RU2372290C1 - Method of processing nepheline-feldspathic raw material - Google Patents
Method of processing nepheline-feldspathic raw material Download PDFInfo
- Publication number
- RU2372290C1 RU2372290C1 RU2008105853/15A RU2008105853A RU2372290C1 RU 2372290 C1 RU2372290 C1 RU 2372290C1 RU 2008105853/15 A RU2008105853/15 A RU 2008105853/15A RU 2008105853 A RU2008105853 A RU 2008105853A RU 2372290 C1 RU2372290 C1 RU 2372290C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- feldspar
- nitric acid
- alumina
- nepheline
- alkaline
- Prior art date
Links
- 239000002994 raw material Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000010433 feldspar Substances 0.000 claims abstract description 76
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 75
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 61
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 56
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 56
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 37
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 35
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 34
- BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L potassium carbonate Substances [K+].[K+].[O-]C([O-])=O BWHMMNNQKKPAPP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 31
- 229940072033 potash Drugs 0.000 claims abstract description 29
- 235000015320 potassium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 29
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 28
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims abstract description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 9
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 22
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 claims description 20
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052664 nepheline Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 239000010434 nepheline Substances 0.000 claims description 15
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 12
- 229910052641 aegirine Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 5
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 claims description 5
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 4
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 4
- 150000001447 alkali salts Chemical class 0.000 claims 1
- 229910000027 potassium carbonate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 235000011181 potassium carbonates Nutrition 0.000 claims 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 abstract description 14
- 239000011591 potassium Substances 0.000 abstract description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 12
- 238000005245 sintering Methods 0.000 abstract description 11
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 23
- 239000000047 product Substances 0.000 description 22
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 21
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 13
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N aluminium nitrate Chemical class [Al+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 10
- FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N potassium nitrate Chemical compound [K+].[O-][N+]([O-])=O FGIUAXJPYTZDNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 6
- 239000003518 caustics Substances 0.000 description 5
- 239000004323 potassium nitrate Substances 0.000 description 5
- 235000010333 potassium nitrate Nutrition 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004645 aluminates Chemical class 0.000 description 4
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 4
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 4
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 4
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 4
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 4
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 4
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002585 base Substances 0.000 description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M Potassium chloride Chemical group [Cl-].[K+] WCUXLLCKKVVCTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000004111 Potassium silicate Substances 0.000 description 2
- DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N aluminum;potassium;oxygen(2-);silicon(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Si+4].[Si+4].[Si+4].[K+] DLHONNLASJQAHX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 2
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 150000004965 peroxy acids Chemical class 0.000 description 2
- NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N potassium silicate Chemical compound [K+].[K+].[O-][Si]([O-])=O NNHHDJVEYQHLHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052913 potassium silicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 2
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 2
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 102000005701 Calcium-Binding Proteins Human genes 0.000 description 1
- 108010045403 Calcium-Binding Proteins Proteins 0.000 description 1
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 235000010205 Cola acuminata Nutrition 0.000 description 1
- 244000228088 Cola acuminata Species 0.000 description 1
- 235000015438 Cola nitida Nutrition 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 description 1
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Chemical class 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910000323 aluminium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000012993 chemical processing Methods 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010908 decantation Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001879 gelation Methods 0.000 description 1
- 230000000762 glandular Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 230000001089 mineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001103 potassium chloride Substances 0.000 description 1
- 235000011164 potassium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к химической переработке минерального сырья, преимущественно высококалиевого нефелин-полевошпатового, в том числе сыннырита и рисчоррита, на глинозем, соли щелочных элементов и кремнеземные продукты.The invention relates to the chemical processing of mineral raw materials, mainly high-potassium nepheline feldspar, including synsyrite and rischorrite, into alumina, salts of alkaline elements and silica products.
В настоящее время основным видом калийных удобрений является хлористый калий. Однако содержащийся в нем хлор-ион неблагоприятно воздействует на многие виды растений. Поэтому очень острой является проблема обеспечения сельского хозяйства бесхлорными видами удобрений, преимущественно нитратом калия (калиевой селитрой), который в России производится в ограниченных количествах и применяется в основном в промышленных целях. Производство его базируется на использовании дорогостоящих реагентов - едкого калия или поташа. Более перспективным является получение нитрата калия на основе азотнокислотной переработки природного минерального сырья, особенно высококалиевых щелочных алюмосиликатов. Особый интерес в связи с наличием больших природных запасов представляют Сибирские сынныриты, содержащие 17-20% K2O, 21-23% Al2O3, 50-55% SiO2, и рисчорриты, месторождения которых расположены на Кольском полуострове и примыкают непосредственно к разрабатываемым месторождениям апатитонефелиновых руд. Основными компонентами сынныритов являются кальсилит (калиевая разновидность нефелина) и калиевый полевой шпат. Рисчорриты в основном состоят из калий-натриевого нефелина, калиевого полевого шпата и эгирина, что обусловливает пониженное содержание K2O (12-16%) по сравнению с сынныритами. Содержание глинозема и кремнезема в сынныритах и рисчорритах примерно одинаковое. Ввиду относительно невысокого содержания глинозема и повышенного содержания кремнезема в этих породах их экономически невыгодно перерабатывать по существующей технологии переработки нефелинового сырья путем спекания с известняком. Экономически привлекательная кислотная переработка такого сырья осложнена наличием в сынныритах и рисчорритах большого количества кислотоустойчивых полевых шпатов, что требует предварительного активирования сырья для перевода полевых шпатов в кислоторастворимое состояние. Это существенно усложняет процесс и делает его весьма энергоемким.Currently, the main type of potash fertilizer is potassium chloride. However, the chlorine ion contained in it adversely affects many plant species. Therefore, the problem of providing agriculture with chlorine-free types of fertilizers, mainly potassium nitrate (potassium nitrate), which in Russia is produced in limited quantities and is mainly used for industrial purposes, is very acute. Its production is based on the use of expensive reagents - potassium hydroxide or potash. More promising is the production of potassium nitrate based on the nitric acid processing of natural mineral raw materials, especially high potassium alkaline aluminosilicates. Of particular interest in connection with the presence of large natural reserves are Siberian synsyrites containing 17-20% K 2 O, 21-23% Al 2 O 3 , 50-55% SiO 2 , and rischorrites, whose deposits are located on the Kola Peninsula and are adjacent directly to the developed deposits of apatitonefelin ores. The main components of synsyrites are calsilite (a potassium variety of nepheline) and potassium feldspar. Rischorrites mainly consist of potassium-sodium nepheline, potassium feldspar and aegirine, which leads to a lower content of K 2 O (12-16%) compared to synerytes. The content of alumina and silica in the synsyrites and rischorrites is approximately the same. Due to the relatively low alumina content and high silica content in these rocks, it is economically disadvantageous to process them using the existing technology for processing nepheline raw materials by sintering with limestone. The economically attractive acid processing of such raw materials is complicated by the presence of a large number of acid-resistant feldspars in synsyrites and rischorrites, which requires preliminary activation of the raw materials to convert feldspars to an acid-soluble state. This greatly complicates the process and makes it very energy intensive.
Известен способ переработки нефелин-полевошпатового сырья, в частности нефелиновых сиенитов (см. авт. свид. СССР №569538, МКИ2 C01F 7/24, 1977), включающий активирование измельченного до 0,1 мм сырья путем спекания его при температуре 1130-1170°С с минерализующей добавкой в виде карбоната кальция, которую берут в количестве, обеспечивающем молярное соотношение SiO2:CaCO3=1:0,2, выщелачивание опека 50% азотной кислотой при ее расходе 150% от теоретически необходимого с образованием пульпы, разделение пульпы фильтрацией с получением раствора азотнокислых солей алюминия, щелочных элементов и кальция и нерастворимого остатка. Извлечение глинозема в раствор составляет 70,2%, щелочей - 70-72%.A known method of processing nepheline-feldspar raw materials, in particular nepheline syenites (see ed. Certificate of the USSR No. 569538, MKI 2 C01F 7/24, 1977), including the activation of crushed to 0.1 mm raw materials by sintering it at a temperature of 1130-1170 ° C with a mineralizing additive in the form of calcium carbonate, which is taken in an amount that provides a molar ratio of SiO 2 : CaCO 3 = 1: 0.2, leaching of the custody with 50% nitric acid at a flow rate of 150% of theoretically necessary with the formation of pulp, pulp separation filtration to obtain a solution of nitrate salts Luminos, alkali elements, and calcium and insoluble residue. Extraction of alumina in solution is 70.2%, alkali - 70-72%.
Недостатками данного способа являются необходимость тонкого измельчения сиенитов и карбоната кальция перед спеканием, повышенные энергетические затраты, высокий расход азотной кислоты, значительная часть которой расходуется на связывание кальция, и низкое извлечение глинозема. Способ не предусматривает выделение из растворов глинозема и солей щелочных элементов в качестве целевых продуктов.The disadvantages of this method are the need for fine grinding of syenites and calcium carbonate before sintering, increased energy costs, high consumption of nitric acid, a significant part of which is spent on calcium binding, and low alumina recovery. The method does not provide for the allocation of solutions of alumina and salts of alkaline elements as target products.
Известен также способ переработки нефелин-полевошпатового сырья, в частности сынныритов (см. авт. свид. СССР №925865, МКИ3 C01F 7/24, 1982), включающий активацию сырья путем его автоклавной обработки 35-45% раствором едкого калия при температуре 260-300°С с образованием раствора силиката калия и калисилитового концентрата, их разделение, обработку калисилитового концентрата 15-25% азотной кислотой при ее расходе 130-150% от теоретически необходимого для взаимодействия с калийной составляющей концентрата с образованием желатинизированной реакционной массы, ее сушку при 250-320°С, обработку обезвоженного продукта 25-35% раствором азотной кислоты при ее расходе 100-110% от теоретически необходимого для взаимодействия с глиноземной составляющей концентрата, отделение раствора от кремнеземного остатка, его упаривание с получением твердой смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов, обжиг смеси и выщелачивание обожженного продукта с получением нитрата калия и глинозема.There is also a method of processing nepheline-feldspar raw materials, in particular synsyrites (see ed. Certificate of the USSR No. 925865, MKI 3 C01F 7/24, 1982), including activation of the raw materials by autoclaving them with 35-45% potassium hydroxide solution at a temperature of 260 -300 ° C with the formation of a solution of potassium silicate and calisilite concentrate, their separation, treatment of calisilite concentrate with 15-25% nitric acid at a flow rate of 130-150% of theoretically necessary for interaction with the potassium component of the concentrate with the formation of a gelled reaction mass, drying it at 250-320 ° C, treating the dehydrated product with a 25-35% nitric acid solution at a flow rate of 100-110% of theoretically necessary for interaction with the alumina component of the concentrate, separating the solution from the silica residue, evaporating it to obtain a solid mixture of nitric acid salts aluminum and alkaline elements, roasting the mixture and leaching the calcined product to produce potassium nitrate and alumina.
Недостатками известного способа являются его сложность по причине двухстадийной азотнокислотной обработки с промежуточной сушкой, необходимость использования автоклава на операции щелочной активации, протекающей при высокой температуре и давлении, большие материальные потоки вследствие того, что щелочной активации подвергают всю массу исходного сырья, использование дорогостоящего едкого калия при его больших расходах, трудность разделения получаемых вязких растворов силиката калия и калисилитового концентрата, высокие энергетические затраты на сушку желатинизированной реакционной массы, а также необходимость очистки выделяющихся при этом газов от оксидов азота и паров азотной кислоты.The disadvantages of this method are its complexity due to the two-stage nitric acid treatment with intermediate drying, the need to use an autoclave for alkaline activation, proceeding at high temperature and pressure, large material flows due to the fact that alkaline activation exposes the entire mass of the feedstock, the use of expensive caustic potassium at its high costs, the difficulty of separating the resulting viscous solutions of potassium silicate and potassium concentrate, high energy The cost of drying the gelled reaction mass, as well as the need to purify the gases emitted in this process from nitrogen oxides and nitric acid vapors.
Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эффективности переработки высококалиевого нефелин-полевошпатного сырья за счет осуществления кислотной обработки в одну стадию, исключения энергоемкой операции сушки продуктов кислотной обработки и необходимости очистки газов, выделяющихся на этой операции, от оксидов азота и азотной кислоты, а также использования дорогостоящего едкого калия при щелочной активации сырья и необходимости проведения активации в условиях автоклава. Кроме того, технический результат заключается в расширении сырьевой базы получения глинозема и солей щелочных элементов.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the efficiency of processing high potassium nepheline feldspar raw materials by performing acid treatment in one stage, eliminating the energy-intensive operation of drying the acid treatment products and the need to purify the gases released in this operation from nitrogen oxides and nitric acid , as well as the use of expensive caustic potassium during alkaline activation of raw materials and the need for activation in an autoclave. In addition, the technical result consists in expanding the raw material base for producing alumina and salts of alkaline elements.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки нефелин-полевошпатового сырья сырье смешивают с продуктом щелочной активации полевошпатового концентрата, полученную смесь обрабатывают азотной кислотой с переводом алюминия и щелочных элементов в азотнокислый раствор, а кремнезема и полевого шпата - в нерастворимый остаток, отделяют азотнокислый раствор от нерастворимого остатка, выделяют из нерастворимого остатка кремнеземный и полевошпатовый концентраты, последний смешивают с поташом при массовом соотношении суммы K2O и Na2O в концентрате и K2O в поташе, соответственно равном 1:1-2, спекают при температуре 800-950°С с получением продукта щелочной активации, подаваемого на смешение с нефелин-полевошпатовым сырьем, азотнокислый раствор упаривают с получением смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов и подвергают ее термической обработке, полученный при этом спек перерабатывают на глинозем и нитраты щелочных элементов или на глинозем, соду и поташ.The technical result is achieved by the fact that in the method of processing nepheline-feldspar raw materials, the raw materials are mixed with the product of alkaline activation of feldspar concentrate, the resulting mixture is treated with nitric acid with the conversion of aluminum and alkaline elements into a nitric acid solution, and silica and feldspar into an insoluble residue, the nitric acid solution is separated from the insoluble residue, silica and feldspar concentrates are isolated from the insoluble residue, the latter is mixed with potash in the mass ratio of amounts K 2 O and Na 2 O in concentrate and K 2 O in potash, respectively, equal to 1: 1-2, are sintered at a temperature of 800-950 ° С to obtain an alkaline activation product fed to mixing with nepheline-feldspar raw materials, nitric acid solution evaporated to obtain a mixture of nitric salts of aluminum and alkaline elements and subjected to heat treatment, the resulting spec is processed on alumina and nitrates of alkaline elements or on alumina, soda and potash.
Достижению технического результата способствует то, что кислотную обработку ведут 25-45% азотной кислотой при начальной температуре 70-90°С в режиме равномерной загрузки сырья в кислоту в течение 2-4 ч.The achievement of the technical result is facilitated by the fact that the acid treatment is carried out with 25-45% nitric acid at an initial temperature of 70-90 ° C in the mode of uniform loading of raw materials into acid for 2-4 hours.
Достижению технического результата способствует также то, что в качестве нефелин-полевошпатового сырья используют сыннырит, при этом кремнеземный и полевошпатовый концентраты выделяют из нерастворимого остатка путем гравитационной сепарации.The achievement of the technical result is also facilitated by the fact that as a nepheline-feldspar raw material, synergy is used, while silica and feldspar concentrates are isolated from the insoluble residue by gravitational separation.
