[go: up one dir, main page]

RU2188245C1 - Silicate mineral degradation process - Google Patents

Silicate mineral degradation process Download PDF

Info

Publication number
RU2188245C1
RU2188245C1 RU2001105014A RU2001105014A RU2188245C1 RU 2188245 C1 RU2188245 C1 RU 2188245C1 RU 2001105014 A RU2001105014 A RU 2001105014A RU 2001105014 A RU2001105014 A RU 2001105014A RU 2188245 C1 RU2188245 C1 RU 2188245C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
calcium fluoride
silicate
mineral
copper
temperature
Prior art date
Application number
RU2001105014A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.Г. Андреев
В.В. Гузеев
Т.И. Гузеева
А.Н. Дьяченко
В.А. Красильников
Original Assignee
Томский политехнический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Томский политехнический университет filed Critical Томский политехнический университет
Priority to RU2001105014A priority Critical patent/RU2188245C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2188245C1 publication Critical patent/RU2188245C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

FIELD: hydrometallurgy. SUBSTANCE: invention aims at degrading silicate ores and utilizing metallurgical slags as well as at creating low-waste plant for production of copper and zinc via processing of refused slags issuing from copper-smelting production. Preliminarily crushed mineral is mixed with sulfuric acid and then calcium fluoride (activator) is added. Resulting mixture is heated to temperature between 80 and 320 C and aged for some time. Calcium fluoride can be substituted by naturally occurring mineral: fluorite containing 20% calcium fluoride. EFFECT: reduced expenses on reagents, reduced power consumption, and simplified equipment. 3 ex

Description

Изобретение относится к области химической и гидрометаллургической технологии и может быть использовано для разложения силикатных руд и утилизации шлаков металлургической промышленности, а также для создания комплекса малоотходной технологии получения меди и цинка при переработке отвальных шлаков медеплавильных производств. The invention relates to the field of chemical and hydrometallurgical technology and can be used for the decomposition of silicate ores and the disposal of slag from the metallurgical industry, as well as to create a complex low-waste technology for producing copper and zinc in the processing of waste slag from copper smelting.

Известен способ разложения силикатных минералов сплавлением с гидроксидом натрия. В предварительно расплавленный гидроксид натрия при 332oС засыпают силикатный минерал, затем поднимают температуру до 650oС. В течение часа происходит практически полное разложение минерала [У.Б. Блюменталь. Химия циркония, ИЛ, 1963].A known method of decomposition of silicate minerals by fusion with sodium hydroxide. A silicate mineral is poured into the pre-molten sodium hydroxide at 332 ° C. , then the temperature is raised to 650 ° C. The mineral is almost completely decomposed within an hour [U. B. Blumenthal. Chemistry of Zirconium, IL, 1963].

Недостатком этого способа является дороговизна основного реагента - гидроксида натрия, высокая температура процесса и большие энергетические затраты. Предъявляются повышенные требования к безопасности производства, поскольку использование гидроксида натрия при высокой температуре приводит к образованию высокотоксичных аэрозолей гидроксида натрия. The disadvantage of this method is the high cost of the main reagent - sodium hydroxide, high process temperature and high energy costs. Greater safety requirements are imposed since the use of sodium hydroxide at high temperatures leads to the formation of highly toxic aerosols of sodium hydroxide.

Известен способ разложения силикатных минералов спеканием с карбонатом натрия. Предварительно измельченный силикат смешивают с карбонатом натрия. Температура, необходимая для завершения реакции, - 1100oС, достигается в конце процесса без оплавления смеси [Б. Ластман, Ф. Керз. Металлургия циркония. ИЛ, 1959].A known method of decomposition of silicate minerals by sintering with sodium carbonate. Pre-ground silicate is mixed with sodium carbonate. The temperature required to complete the reaction, 1100 o C, is achieved at the end of the process without melting the mixture [B. Lastman, F. Curz. Zirconium metallurgy. IL, 1959].

Недостатками этого метода является высокая температура процесса и большие энергозатраты, а также сложность аппаратурного оформления. Также стоимость карбоната натрия приводит к удорожанию процесса. The disadvantages of this method are the high process temperature and high energy consumption, as well as the complexity of the hardware design. Also, the cost of sodium carbonate increases the cost of the process.

Известен способ разложения силикатных шлаков медеплавильных заводов сплавлением с коксом и негашеной известью. Шлаки разогревали до расплавления и на поверхность засыпали 3% кокса, затем небольшими порциями досыпали негашеную известь и пирит. После полного расплавления и гомогенизации системы печь отключали, шлак отстаивали и сливали. [И.Ф. Худяков, И.Э. Кляйн, Н.Г. Агеев, Металлургия меди, никеля, сопутствующих элементов. М."Металлургия", 1993]. A known method of decomposition of silicate slag of smelters by fusion with coke and quicklime. Slags were heated until melted and 3% of coke was poured onto the surface, then quicklime and pyrite were added in small portions. After complete melting and homogenization of the system, the furnace was turned off, the slag was sedimented and poured out. [I.F. Khudyakov, I.E. Klein, N.G. Ageev, Metallurgy of copper, nickel, related elements. M. "Metallurgy", 1993].

