[go: up one dir, main page]

RU2198023C1 - Method of chemical processing of mineral concentrates - Google Patents

Method of chemical processing of mineral concentrates Download PDF

Info

Publication number
RU2198023C1
RU2198023C1 RU2001124531/12A RU2001124531A RU2198023C1 RU 2198023 C1 RU2198023 C1 RU 2198023C1 RU 2001124531/12 A RU2001124531/12 A RU 2001124531/12A RU 2001124531 A RU2001124531 A RU 2001124531A RU 2198023 C1 RU2198023 C1 RU 2198023C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
water
reagent
mineral concentrates
purification
mineral
Prior art date
Application number
RU2001124531/12A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Г.В. Репин
В.Г. Кузьмин
А.Р. Клестов
Л.А. Цветков
Original Assignee
Репин Геннадий Валентинович
Кузьмин Вадим Георгиевич
Клестов Александр Рудольфович
Цветков Лев Алексеевич
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 Репин Геннадий Валентинович, Кузьмин Вадим Георгиевич, Клестов Александр Рудольфович, Цветков Лев Алексеевич filed Critical Репин Геннадий Валентинович
Priority to RU2001124531/12A priority Critical patent/RU2198023C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2198023C1 publication Critical patent/RU2198023C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Heat Treatment Of Water, Waste Water Or Sewage (AREA)

Abstract

FIELD: chemical technology. SUBSTANCE: method includes successive reaction of mineral concentrates with reagent forming azeotropic mixture with water, and flushing water in reactors into which concentrate is preliminarily loaded, and successively supplied reagent and flushing water of required purification degree. Used solutions are separated into impurity elements, reagent and water with their simultaneous purification. After that, purified reagent and water are separately returned to reactor. EFFECT: reduced consumption of deionized water, reagent and requirements to reagent quality, decreased volumes of discharged solutions in conduction of chemical processing of mineral concentrates. 2 dwg, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области химической технологии и может быть использовано для химического обогащения минеральных концентратов. The invention relates to the field of chemical technology and can be used for chemical enrichment of mineral concentrates.

Обогащение минеральных концентратов позволяет существенно улучшить технико-экономические показатели производства при условии разработки экологически чистой и дешевой технологии обогащения. The enrichment of mineral concentrates can significantly improve the technical and economic indicators of production, provided the development of environmentally friendly and cheap enrichment technology.

Известны традиционные способы обогащения (сортировка, сепарация, флотация) [1-4]. Однако они не позволяют провести глубокую очистку для получения высококачественного минерального сырья. Причины недостаточной очистки минеральных концентратов заключаются в наличии на поверхности минералов пленочных загрязнений, зерен примесей с близкими физическими свойствами (магнитные свойства, плотность, смачиваемость и т.д.), сростков с другими минералами и структурных загрязнений, которые относительно равномерно распределены в объеме кристаллов. Очевидно, что при незначительной доле структурных примесей после физических способов обогащения использование химической очистки в качестве финишной обработки позволяет существенно повысить качество концентратов. Known traditional methods of enrichment (sorting, separation, flotation) [1-4]. However, they do not allow for deep cleaning to obtain high-quality mineral raw materials. The reasons for the insufficient purification of mineral concentrates are the presence on the surface of the minerals of film contaminants, impurity grains with similar physical properties (magnetic properties, density, wettability, etc.), intergrowths with other minerals and structural contaminants that are relatively evenly distributed in the volume of the crystals. Obviously, with a small proportion of structural impurities after physical enrichment methods, the use of chemical treatment as a finish treatment can significantly improve the quality of concentrates.

