33/12 

оо

4

сл 1 кэ

Изобретение относится к способам получения материалов, используемых для получения сорбентов, тепло- и электроизоляционных материалов.

Известен способ получения высококремнистого материала из биотитового сырья путем его выщелачивания серной кислотой при 85-100°С 1.

При такой обработке слюды подвижные катионы переходят в раствор, а кремнекислородная матрица биотита (слоистый кремнезем) сохраняется.

Недостатком этого способа является возможность его применения к ограниченному числу железомагнезиальных слюд и слюдистых материалов, в которых не обнаруживаются тесные послойные срастания с мусковитом, литиевыми слюдами и породообразующими минералами .

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является способ комплексной переработки биотитовых руд, предусматривающий получение слоистого кремнезема. Способ состоит из флотационного обогащения биотитового сырья и последующего кислотного выщелачивания концентрата 2.

Однако из-за тонкой вкрапленности слюды во вмещающей породе не удается получить слюдяной концентрат, свободный от сростков со светлыми слюдами и породообразующими минералами: кварцем, полевыми щпатами и др. Образующийся после повторной кислотной обработки слоистый кремнезем содержит более 20% примесных компонентов.

Цель изобретения - повышение чистоты целевого продукта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему обогащение слюдяного сырья, кислотную обработку, промывку и сущку целевого продукта, кислотную обработку сырья проводят перед обогащением.

Механизм повыщения степени обогащения некондиционных слюдяных продуктов заключается в следующем. Серная кислота по разному действует на различные минералы: железомагнезиальные слюды, светлые слюды, кварц, полевые шпаты, магнетит, оливин, эгирин и др. Светлые слюды, кварц, полевые щпаты, магнетит, оливин, эгирин при температуре менее 100°С практически не растворяются и поэтому удельная плотность их после кислотной обработки практически не меняется, причем даже кислотная обработка этих минералов в автоклавном режиме при температуре до 150-180°С также не вносит существенных изменений в ряд физических характеристик .получаемых продуктов, например, удельную плотность. В тоже время воздействие раствора кислоты на железомагнезиальные слюды (вермикулит, флогопит, биотит, гидрофлогопит) вызывает резкое изменение физических характеристик получаемого продукта (слоистого кремнезема). В результате воздействия кислоты на эти слюды алюминий, магний, железо, калий, натрий и другие металлы практически нацело переходят в кислый раствор и слюды превращаются в слюдоподобное вещество - слоистый кремнезем, который имеет кремнекислородный каркас, сохраняющий элементы структуры слюды. В результате резкого различия физико-химических свойств слоистого кремнезема с другими минералами, оставшимися в обработанном растворе кислоты некондиционном слюдяном продукте, достигается высокая степень раскрытия зерен выщелоченной массы, что способствует лучшей обогатимости материала. Кроме того, за счет значительной разницы удельной плотности слоистого кремнезема и остальных минералов становится возможным использование гравитационного обогащения для получения слоистого кремнезема высокой степени чистоты.

В качестве слюдяного сырья используют слюдяные отходы (хвосты) обогатительных фабрик: вермикулитовые, флогопитовые и биотитовые.

Предлагаемый способ состоит из следующих операций: выщелачивание слюдяных продуктов минеральной кислотой при 80- 100°С в течение 1-6 ч и соотношении (по весу) Ж:Т 4-10:1; отстаивание и фильтрование пульпы при 60-70°С с использованием ускорителя фильтрации; трехкратная промывка и фильтрация кека при соотношении Ж:Т 3:1; гравитационное или флотационное обогащение влажного кека, например, на винтовом сепараторе с получением легкой, тяжелой фракции и промпродукта; перечистка легкой фракции на винтовом сепараторе; сущка легкой фракции при 120-150°С и очистка продукта от магнитных примесей (железо и др.) на электромагнитном сепараторе.

Способ получения слоистого кремнезема осуществляют следующим образом.

Некондиционный слюдяной продукт подвергают одно- или двухстадиальному выщелачиванию минеральной кислотой (соляной, серной, азотной). Пульпу отстаивают, добавляют ускоритель фильтрации и фильтруют при 60-70°С во избежании кристаллизации солей. Полученный раствор направляют на выделение солей магния, алюминия, калия, а влажный кек подвергают мокрому гравитационному обогащению на винтовом сепараторе. Тяжелая фракция винтового сепаратора служит сырьем для получения силиката натрия, вяжущих веществ или теплоизоляционных материалов, а легкая фракция после дополнительной перечистке и сушки направляется на электромагнитную сепарацию.

Специально проведенные иссл-едования показали, что при осуществлении способа по прототипу удается получить слоистый кремнезем, содержащий не менее 30% примесных минералов.

Пример I (осуществление способа по прототипу). Биотитовое сырье класса - 0,074 мм, содержащее, вес. °/о; биотит 30, мусковит 10, кварц и полевые шпаты 40, амфиболы 15, прочие минералы 5; фильтруют при рН 8 с использованием в качестве собирателя АНП-14. Расход АНП-14 250 г/м в содовой среде, жидкого стекла 100 г/т. Получают концентрат, содержаш,ий %:

Биотит45

Мусковит10

Кварц+полевой

шпат30 .

Амфибол10

Полученный концентрат обрабатывают 5% HjO при 100°С, в течение 8 ч. Раствор отфильтровывают от нерастворенного высококремнистого остатка (кека) и направляют на выделение редких щелочных металлов и алюминия. Кек промывают и повторно обрабатывают 30% HjSO при 105°, Ж:Т 3:1 в течение 2 ч. Пульпу отстаивают, фильтруют, промывают водой и сушат при 60°С.

Для определения содержания посторонних -примесей в выщелоченном продукте 10,0 г высушенного кека обрабатывают 10%-ным раствором едкого натра объемом 100 мл. После 10-минутной обработки при 60°С пульпу фильтруют, промывают и сушат. Высушенный продукт подвергают минералогическому анализу.

Выщелоченный высококремнистый материал содержит 60% слоистого кремнезема.

Пример 2. Биотитовое сырье указанного выше минерального состава без проведения флотации обрабатывают в две стадии.

Режим первой стадии выщелачивания: концентрация HjSO 10%, температура 90°, соотношение Ж:Т 5:1, время обработки 2ч.

После отстаивания и фильтрации проводят второе выщелачивание кека, а фильтрат направляют на извлечение редких щелочных металлов.

Режим второй стадии выщелачивания: концентрация Нг5О450%, температура 90°, соотношение Ж:Т 4:1, время обработки 4 ч.

Пульпу отстаивают, фильтруют, а затем проводят гравитационное обогащение.

Перед обогащением выщелоченный продукт имеет следующим минеральный состав, %:

Слоистый кре:у1незем45

Кварц+полевые шпаты 40 Амфиболы15

Прочие минералы10

Мокрый кек подают на винтовой сепаратор. Выход легкой фракции 75%. Легкую фракцию винтового сепаратора направляют на повторное разделение, сушат и проводят электромагнитную сепарацию. Неэлектромагнитная фракция является гото0 вь1м продуктом. Содержание свободного слоистого кремнезема в готовом продукте 980/0.

Пример 3. Вермикулитовую руду класса - 5 мм выщелачивают 43%-ной серной кислотой при 100°С и Ж:Т 4:1 в течение 4ч (11 кг руды в 33 л ). Пульпу фильтруют на вакуум-фильтре при 60 - 70°С.

Кек после 3-кратной промывки направ0 ляют нэ гравитационное обогащение на винтовом сепараторе.

Кек имеет следующий минеральный состав, %:

Слоистый кремнезем90,6

5 Магнетит,0,8

Оливии2,4

Тремолит, асбестит и нерастворимый вермикулит2,5 0 Эгирин 1,2 Кварц и полевой щпат0,4 Мусковит 0,8 Гипс 1,3 Выход кека 4,917 кг или 44,7% от веса исходной вермикулитовой руды. После раз5 деления на винтовом сепараторе выщелоченного продукта и перечистки легкой фракции ее направляют на электромагнитную сепарацию.

Тяжелая фракция винтовых сепараторов имеет минеральный состав, %. Слоистый кремнезем35,3

Магнетит5,6

Оливин16,9

Эгирин8,4

Тремолит, асбестит и 5 нерастворимый вермикулит16,9 Кварц и полевой шпат 2,8 Мусковит5,6 Гипс 8,5

Вес тяжелой фракции 562 г. Полученный готовый продукт содержит 99,3°/о слоистого кремнезема. Химический состав продукта, вес. %: SiOa 76,18; AljOj не обнаружена; TiOz 0,04; РегО} - не обнару5 жена;РеО 0,07; СаО 0,15; MgO 0,20; МпО не обнаружена; PjOs 0,01; 16,44; п.п.п. 6,96; NajO 0,04; KjO 0,05; F 0,03; 100,17; НгО%2,64. Пример 4. Вермикулитовую пробу класса - 5 мм подвергают двухстадийному выщелачиванию соляной кислотой. Режим выщелачивания первой стадии: концентрация НС1 10%; .температура 80°С; соотнощеиие Ж:Т 5;1; время обработки 1ч. После отстаивания и фильтрации проводят второе выщелачивание: концентрация НС1 25%; температура 90°С; время обработки 1 ч; соотнощение Ж:Т 3:1. Пульпу отстаивают, фильтруют, а затем проводят гравитационное обогащение. Минералогический состав кека, %: Слоистый кремнезем Оливин Тремолит, асбестит, нерастворимый вермикулитЭгирин Мусковит Магнетит Кварц и полевой щпат Мокрый кек после фильтрации и про мывки подают на винтовой сепаратор. Легкую фракцию вторично направляют на винтовой сепаратор, сущат и проводят на электромагнитную сепарацию. Неэлектромагнитная часть является готовым продуктом и содержит 99,7% слоистого кремнезема. Пример 5. Выщелоченный продукт, полученный в результате кислотной обработки биотитового сырья (пример 2), направляют на флотационное обогащение. Флотацию проводят при рН 8-8,5 в .содовой среде. Расход собирателя АНП-4 500 г/т, жидкого стекла 150 г/т, продолжительность флотации 10 мин. Результаты опытов по флотационному обогащению выщелоченного материала: ПродуктВыход Концентрат30,1 Промпродукт10,9 Хвосты69,0 Исходная проба100 В концентрате по данным химического анализа содержится. 97,5-98% слоистого кремнезема. Технико-экономическое обоснование. При ориентировочной стоимости продукции 4000 -руб/т и производительности 20 тыс. т вермикулитовой руды в год получают 7480 т слоистого кремнезема. Годовые затраты 2612 тыс. руб., стоимость годовой продукции 29920 тыс. руб., годовой экономи ческий эффект составит 27,3 млн. руб. В полученном флотационным способом концентрате по данным фазового анализа содержится 97,5-98,0% слоистого кремнезема. Таким образом, данный способ позволяет повысить чистоту получаемого слоистого кремнезема и значительно уменьшить затрьаты на получение этого материала.

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОИСТОГО КРЕМНЕЗЕМА, включающий обогащение слюдяного сырья, кислотную обработку, промывку и сушку, отличающийся тем, что, с целью повыщекия чистоты целевого продукта, кислотную обработку- проводят перед обогащением. yt