Недостатками приведенного способа разложения является большой расход негашеной извести и высокие температуры процесса, достигающие 1200oС.The disadvantages of this decomposition method is the high consumption of quicklime and high process temperatures, reaching 1200 o C.

Известен способ разложения силикатного минерала циркона, выбраный в качестве прототипа. Суть метода заключается в внесении фториона при спекании циркона с K2SiF6, при температуре 700oС. Взаимодействие идет по реакции
ZrSiO4+K2SiF6=K2ZrE6+2SiO2
В результате получается хорошо растворимое соединение - фтороцирконат калия, и оксид кремния [Сажин Н.П., Пепеляева Е.А. Доклад на 1 Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии. Сб. "Исследования в области геологии, химии и металлургии". АН СССР, 1955, стр.142].
A known method of decomposition of the silicate mineral of zircon, selected as a prototype. The essence of the method is the introduction of fluorion during sintering of zircon with K 2 SiF 6 , at a temperature of 700 o C. The reaction proceeds by reaction
ZrSiO 4 + K 2 SiF 6 = K 2 ZrE 6 + 2SiO 2
The result is a well-soluble compound - potassium fluorozirconate, and silicon oxide [Sazhin NP, Pepelyaeva EA Report at the 1st Geneva Conference on the Peaceful Use of Atomic Energy. Sat "Research in the field of geology, chemistry and metallurgy." USSR Academy of Sciences, 1955, p. 142].

Недостатком способа-прототипа является применение в больших количествах дорогостоящего реактива фторосиликата калия, высокие температуры и соответственно повышеные энергозатраты, приводящие к большой себестоимости продукта. The disadvantage of the prototype method is the use in large quantities of an expensive reagent potassium fluorosilicate, high temperatures and correspondingly increased energy costs, leading to a high cost of the product.

Задачей предлагаемого изобретения является разработка дешевого энергосберегающего способа разложения силикатных минералов и шлаков. The task of the invention is to develop a cheap energy-saving method for the decomposition of silicate minerals and slag.

Поставленная задача достигается тем, что смешивают предварительно измельченный минерал с серной кислотой, в смесь добавляют фторсодержащий активирующий компонент - фторид кальция, полученную смесь нагревают до температуры 80o-320oС и выдерживаю некоторое время.The problem is achieved by mixing pre-ground mineral with sulfuric acid, adding a fluorine-containing activating component - calcium fluoride to the mixture, the resulting mixture is heated to a temperature of 80 o -320 o C and incubated for some time.

Согласно способу в предварительно измолотый минерал или шлак вносится фтористый кальций в количестве от 5 мас.% до 50 мас.%, серная кислота вносится в количестве от 70 мас.% до 120 мас.% от исходного количества минерала. При внесении в смесь меньшего количества фтористого кальция реакция не наблюдается, превышение 50 мас.%содержания экономически не выгодно. Количество серной кислоты для каждого вида минералов и шлаков определяется индивидуально. С учетом молекулярного состава необходимо использовать эквимолярное количество минерала и серной кислоты. According to the method, calcium fluoride in an amount of from 5 wt.% To 50 wt.% Is added to a pre-ground mineral or slag, sulfuric acid is added in an amount of from 70 wt.% To 120 wt.% Of the initial amount of the mineral. When a smaller amount of calcium fluoride is introduced into the mixture, the reaction is not observed; exceeding 50 wt.% Of the content is not economically advantageous. The amount of sulfuric acid for each type of minerals and slag is determined individually. Given the molecular composition, it is necessary to use an equimolar amount of mineral and sulfuric acid.

После полного смешивания реакционную смесь нагревают в интервале температур от 80oС до 320oС, при меньших температурах скорость реакции слишком мала. Верхний предел температуры определяется температурой кипения серной кислоты. При нагревании происходит химическое разложение силикатного минерала на кремневую кислоту и растворимые соли металлов, присутствующих в минеральном сырье. Время реагирования зависит от крупности помола и температуры.After complete mixing, the reaction mixture is heated in the temperature range from 80 o C to 320 o C, at lower temperatures, the reaction rate is too slow. The upper temperature limit is determined by the boiling point of sulfuric acid. When heated, a chemical decomposition of the silicate mineral into silicic acid and soluble metal salts present in the mineral raw material occurs. Response time depends on grinding size and temperature.

