Prelucrarea concentratelor loparite
Loparitul este o materie primă complexă complexă. Concentrate conțin,% (în greutate):
Tehnologia trebuie să asigure recuperarea tuturor componentelor valoroase: niobiu, tantal, metale pământuri rare și titan. Au fost dezvoltate și sunt utilizate două scheme tehnologice pentru prelucrarea concentratelor loparite - clor și acid sulfuric.
Metoda de clorurare
Toate componentele valoroase ale loparitului pot fi extrase cel mai ușor prin calea de clorurare. Esența sa constă în faptul că componentele concentratului de minereu interacționează cu clor gazos la 750-850 ° C în prezența cărbunelui sau a cocsului. Diferențele în volatilitatea clorurilor rezultate ne permit să împărțim principalele componente valoroase ale concentratului.
Mai jos sunt punctele de topire și de fierbere ale unor cloruri:
Niobiu, tantal și cloruri de titan având puncte de fierbere relativ scăzute sunt îndepărtate cu gaze în timpul clorinării și prinse în dispozitive de condensare; clorurile cu clorură mare de metale pământoase rare, sodiu și calciu rămân în clorinator sub formă de clorură de clorură.
Mai jos sunt reacțiile de clorurare a principalelor componente valoroase ale loparitei:
În același timp, CO2 reacționează cu carbonul pentru a forma CO:
Clorurarea oxizilor are loc, de asemenea, cu participarea monoxidului de carbon, de exemplu, în funcție de reacții:
Alte cloruri formate în timpul clorinării: CaCl2. NaCI, AICI3. FeCl3. SiCI4.
Reacțiile de clorurare continuă cu o scădere semnificativă a energiei Gibbs și sunt practic ireversibile.
Rolul carbonului nu este numai legarea oxigenului în CO2. dar și în activarea procesului de clorurare.
Figura 1. Clorinatorul pentru clorurarea concentratului loparit în topitura de sare:
1 - buncăre pentru concentrat și cocs; 2 - alimentator de alimentare; 3 - clorinator, căptușit cu cărămizi de sticlă; 4 - duzuri; 5 - se topesc; b - fotocopie; 7 - robinet; 8 - conductă răcită; 9 - conducta ramificată a ieșirii ASG în sistemul de condensare
Clorurarea concentratului loparit poate fi efectuată în cloratoarele de tip minereu cu încărcătură brichetă sau în cloratoare cu topitură de sare. Acestea din urmă au avantaje semnificative: operațiunile intensive de muncă pentru prepararea brichetelor și calcinarea lor sunt excluse; datorită transferului eficient de masă și căldură în topitură amestecată cu clor, se asigură o viteză mare de proces și, în consecință, o productivitate specifică ridicată a clorinatorului.
Când se clorizează concentratul loparit, baia topită este creată de cloruri cu punct de fierbere înalt de elemente de sodiu, potasiu, calciu și pământuri rare.
Compoziția aproximativă a unei astfel de topi,% LnCl3 55; CaCI220; NaCI 15, restul - clorurile altor elemente. Temperatura de solidificare a topiturii este de 520 ° C. Concentratul măcinat fin și cocsul de petrol sunt alimentate în topitura de clorură, prin care se barbotează clorul prin duzuri până la fundul clorinatorului.
Clorinatorul este un arbore dreptunghiular cu o înălțime a topiturii de 3,1-3,2 m. Odată cu clorurarea, topitura în exces este descărcată continuu prin canalul de preaplin în copiator. Topitura este încălzită cu ajutorul unor electrozi de grafit, montați în pereții clorinatorului.
Clorurarea se efectuează la 850-900 ° C, concentrația medie a concentratului în topitură este de 1,5% și carbonul
5%. În aceste condiții, capacitatea specifică a clorinatorului pentru concentrat este de 5-5,5 t / m2 din secțiunea cuptorului pe zi.
O caracteristică a clorării în topitură este predominanța CO2 față de CO în faza gazoasă (raportul dintre CO2 și CO
16: 1). Rezultă că clorurarea oxizilor în topitură are loc cu formarea de CO2. iar reacția Boudouard continuă numai parțial, deoarece bulele de CO2 sunt îndepărtate rapid din topitură, fără a avea timp să reacționeze cu particulele de cocs suspendate.
S-au testat diferite sisteme de condensare a componentelor amestecului de gaze-vapori (CGS). Sistemul sa răspândit în care originalul se realizează condensa secvențial cloruri solide (NbOCl3. NbCl5. TaCl5 și colab.), În camera de praf la ieșirea camerelor 200-140 ° C și apoi clorura lichidă (TiCl4. SiCI4) într-un condensatoare pulverizare prin răcire cu tetraclorură de titan răcită.
Figura 2. Diagrama filtrului de sare cu circulație a topiturii aerului:
1 - coajă, căptușită cu cărămizi de sticlă; 2 - cameră de picurare; 3 - duză ceramică inertă; 4 - conductă; 5 - grătar; 6 - țeavă de aerisire; 7 - conducta de ramificație a unui ieșire PGС; 8 - pâlnie de încărcare a bucăților de NaCl
Pentru a separa clorurile de fier și aluminiu și pentru a exclude condensarea acestora, împreună cu clorurile de niobiu și tantal, este instalat un filtru de sare în fața camerelor de praf. Acțiunea sa se bazează pe formarea de FeCl3 și AlCl3 cu cloruri de sodiu și potasiu ale complexelor cu punct de topire scăzut, cum ar fi MeFeCl4 și MeAlCl4. termic stabil și cu vapori de joasă presiune Ppar la temperaturi de 500-600 ° C:
Sarea de mai sus topeste sistemele NaCl-FeCl3-AlCl3 si KCl-FeCl3-AlCl3. presiunea de vapori a clorurilor NbOCl3. NbCl5. TaCl5. TiCI4. SiCI4. astfel încât acestea să nu fie absorbite de topirea filtrului de sare.