Основными требованиями, предъявляемыми к процессу химического обогащения минерального сырья, являются:
- использование таких реагентов, которые позволяют перевести в раствор труднорастворимые примеси (для этой цели чаще всего применяют сильные минеральные кислоты);
- растворимость основного вещества в выбранном реагенте должна быть значительно меньше растворимости примесей в нем;
- использование реагентов и промывных вод необходимой степени очистки для предотвращения внесения дополнительных примесей с ними;
- минимизация экологической нагрузки на окружающую среду.
The main requirements for the process of chemical enrichment of mineral raw materials are:
- the use of such reagents that make it possible to transfer insoluble impurities into the solution (strong mineral acids are most often used for this purpose);
- the solubility of the basic substance in the selected reagent should be significantly less than the solubility of impurities in it;
- the use of reagents and wash water of the required degree of purification to prevent the introduction of additional impurities with them;
- minimizing the environmental burden on the environment.

Выполнение приведенных условий связано с необходимостью использования дорогостоящих химических реагентов марки "ос. ч.", деионизированной воды и комплекса нейтрализации и очистки сточных вод. Следует отметить, что после 1-5 циклов использования необходима полная замена реагентов (кислоты). Совокупность перечисленных требований делает химическое обогащение минеральных концентратов дорогостоящим переделом. Fulfillment of the above conditions is associated with the need to use expensive chemical reagents of the brand “special part”, deionized water and a complex of neutralization and wastewater treatment. It should be noted that after 1-5 cycles of use, a complete replacement of reagents (acids) is necessary. The combination of these requirements makes the chemical enrichment of mineral concentrates an expensive redistribution.

Известен способ очистки зерен кварцевого песка (диоксида кремния) от примесей [5] , заключающийся в том, что кварцевый песок подают в струю горячего водородсодержащего газа (водород и кислород), к которому примешивают галогены (хлор) или галогенсодержащие вещества, образующие с загрязнениями легколетучие соединения, удаляющиеся при сжигании газа при температуре от 1600 до 2000oС, после чего песок выделяется из газового потока в циклонном осадителе. Данный способ применяют для очистки от щелочных и щелочно-земельных металлов. Очевидно, что такой способ пожаровзрывоопасен, требует достаточно сложного основного и вспомогательного оборудования и конструкционных материалов, не вносящих дополнительных примесей при реализации процесса.A known method of cleaning grains of quartz sand (silicon dioxide) from impurities [5], which consists in the fact that quartz sand is fed into a stream of hot hydrogen-containing gas (hydrogen and oxygen), to which halogens (chlorine) or halogen-containing substances are formed, forming volatile pollutants compounds that are removed by burning gas at a temperature of from 1600 to 2000 o C, after which sand is released from the gas stream in a cyclone precipitator. This method is used for purification from alkali and alkaline earth metals. Obviously, this method is fire and explosion hazard, requires a fairly complex main and auxiliary equipment and structural materials that do not introduce additional impurities during the implementation of the process.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому по совокупности существенных признаков является способ обогащения кварцевой крупки [6], технологическая схема которого приведена на фиг.1. The closest technical solution to the claimed combination of essential features is a method of enrichment of quartz grains [6], the technological scheme of which is shown in figure 1.

В химических реакторах происходит химическое обогащение кварцевой крупки в смеси концентрированной фтористоводородной и соляной кислот в объемном соотношении 1:0,85. В результате экзотермической реакции фтористоводородной кислоты с кварцевой крупкой происходит разогрев до температуры кипения жидкой фазы. Образующаяся паровая фаза вытесняет отмывочный раствор из первого во второй реактор. Далее обработка кварцевого сырья в первом реакторе идет в атмосфере кислотного пара. После выдержки в течение 30-40 мин кварцевую крупку из первого реактора вымывают деионизированной водой и загружают свежую крупку. Во второй реактор добавляют до необходимого объема свежий раствор кислот, и процесс химического обогащения повторяют аналогично процессу, проводившемуся в первом реакторе. В результате удается снизить суммарное содержание примесей в кварцевой крупке до уровня от 1•10-4% до 5•10-4% (начальное содержание примесей колеблется в пределах от 5•10-4% до 50•10-4%). Нормы расхода фтористоводородной и соляной кислот составляют 100 и 80 кг соответственно на 1 т крупки.In chemical reactors, chemical enrichment of quartz grains occurs in a mixture of concentrated hydrofluoric and hydrochloric acids in a volume ratio of 1: 0.85. As a result of the exothermic reaction of hydrofluoric acid with quartz grains, the liquid phase is heated to the boiling point. The resulting vapor phase displaces the washing solution from the first to the second reactor. Further, the processing of quartz raw materials in the first reactor proceeds in an atmosphere of acid vapor. After holding for 30-40 minutes, the quartz grains from the first reactor are washed with deionized water and fresh grains are loaded. Fresh acid solution is added to the second reactor to the required volume, and the chemical enrichment process is repeated similarly to the process carried out in the first reactor. As a result, it is possible to reduce the total impurity content in quartz grains to a level of 1 • 10 -4 % to 5 • 10 -4 % (the initial content of impurities ranges from 5 • 10 -4 % to 50 • 10 -4 %). The consumption rates of hydrofluoric and hydrochloric acids are 100 and 80 kg, respectively, per 1 ton of grains.

Недостатками данного способа являются:
- использование дорогостоящих реагентов, а именно кислот марки "ос. ч." и деионизированной воды;
- безвозвратные потери частично отработанных реагентов;
- необходимость использования больших объемов деионизированной воды для отмывки крупки от кислот;
- необходимость очистки отработанных промывных вод перед сбросом в окружающую среду;
- большие энергозатраты, связанные с получением деионизированной воды в больших объемах.
The disadvantages of this method are:
- the use of expensive reagents, namely acids of the brand "os. h." and deionized water;
- irretrievable losses of partially spent reagents;
- the need to use large volumes of deionized water to wash the grains from acids;
- the need for treatment of waste wash water before discharge into the environment;
- large energy costs associated with obtaining deionized water in large volumes.

Технической задачей изобретения является уменьшение расхода деионизированной воды, реагентов, снижение требований к качеству реагентов и сокращение объемов сбросных растворов при проведении процесса химического обогащения минеральных концентратов. An object of the invention is to reduce the consumption of deionized water, reagents, reducing the quality requirements of reagents and reducing the volume of waste solutions during the chemical enrichment of mineral concentrates.

Поставленная задача достигается тем, что в способе химического обогащения минеральных концентратов, включающем последовательное взаимодействие минеральных концентратов с реагентом, образующим азеотропную смесь с водой, и промывной водой в реакторах, в которые поочередно подают реагент и промывную воду необходимой степени очистки, отработанные растворы разделяют на примесные элементы, реагент и воду с одновременной их очисткой и раздельно возвращают очищенные реагент и воду в реакторы. Этот способ позволяет применять для обогащения реагенты низкого качества и промывать концентрат от реагента непосредственно в реакторе, причем дополнительная промывка выгруженного из реактора обработанного минерального концентрата не требуется. Таким образом, обеспечивается замкнутость технологического цикла химического обогащения минеральных концентратов по водной фазе, что значительно снижает объемы жидких отходов. The problem is achieved in that in the method of chemical enrichment of mineral concentrates, including the sequential interaction of mineral concentrates with a reagent, forming an azeotropic mixture with water, and washing water in reactors, which in turn supply the reagent and washing water of the required degree of purification, the spent solutions are divided into impurity elements, reagent and water with their simultaneous purification and separately return the purified reagent and water to the reactors. This method allows the use of low-quality reagents for enrichment and washing the concentrate from the reagent directly in the reactor, and additional washing of the processed mineral concentrate discharged from the reactor is not required. Thus, the closed cycle of the chemical enrichment of mineral concentrates in the aqueous phase is ensured, which significantly reduces the volume of liquid waste.

Изобретательский уровень способа состоит в раздельном возвращении реагента и воды достаточной степени очистки в реакторы для очистки минеральных концентратов после разделения отработанных растворов на примесные элементы, реагент и воду с одновременной их очисткой. The inventive step of the method consists in the separate return of the reagent and water of a sufficient degree of purification to the reactors for purification of mineral concentrates after separation of the spent solutions into impurity elements, reagent and water with their simultaneous purification.

Способ поясняется технологической схемой обогащения минеральных концентратов (фиг.2) и примером его осуществления. The method is illustrated by the technological scheme of enrichment of mineral concentrates (figure 2) and an example of its implementation.

Пример. Example.

Для осуществления предлагаемого способа в качестве минерального концентрата использовали кварцевую крупку, в качестве концентратора примесей применяли куб-испаритель, а в качестве аппарата для разделения и очистки реагента и воды - ректификационную колонну. Ректификационную колонну выводили на рабочий режим, при котором в кубе-испарителе кипел водный раствор фтористоводородной кислоты с концентрацией ниже, чем в азеотропной смеси на 20-60%. Флегмовое число находилось в интервале от 1 до 0,2. В рабочем режиме установки с колонны проводили постоянный отбор кислоты с нижних тарелок (со второй, третьей или четвертой). С верхней тарелки колонны отбирали очищенную воду (конструкция колонны и число тарелок должны обеспечивать показатель рН воды больше 4 в указанном диапазоне концентраций кислоты и флегмового числа). Через коммутирующее устройство фтористоводородную кислоту подавали в первый реактор, а промывную воду во - второй. В третий реактор, предварительно разгруженный от отмытой кварцевой крупки, загружали свежие порции исходной кварцевой крупки. To implement the proposed method, quartz grains were used as a mineral concentrate, an evaporator cube was used as an impurity concentrator, and a distillation column was used as an apparatus for separating and purifying reagent and water. The distillation column was brought to an operating mode in which an aqueous solution of hydrofluoric acid with a concentration lower than that in the azeotropic mixture by 20-60% was boiling in the evaporator cube. The reflux ratio was in the range from 1 to 0.2. In the operating mode of the installation from the column, a constant selection of acid from the lower plates (from the second, third or fourth) was carried out. Purified water was taken from the top plate of the column (the column design and the number of plates should provide a pH of more than 4 in the indicated range of acid concentrations and reflux ratio). Through the switching device, hydrofluoric acid was supplied to the first reactor, and washing water to the second. The third reactor, previously unloaded from the washed quartz grains, was loaded with fresh portions of the original quartz grains.

После достижения на выходе из второго реактора рН больше 3 переключали коммутирующее устройство. В результате переключения раствор кислоты поступал в третий реактор, в первый - вода, а из второго реактора выгружали очищенную крупку и загружали свежую порцию крупки и т.д. Отработанные кислота и вода поступали в концентратор примесей (куб-испаритель), водная фаза из которого направлялась в аппарат для разделения и очистки кислоты и воды (ректификационную колонну). После разделения и очистки вода (рН≥4,0) и фтористоводородная кислота (массовая доля от 1 до 10%) с требуемой степенью чистоты дозировались в коммутирующее устройство. After reaching a pH of more than 3 at the outlet of the second reactor, a switching device was switched. As a result of the switch, the acid solution entered the third reactor, water into the first, and the cleaned grain was unloaded from the second reactor and a fresh portion of the grain was loaded, etc. The spent acid and water entered the impurity concentrator (cube-evaporator), the aqueous phase from which was sent to the apparatus for the separation and purification of acid and water (distillation column). After separation and purification, water (pH≥4.0) and hydrofluoric acid (mass fraction from 1 to 10%) were dosed with the required degree of purity into a switching device.

В зависимости от поставленной задачи процесс легко оптимизируют, регулируют и автоматизируют с помощью доступных технических средств. Depending on the task, the process is easily optimized, regulated and automated using available technical means.

Сравнительные характеристики прототипа и заявляемого способа представлены в таблице. Comparative characteristics of the prototype and the proposed method are presented in the table.

Результаты, представленные в таблице, свидетельствуют о том, что по заявляемому способу значительно улучшаются показатели технологического процесса без ухудшения качества конечного продукта. The results presented in the table indicate that the claimed method significantly improves the performance of the process without compromising the quality of the final product.

Технический результат заключается в уменьшении расхода деионизированной воды, фтористоводородной кислоты, снижении требований к качеству фтористовородной кислоты и в сокращении объемов сбросных растворов при проведении процесса химического обогащения кварцевой крупки, что приводит к снижению экономических затрат и уменьшению экологической нагрузки на окружающую среду. The technical result consists in reducing the consumption of deionized water, hydrofluoric acid, lowering the requirements for the quality of hydrofluoric acid and in reducing the volume of effluent solutions during the chemical enrichment of quartz grains, which reduces economic costs and reduces the environmental load on the environment.

Литература
1. Барский М.Д., Ревнивцев В.И., Соколов Ю.В. Гравитационная классификация зернистых материалов.- М.: Недра, 1974.
Literature
1. Barsky M.D., Revnivtsev V.I., Sokolov Yu.V. Gravitational classification of granular materials.- M .: Nedra, 1974.

2. Виксман Е.С., Чаплинский А.Д., Шнайдер Д.Н. Классификация абразивных материалов в электростатическом сепараторе с сетчатыми электродами. В кн.: Совершенствование процессов электросепарации и конструкции электросепараторов. Л., 1987. 2. Vicksman E.S., Chaplinsky A.D., Schneider D.N. Classification of abrasive materials in an electrostatic separator with mesh electrodes. In the book: Improving the processes of electric separation and the design of electric separators. L., 1987.

3. Задорожный В.К. Флотация полевошпаткварцевых руд в условиях водооборота. Серия "Обогащение руд и проблема безотходной технологии". Л.: Наука, 1980. 3. Zadorozhny V.K. Flotation of feldspathic quartz ores in a water cycle. Series "Ore dressing and the problem of non-waste technology." L .: Science, 1980.

4. Кравец Б.Н. Специальные и комбинированные методы обогащения. -М.: Недра, 1986. 4. Kravets B.N. Special and combined enrichment methods. -M .: Nedra, 1986.

5. Verfahren fur die Reinigung von SiO2 - Kernung und Vorrihtung zur Durchfuhrung des Verfahrens: Заявка 19813871, Германия. МПК С 01 В 33/12. Dobrat М. ; Heraens Quarsglas Gmbh & Co. KG. - 18813971; заявлен 24.03.1998; Опубл.07.10.1989.5. Verfahren fur die Reinigung von SiO 2 - Kernung und Vorrihtung zur Durchfuhrung des Verfahrens: Application 19813871, Germany. IPC C 01 B 33/12. Dobrat M.; Heraens Quarsglas Gmbh & Co. KG. - 18813971; claimed March 24, 1998; Publ. 07.10.1989.

6. Кузьмин В. Г., Кравец Б.Н. Минералургия жильного кварца. М.: Недра, 1990, с.206 (прототип). 6. Kuzmin V. G., Kravets B. N. Mineralurgy of vein quartz. M .: Nedra, 1990, p.206 (prototype).

Claims (1)

Способ химического обогащения минеральных концентратов, включающий последовательное взаимодействие минеральных концентратов с реагентом, образующим азеотропную смесь с водой, и промывной водой в реакторах, в которые предварительно загружают концентрат, поочередно подают реагент и промывную воду необходимой степени очистки, отличающийся тем, что отработанные растворы разделяют на примесные элементы, реагент и воду с одновременной их очисткой и раздельно возвращают очищенные реагент и воду в реакторы. The method of chemical enrichment of mineral concentrates, including the sequential interaction of mineral concentrates with a reagent forming an azeotropic mixture with water, and washing water in reactors that pre-load the concentrate, alternately supplying the reagent and washing water of the required degree of purification, characterized in that the spent solutions are divided into impurity elements, reagent and water with their simultaneous purification and separately return the purified reagent and water to the reactors.
RU2001124531/12A 2001-09-03 2001-09-03 Method of chemical processing of mineral concentrates RU2198023C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001124531/12A RU2198023C1 (en) 2001-09-03 2001-09-03 Method of chemical processing of mineral concentrates