Пример 1
Безводный метод.
Example 1
Waterless method.

Минеральное силикатное сырье (циркон ZrSiO4)100 г предварительно измельчают до среднего размера зерна 0,1 мм и смешивают с 10 г фтористого кальция в шаровой мельнице. Приготовленную сухую смесь подают в барабанную вращающуюся печь, туда же подают 70 мл 100% серной кислоты. Температура в печи не превышает 320oС. Через 20-60 минут реакционную смесь выгружают из печи и направляют на стадию водного выщелачивания. В жидкой фазе осталась растворимая соль ценного компонента ZrOSO4. В твердой фазе остаток непрореагировавшего минерального сырья, фтористого кальция, сульфата кальция и кремневой кислоты.Mineral silicate raw materials (zircon ZrSiO 4 ) 100 g are pre-crushed to an average grain size of 0.1 mm and mixed with 10 g of calcium fluoride in a ball mill. The prepared dry mixture is fed into a rotary rotary kiln, 70 ml of 100% sulfuric acid are also fed there. The temperature in the furnace does not exceed 320 o C. After 20-60 minutes, the reaction mixture is discharged from the furnace and sent to the stage of water leaching. The soluble salt of the valuable component ZrOSO 4 remained in the liquid phase. In the solid phase, the remainder of unreacted mineral raw materials, calcium fluoride, calcium sulfate and silicic acid.

Пример 2
Водный метод.
Example 2
Water method.

Минеральное силикатное сырье (ZrSiO4) в количестве 100 г предварительно измельчают мокрым способом в шаровой мельнице до среднего размера частиц 0,1 мм, смешивают с 10 г фтористого кальция. В образовавшуюся водную пульпу при Т:Ж=1:1 доливают 100 мл 100%серной кислоты. Смесь при перемешивании нагревают до 90oС. В течение трех часов происходит растворение силикатов, после чего сливают раствор, содержащий ZrOSO4.Mineral silicate raw materials (ZrSiO 4 ) in an amount of 100 g are preliminarily ground wet in a ball mill to an average particle size of 0.1 mm, mixed with 10 g of calcium fluoride. In the resulting aqueous pulp at T: W = 1: 1, 100 ml of 100% sulfuric acid is added. The mixture is heated to 90 ° C with stirring. The silicates dissolve within three hours, after which the solution containing ZrOSO 4 is drained.

Пример 3
Утилизация силикатного шлака медеплавильного производства, содержащего силикат железа(~50%), силикат меди(~2%), силикат цинка(~8%), силикат алюминия (~15%), силикат магния(~5%), оксида кремния (~10%), другие компоненты.
Example 3
Disposal of silicate slag from a copper smelter containing iron silicate (~ 50%), copper silicate (~ 2%), zinc silicate (~ 8%), aluminum silicate (~ 15%), magnesium silicate (~ 5%), silicon oxide ( ~ 10%), other components.

Навеска шлака 100 г смешивается с 10 г фтористого кальция и измельчается в шаровой мельнице до размера частиц 0,1 мм. Приготовленную сухую смесь подают в барабанную вращающуюся печь, туда же подают 70 мл 100% серной кислоты. Температура в печи не превышает 320oС. Через 20-60 минут реакционную смесь выгружают из печи и направляют на стадию водного выщелачивания. В водную фазу переходят сульфаты ценных компонентов - железа, меди, цинка, магния, алюминия.A 100 g slag sample is mixed with 10 g calcium fluoride and ground in a ball mill to a particle size of 0.1 mm. The prepared dry mixture is fed into a rotary rotary kiln, 70 ml of 100% sulfuric acid are also fed there. The temperature in the furnace does not exceed 320 o C. After 20-60 minutes, the reaction mixture is discharged from the furnace and sent to the stage of water leaching. Sulfates of valuable components - iron, copper, zinc, magnesium, aluminum, pass into the aqueous phase.

В примерах конкретного выполнения фтористый кальций можно заменить природным плавиковым шпатом (флюоритом), который обладает низкой себестоимостью и добывается в промышленных масштабах. Использование предложенного метода не только значительно понижает себестоимость передела шлака, но и решает важную экологическую задачу по утилизации отходов. В настоящее время количество отвальных шлаков медеплавильного производства, не подлежащих переработке существующими методами, достигает несколько сотен миллионов тонн. In examples of specific performance, calcium fluoride can be replaced with natural fluorspar (fluorite), which has a low cost and is produced on an industrial scale. Using the proposed method not only significantly reduces the cost of slag redistribution, but also solves the important environmental problem of waste disposal. At present, the amount of waste slag from copper smelting that cannot be processed by existing methods reaches several hundred million tons.