Figura 2 prezintă schema filtrului de sare. Topitura de cloruri din filtru circulă cu ajutorul unui dispozitiv de ridicare a aerului.
Filtrul este încărcat periodic cu un amestec de NaCl + KCI sau electrolit uzat de electrolizanți de magneziu. Deoarece acumularea din filtru îmbină un topit saturat cu cloruri de fier și aluminiu.
În filtrul de sare, pe lângă clorurile de fier și aluminiu, particulele solide sunt prinse (îndepărtarea mecanică din clorinator).
Concentratul de cloruri solide are următoarea compoziție aproximativă în ceea ce privește oxizii,% (în greutate): (Nb, Ta) 205 51-54; TiO2 1,0 - 1,8; Fe2O3 0,40 - 1,4; Si02 0,43-1,4; Al2O3 0,64 - 0,8; ThO2
0,1; Ln2O3 0,9; C 0,5 - 2. O parte din tantal și niobiu intră în condensatul de TiCl4 lichid. unde sunt în soluție și parțial în suspensie. Atunci când rectifică TiCl4, acestea rămân în restul de jos, de unde sunt extrase suplimentar.
Astfel, ca urmare a clorinării loparitei, se obțin trei produse: o fuziune care conține cloruri REM, un condensat de cloruri de tantal și niobiu și tetraclorură de titan tehnic.
Pentru obținerea unui amestec de oxizi de tantal și niobiu, condensatul de clorură este supus unei descompuneri hidrolitice:
Majoritatea impurităților de fier, aluminiu și parțial de titan trec în soluția acidă. Amestecul rezultat a fost gibroksidov care conține până la 90% (Na, Ta) 2 O2 (în produsul calcinat), intră în purificarea și separarea tantal și niobiu. O altă metodă de prelucrare a condensatului care conține NbOCI3. NbCl5. TaCl5. clorurile de fier, aluminiu, și altele. este de a obține un amestec de pentaclorură pur NbCl5 și TaCl5. care pot fi apoi separate prin rectificare.
Percloric tehnologie de procesare loparite prevede extragerea de 93-94% 86-88% niobiu și tantal oxizi în, 96,5-97% tetraclorură de titan tehnic în domeniul tehnic, extragerea 95,5-96% pământuri rare cloruri metalice în topitură.
Metoda acidului sulfuric
Metoda cu acid sulfuric bazată pe descompunerea loparitovogo soluție concentrată de acid sulfuric și separarea componentelor prin folosirea diferențelor în solubilitatea titan sulfaților duble, niobiu, tantal, sulfatii de pământuri rare cu metale alcaline sau de amoniu.
Concentratul este descompus (sulfatat) cu acid sulfuric 95% la 150-250 ° C. Consumul de acid este de 2,78 tone pe tona de concentrat fin divizat. Adăugarea sulfatului de amoniu (0,2 tone pe 1 tonă de concentrat) la acidul sulfuric împiedică sinterizarea masei de reacție și crește extracția de niobiu și tantal în soluție. Descompunerea completă a concentratului se realizează în 20-30 de minute. La sfârșitul descompunerii se obține o masă semi-uscată. Principalele reacții care apar în timpul descompunerii sunt:
Niobiu și tantal, în prezența unor cantități mari de titan incluse în sulfatul de titan binar sub formă de impuritate izomorfe. Produsul de sulfatizare este curățat cu apă. În faza solidă rămâne REM parte copleșitoare sub formă de sulfați de dublu greu solubili Na2 SO4 ∙ LN2 (SO4) 3 ∙ 2H2O și CaS04 amestec izomorfe. Soluția a fost transferată titan (sub formă de TiOSO4), niobiu și tantal (probabil sub formă de sulfați de A2 O3 (SO4) 2).
Pentru separarea titan și tantal din niobiu, folosind sulfat de amoniu precipitare sare dublă puțin solubilă (NH4) 2 TiO (SO4) 2 ∙ H2O Când concentrația totală de H2 SO4 + (NH4) 2 SO4 400-600 g / l de solubilitate sare este egală cu 2,5 - 5 g / l. În sediment, 70-80% din titan este eliberat din conținutul său în soluție. Sulfatul de titan dublu este utilizat ca agent tanant eficient pentru piele. Cu descompunerea sa termică, se poate obține dioxid de titan tehnic.
Din soluția în care rămân niobiu, tantal și o parte din titan, niobiu și tantal sunt extrase prin extracție.
Metoda cu acid sulfuric nu asigură o astfel de separare clară a tuturor componentelor valoroase ale loparitului, care se obține prin clorurare. Cu toate acestea, partea sa pozitivă este utilizarea unui reactiv ieftin și a celor mai bune condiții sanitare de lucru.
Extracția de niobiu, tantal și REM în produsele finale este aproximativ aceeași ca în metoda clorului, extracția titanului este mai mică (
70%). Poate fi mărită prin extragerea suplimentară a titanului din rafinate după extragerea niobiului și tantalului.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: