Плав для разложения карбонатов щелочно-земельных металлов Советский патент 1991 года по МПК C01D9/00 

Изобретение относится к химии и технологии неорганических веществ, преимущественно к разложению карбонатов, и может быть использовано в химической и горнометаллургической промышленности, например, при переработке минерального сырья, содержащего в качестве вредной примеси карбонаты щелочно-земельных металлов. К такому сырью относятся шеелито- вые, флюоритовые, апатитовые и другие руды, а также промпродукты обогащения этих руд. Близость свойств из-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 безотходной технологии.

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 бихромата калия (100 г) смесь при перемешивании нагревали до 350°С и выдерживали до прекращения выделения газов из расплава ( 30 мин). После окончания процесса разложения расплав охлаждали. Расплав закристаллизовался 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 без использования дополнительных реагентов невозможна.

сл о сл со

Пример. Навески доломита массой по 300 г разлагали в плавах нитратов щелочных металлов и аммония (см. табл., примеры 2-8) при температуре 270°С. Стехиометри- чесяий расход нитрата аммония составил 480 г, его долю в нитратном плава изменяли от Тг- ,по 5% (маг. ;. По ходу процесса улавливали газооГгрззные продукты реакции. Длительность процесса разложения составила 30-40 мин. После сливания в изложницу конечных плавов фиксировали температуры их окончательного затвердевания, изменившиеся о зависимости от со- ciaaoB от 135 до 210°С. Конечные плаоы полностью растворялись в воде, к полученном рясгйэрзм добавляли растворы из сис- гзми газоулавливания и проводили :,-с-. ждемче карбонатного кека. По выходу в,ор /чного карбонатного кека определяли степень регенерации реагентов, которая со- стгв1 ,.,а 88-92%. Стоимость компонентов исходного плава, израсходованных на оаз- лохемпс 300 г доломита, составила от 0,12 до 0,23 руб. (см. акт экспериментальной проверки).

Пример 3. Плав, содержащий 40% . 30% ;;Г Юз и 30% NaNCb исполь- „.ват. Ч,,,| гргюк-г.а к мс Л 1л мз л -.с., | ;.. зно-сод юги зь, птзни Liiecj / овь. сем ). рш ов, % г/, с с сто я: ,.и 75% из СьОС ч i,одержал VYCh 0,Ь {, в ,: (jjft-r .NK a м tVSo 5% з чиде о;,,&, . в--,е:;у uci«r ь ко/:.ствс 0.8 кг з р. ид ьи- и л/и.г

Ме.ССОЙ 2/- К , ,ОЛЫЙ О pC SiaOL C ДО ТС пераи р1- 200°С. С,.-лс.г,ь перемешивали 5afj- бочажок сл;:ьыг. воздухом, Нагревали до 270JC выдерживали в течение 30 мин. Газо- образчие продукты отводили в охлаждав- w.u i конденсатор. После окончания ргзл з ония плат выливали из реактора в члюя ницу, лсе измельчали и растворяли и 1чода. Пульпу отфильтровали, кек высушили, его вес составил 0,2 кг. Содержание в нем ценных компонентов составило: Л/Оз 3,1 %, 0%. В рзст вор после удаления из него кека добавили саствор карбоната аммония, полученный ошыйкой конденсатора or продуктов возгонки. Полученный карбонат кальция отфильтровывали, высушивали. Era масса составила 0,53 кг, ч го соответствует степени регенерации 88%.

Пример 4. Плав состава 50% , 25% КЫОз и 25% №МОз использовали для разложения карбонате кальция, присутствующего в количестве 64 % в шеелитовом про- мпродукте. Содержание в нем трехокиси вольфрама составляет 19%. П ром продукт в количестве 1 кг подавали порциями в плав, нагретый ро 220°С в реакторе. Масса плава составила 2,1 «г. Смесь при перемешивании

нагревали до 270°С в течение 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 0,37 кг, содержание W0a52%. В фильтрате присутствие вольфрама не обнаружено. Регенера0 цию нитрата аммония в этом опыте не осуществляли.

Известно, что нитраты щелочно-земель- ных металлов растворяются в расплавах нитратов щелочных металлов, а также алю5 миния с образованием низкотемпературных эвтектических смесей. Зти смеси жидкоподвижны во всем температурном интервале разложения карбонатов нитратом аммонич (от 200 до 270°С). Возможное ис0 пользование избытка нитрата аммония сверх стехиомстрически необходимо количества для разложения карбонатов с целью растворения в этом избытке тугоплавких продуктов разложения - нитратов

5 щелочио-земельных металлов, нецелесообразно вследствие развития самопроизвольного разложения избытка нитрата аммония при -ем пера су ре 270°С после завершения разложения карбонатов.

0 Этого не происходит в случае использо- ьгния для растворения продуктов разложения плавов нитратов щелочных металлов, устойчивых до температуры 380-400°С. Соотношение компонентов в предлага5 емом составе плава установлено и экспери- ментально подтверждено, исходя из условий получения в результате разложения карбонатов в этом плаве легкоплавкой жид- коподвижной эвтектической смеси из нит0 ратов щелочных и щелочио-земельных металлов. Известно, что нитрат кальция образует эвтек гику с нитратом натрия и нитратом калия при содержании первого 46% (кзс.). При переходе от нитрата кальция к

5 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

0 повышению расхода нитратов калия и/или натрия, повышению температуры застывания плава. Превышение концентрации нитрата аммония свыше 50% также приводит к повышению температуры застывания плава

5 после окончания разложения карбонатов,

Из нитратов щелочных металлов предпочтительнее использование нитрата калия, который образует более легкоплавкую эвтектическую смесь с нитратом кальция (tr™.-145°C), тогда как с нитратом натрия

эвтектическая смесь плавится при 214°С. Однако, учитывая более низкую стоимость нитрата натрия, а также то обстоятельство. что нитраты калия м натрия образуют непрерывный ряд твердых растворов с ммнуму- мом температуры плавления 222СС при «60-54% KNOa, оптимальным соотношением является состав плава с равными весовыми долями нитратов калия и натрия.

Соотношение между количеством плава м количестаом перерабатываемого карбо- нат держэ его материала определяемся из стехиометрического соотношения между карбонатами и нитратом аммония и составляет 160 весовых частэй нитрата аммония на 100 весоаых частей, например, карбоната кальция.

При использовании для разложения карбонатов нитрата аммония, рзстэоренно- го в плаве нитратоь щелочных металлов, становится возможным осуществить регенерацию нитрата аммония с помощью газообразных продуктов разложения аммиака и углекислоты. Для регенерации нитрата аммония плав после завершения процесса разложения карбонатов гранулируют, растворяют в воде, отфильтровывают твердые остатки перерабатываемого материала, а в водный раствор кальция и калия и/или натрия охлажденный до температуры ниже -А

рОЕ.анные пг од KTt,i рчз сг-кения Прч этом в растворе образуется кристапт-.ч и-1 са док карбоната к.льция и регенерируетс

45 нитрат аммония Карбона ч от дел я ют от раствора нитратов РМГЮНИЯ и кзпи и/или натрия, последний упдриаают л в аи де безводного плава при температуре свы ше 170°С после коррекции сост-.з п

50 нитрату аммония воззрэи. их переде разложения. Степень регенерации и.граи аммония по этой r. - - ,j.,it: ъ,% Нитра ы калия и/или матр--,, ,. $ ; ( расходуются, их потери не пр.- .ijin.o1

55 избежных техкилогичс-скич п:г ,рк

Таким образом, способ по -laobpe e позволяет удешевить процесс рачложе ч карбонзтоз в 14-20 раз, -ч Taf t создат безотходную технологию.

Формула и з о б р i с ь v 9 Плзэ для разложения карЕгонггоз ще лочно-земельных метзплов включающи нитраты щелочных металлов, обличаю щ и и с я тем. что с целью удешевления про

30 цесса разложения и создания возможност осуществления безотходной технологии плав дополнительно содержит нитрат аммо ния при следующем соотношении хомпс

35 нентов. мае. %:

НИТРЗГ ,эМК-ОНГ,Ч

Нитраты щелочных металлов

40-5 Остально

70 С.вводятпри перемешивании сконденси

Использование плавов на основе нитратов щелочных металлов для разложения доломита

рОЕ.анные пг од KTt,i рчз сг-кения Прч этом в растворе образуется кристапт-.ч и-1 са док карбоната к.льция и регенерируется

нитрат аммония Карбона ч от дел я ют от раствора нитратов РМГЮНИЯ и кзпия и/или натрия, последний упдриаают л в аи де безводного плава при температуре свыше 170°С после коррекции сост-.з по

нитрату аммония воззрэи. их передел разложения. Степень регенерации и.граи аммония по этой r. - - ,j.,it: ъ,% Нитра ы калия и/или матр--,, ,. $ ; ( % расходуются, их потери не пр.- .ijin.o1

избежных техкилогичс-скич п:г ,рк

Таким образом, способ по -laobpe e позволяет удешевить процесс рачложе ч карбонзтоз в 14-20 раз, -ч Taf t создать безотходную технологию.

Формула и з о б р i с ь v 9 Плзэ для разложения карЕгонггоз ще-. лочно-земельных метзплов включающий нитраты щелочных металлов, обличаю щ- и и с я тем. что с целью удешевления про

цесса разложения и создания возможности осуществления безотходной технологии, плав дополнительно содержит нитрат аммония при следующем соотношении хомпснентов. мае. %:

40-50 Остальное

Изобретение относится к химии и технологии неорганических веществ, преимущественно к разложению карбонатов и может быть использовано в химической и горкоме таллургическои промышленности Цельно изобретения является удешевление процесса разложения карбонатного сырья и созда ние безотходной технологии Плав длк разложения карбонатов щелочно-земель- ных 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