Claims (1)

Способ переработки силикатного сырья, включающий его обработку соединением, содержащим фтор-ион, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют силикатный минерал или шлак, в качестве соединения, содержащего фтор-ион, используют фторид кальция, который добавляют к минералу или шлаку в количестве 5-50% от массы исходного сырья, затем приливают серную кислоту в количестве 70-120% от массы исходного сырья и после смешивания исходную смесь нагревают до температуры 80-320oС.A method of processing a silicate feedstock, including treating it with a fluorine ion-containing compound, characterized in that a silicate mineral or slag is used as a feedstock, calcium fluoride is used as a fluorine-containing compound, which is added to the mineral or slag in an amount 5-50% by weight of the feedstock, then sulfuric acid is poured in an amount of 70-120% by weight of the feedstock and after mixing the feed mixture is heated to a temperature of 80-320 o C.
RU2001105014A 2001-02-21 2001-02-21 Silicate mineral degradation process RU2188245C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105014A RU2188245C1 (en) 2001-02-21 2001-02-21 Silicate mineral degradation process

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001105014A RU2188245C1 (en) 2001-02-21 2001-02-21 Silicate mineral degradation process

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2188245C1 true RU2188245C1 (en) 2002-08-27

Family

ID=20246368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001105014A RU2188245C1 (en) 2001-02-21 2001-02-21 Silicate mineral degradation process

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2188245C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2261841C1 (en) * 2004-03-29 2005-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет Method for hydrochemical preparing highly dispersed silicon dioxide from technogenic silicon-containing raw
RU2515735C1 (en) * 2013-01-29 2014-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Method to extract metals from silicate slags
RU2568796C1 (en) * 2014-06-03 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Slag break-down process

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138569C1 (en) * 1999-01-10 1999-09-27 Нечаев Игорь Игоревич Method of processing silicate materials containing heavy nonferrous metals

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2138569C1 (en) * 1999-01-10 1999-09-27 Нечаев Игорь Игоревич Method of processing silicate materials containing heavy nonferrous metals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
САЖИН Н.П. и др. Доклад на 1 Женевской конференции по мирному использованию атомной энергии, Сб. Исследования в области геологии, химии и металлургии, АН СССР, 1995, с.142. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2261841C1 (en) * 2004-03-29 2005-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Омский государственный университет Method for hydrochemical preparing highly dispersed silicon dioxide from technogenic silicon-containing raw
RU2515735C1 (en) * 2013-01-29 2014-05-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Горно-химический комбинат" Method to extract metals from silicate slags
RU2568796C1 (en) * 2014-06-03 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Slag break-down process

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Xiao et al. Co-utilization of spent pot-lining and coal gangue by hydrothermal acid-leaching method to prepare silicon carbide powder
Yao et al. A review of the alumina recovery from coal fly ash, with a focus in China
US11685965B2 (en) Construction elements with slag from non-ferrous metal production
US20240190716A1 (en) Systems and Methods to Recover Value-Added Materials from Gypsum
US9725364B2 (en) Method for reducing hexavalent chromium in oxidic solids
Mufakhir et al. Leaching of silicon from ferronickel (FeNi) smelting slag with sodium hydroxide solution at atmospheric pressure
CN103526019A (en) Method for comprehensively recovering vanadium, selenium and silver from polymetallic associated vanadium ore
CN103212569A (en) Innocent treatment method for arsenic containing mixed salt
RU2188245C1 (en) Silicate mineral degradation process
CN113817923B (en) A method for separating beryllium from beryllium-containing sludge based on mineral phase reconstruction
CA2704450C (en) Process for recycling spent pot linings (spl) from primary aluminium production
JP3802046B1 (en) Method for processing heavy metal-containing powder
CN109777972A (en) A method for extracting scandium from coal gangue by activated leaching with concentrated sulfuric acid
RU2592655C2 (en) Method of thermochemical processing of rare metal raw material
RU2096507C1 (en) Method of processing chloride slag containing precious metals
US20220127696A1 (en) Process and system for extraction of rare earth elements using an acid soak
KR20100085599A (en) Manufacturing of water glass by mechanochemical reaction from fe-ni slag
KR100983666B1 (en) A method of preparing thermal radiation coating material from waste MgO-Cr2O3 brick
RU2309122C2 (en) Method of processing beryllium-containing concentrates
RU2824636C2 (en) Use of improved slag from production of non-ferrous metals
Liu et al. Short-acidification process for lithium extraction from lepidolite with near-zero waste and full-component recovery
CN117965824A (en) Steel slag processing technology
CN120903950A (en) A Method for Secondary Aluminum Ash Treatment and Resource Utilization Based on a Ceramic Production System
CN117568615A (en) Novel green and efficient smelting process for gold concentrate
JPH09286611A (en) Method for producing high-purity silica for encapsulant