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001124531/12A RU2198023C1 (en) 2001-09-03 2001-09-03 Method of chemical processing of mineral concentrates

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2198023C1 true RU2198023C1 (en) 2003-02-10

Family

ID=20253000

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001124531/12A RU2198023C1 (en) 2001-09-03 2001-09-03 Method of chemical processing of mineral concentrates

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2198023C1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2243737A1 (en) * 1973-09-13 1975-04-11 Uss Eng & Consult
US4133038A (en) * 1975-05-26 1979-01-02 Antti Niemi Method of constructing a continuously operable flotation concentration plant
GB2132117A (en) * 1982-10-15 1984-07-04 Vickers Australia Ltd Mineral processing apparatus
RU2140327C1 (en) * 1998-06-08 1999-10-27 Деркачев Борис Павлович Method of enriching fine-fraction concentrates

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2243737A1 (en) * 1973-09-13 1975-04-11 Uss Eng & Consult
US4133038A (en) * 1975-05-26 1979-01-02 Antti Niemi Method of constructing a continuously operable flotation concentration plant
GB2132117A (en) * 1982-10-15 1984-07-04 Vickers Australia Ltd Mineral processing apparatus
RU2140327C1 (en) * 1998-06-08 1999-10-27 Деркачев Борис Павлович Method of enriching fine-fraction concentrates

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КУЗЬМИН В.Г., КРАВЕЦ Б.Н. Минералургия жильного кварца. - М.: Недра, 1990, с.206. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102190345A (en) Method for enriching low-concentration heavy metal in water by recyclable magnesium hydroxide adsorbent
CN111204768B (en) Method and device for treating waste acid leached by acid in quartz tailing purification process
Yang et al. Intensified ozonation in packed bubble columns for water treatment: Focus on mass transfer and humic acids removal
EP0134530A2 (en) A process for removing mineral inpurities from coals and oil shales
JP7115123B2 (en) Lithium purification method
CN106517605A (en) Zero-discharge process and equipment for desulfurization wastewater
CN115403049A (en) Purification method and purification system of quartz sand
CN114436448A (en) Method for producing calcium fluoride by using high-fluorine-content industrial wastewater
CN115583752B (en) A method for graded treatment of fluoride-containing acidic wastewater and recovery of calcium fluoride resources
US3393975A (en) Treatment of alumina-containing material for the manufacture of aluminum sulfate
RU2109686C1 (en) Method for recovering rare-earth elements from phosphogypsum
RU2198023C1 (en) Method of chemical processing of mineral concentrates
CN1042527A (en) The treatment process of the diluted acid of association when sulphate process is produced titanium dioxide
CN115745309A (en) Zero-discharge and recycling treatment process for fly ash wastewater
CN110382109B (en) System and method for processing lanthanide-containing minerals and producing rare earth oxides
US5354358A (en) Process for removing uranium and other metals from wastes
CN105523590A (en) Method for preparing ferric chloride
US3261665A (en) Process for the treatment of waste sulfuric acid pickle liquor
CN104402062A (en) Method for preparing ferric chloride from pyrite cinder
CN118702343A (en) Photovoltaic cell fluoride wastewater treatment process producing high-purity calcium fluoride sludge
AU738731B2 (en) Oxidising leaching of contaminated sludge containing iron with separation of zinc and lead
RU2259320C1 (en) Magnesium-containing ore processing method
RU2627431C1 (en) Method for producing calcium fluoride from fluorocarbon-containing waste of aluminium production
CN103508541A (en) Method for detoxifying heavy metal waste residue and recycling acid heavy metal wastewater
JP3646328B2 (en) Treatment method of ethylenediamine-containing waste liquid

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20050904

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20070610

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20090904

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20110620

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120904