Достижению технического результата способствует также и то, что в качестве нефелин-полевошпатового сырья используют рисчоррит, при этом нерастворимый остаток дополнительно содержит эгирин, который выделяют из остатка путем магнитной сепарации.The achievement of the technical result is also facilitated by the fact that rischorrite is used as nepheline-feldspar raw material, while the insoluble residue additionally contains aegirine, which is isolated from the residue by magnetic separation.
Достижению технического результата способствует и то, что упаривание азотнокислого раствора ведут до образования плава.The achievement of the technical result also contributes to the fact that the evaporation of the nitric acid solution is carried out until the formation of melt.
Достижению технического результата способствует то, что термическую обработку плава ведут при температуре 300-400°С с получением спека, который перерабатывают на глинозем и нитраты щелочных элементов.The achievement of the technical result is facilitated by the fact that the heat treatment of the melt is carried out at a temperature of 300-400 ° C to obtain a cake, which is processed into alumina and nitrates of alkaline elements.
Достижению технического результата способствует также то, что термическую обработку плава ведут при температуре 800-950°С с получением спека, который перерабатывают на глинозем, соду и поташ.The achievement of the technical result also contributes to the fact that the heat treatment of the melt is carried out at a temperature of 800-950 ° C to obtain a cake, which is processed into alumina, soda and potash.
Сущность изобретения заключается в том, что измельченное нефелин-полевошпатовое сырье, которое может быть представлено сынныритом или рисчорритом, смешивают с активированным полевошпатовым концентратом и обрабатывают полученную сырьевую смесь азотной кислотой при ее расходе, близком к теоретически необходимому (100-110%) для взаимодействия с кислоторастворимыми компонентами (Al2O3, K2O, Na2O) нефелина. Кислотную обработку ведут путем постепенной и равномерной загрузки сырьевой смеси в течение 2-4 ч в предварительно нагретую до 70-90°С 25-45% азотную кислоту. При этом в раствор переходят кислоторастворимые соли алюминия и щелочных элементов, а кремнезем осаждается в виде компактных, хорошо фильтрующихся частиц совместно с присутствующим в сырье кислотоупорным полевым шпатом в случае сыннырита или полевым шпатом и эгирином в случае рисчоррита. После отделения раствора от кремнеземсодержащего остатка последний путем механического обогащения разделяют на кремнеземный и полевошпатовый концентраты или кремнеземный, полевошпатовый и эгириновый концентраты. Более легкий и тонкодисперсный кремнезем отделяют гравитационными методами. Эгирин вследствие его магнитной восприимчивости выделяют путем магнитной сепарации. Остаточный продукт представляет собой полевошпатовый концентрат, который подвергают щелочной активации путем спекания при температуре 800-950°С с поташом при массовом соотношении суммы K2O и Na2O в концентрате и K2O в поташе, равном 1:1-2. Активированный полевошпатовый концентрат направляют на стадию азотнокислотной обработки.The essence of the invention lies in the fact that the crushed nepheline-feldspar raw material, which can be represented by syndrite or rischorrite, is mixed with activated feldspar concentrate and the resulting raw mixture is treated with nitric acid at a flow rate close to theoretically necessary (100-110%) to interact with acid-soluble components (Al 2 O 3 , K 2 O, Na 2 O) nepheline. Acid treatment is carried out by gradually and uniformly loading the raw material mixture for 2-4 hours into 25-45% nitric acid preheated to 70-90 ° C. In this case, acid-soluble salts of aluminum and alkaline elements pass into the solution, and silica is precipitated in the form of compact, well-filterable particles together with acid-resistant feldspar present in the raw material in the case of syneryte or feldspar and aegirine in the case of rischorrite. After separation of the solution from the silica-containing residue, the latter is separated by mechanical enrichment into silica and feldspar concentrates or silica, feldspar and aegirine concentrates. Lighter and finely divided silica is separated by gravitational methods. Aegirine, due to its magnetic susceptibility, is isolated by magnetic separation. The residual product is feldspar concentrate, which is subjected to alkaline activation by sintering at a temperature of 800-950 ° C with potash at a mass ratio of the sum of K 2 O and Na 2 O in concentrate and K 2 O in potash equal to 1: 1-2. The activated feldspar concentrate is sent to the nitric acid treatment stage.
Полученный после отделения от кремнеземсодержащего остатка азотнокислый раствор упаривают с получением смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов. Смесь подвергают термической обработке при 300-400°С с получением спека согласно реакции:The nitrate solution obtained after separation from the silica-containing residue is evaporated to obtain a mixture of aluminum nitrate salts and alkaline elements. The mixture is subjected to heat treatment at 300-400 ° C to obtain a cake according to the reaction:
Далее спек перерабатывают на глинозем и нитраты щелочных элементов.Next, the cake is processed into alumina and alkali nitrates.
Термическая обработка смеси может проводиться при температуре 800-950°С с получением спека согласно реакции:The heat treatment of the mixture can be carried out at a temperature of 800-950 ° C to obtain a cake according to the reaction:
Полученный при этом спек перерабатывают далее на глинозем, поташ и соду.The cake obtained in this process is further processed into alumina, potash and soda.
Газовая фаза, выделяющаяся при термообработке азотнокислых солей, используется для регенерации азотной кислоты. Подавляющая часть ее (до 90%) регенерируется путем конденсации при охлаждении газов.The gas phase released during the heat treatment of nitric acid salts is used to regenerate nitric acid. Most of it (up to 90%) is regenerated by condensation during cooling of the gases.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.The essential features of the claimed invention, which determine the scope of legal protection and are sufficient to obtain the above technical result, perform functions and relate to the result as follows.
Смешение нефелин-полевошпатового сырья с продуктом щелочной активации полевошпатового концентрата и азотнокислотная обработка полученной смеси позволяет в одну стадию перевести в раствор алюминий и щелочные элементы с получением нерастворимого остатка, состоящего из кремнезема и полевого шпата. При этом исключается необходимость энергоемкой операции сушки продуктов азотнокислотной обработки для перевода кремнезема в фильтруемую форму и очистки газов от оксидов азота и азотной кислоты, выделяющихся на этой операции, как это имеет место в прототипе.Mixing nepheline-feldspar raw material with the product of alkaline activation of feldspar concentrate and nitric acid treatment of the resulting mixture allows aluminum and alkaline elements to be transferred into the solution in one step to obtain an insoluble residue consisting of silica and feldspar. This eliminates the need for an energy-intensive operation of drying the products of nitric acid treatment for converting silica into a filtered form and purifying gases from nitrogen oxides and nitric acid released in this operation, as is the case in the prototype.
Выделение из остатка кремнеземного и полевошпатового концентратов позволяет получить, с одной стороны, кремнеземный концентрат в качестве товарного продукта, а с другой стороны, полевошпатовый концентрат, который можно перевести в кислоторастворимую форму, подвергая щелочной активации не всю массу исходного сырья, а только ее полевошпатовую часть в виде полевошпатового концентрата, что позволяет сократить объем материальных потоков.Isolation of silica and feldspar concentrates from the residue makes it possible to obtain, on the one hand, silica concentrate as a commercial product, and, on the other hand, feldspar concentrate, which can be converted into an acid-soluble form, exposing to alkaline activation not all of the feedstock, but only its feldspar part in the form of feldspar concentrate, which allows to reduce the volume of material flows.
Осуществление щелочной активации полевошпатового концентрата путем спекания с поташом позволяет избежать необходимости использования дорогостоящего реагента - едкого калия и исключить проведение щелочной активации в автоклаве высокого давления. Обеспечение массового соотношения суммы K2O и Na2O в концентрате и K2O в поташе, равного 1:1-2, и проведение спекания при температуре 800-950°С позволяет достигнуть достаточно высокого извлечения глинозема и солей щелочных элементов.The alkaline activation of feldspar concentrate by sintering with potash eliminates the need to use an expensive reagent - potassium hydroxide and eliminates alkaline activation in a high pressure autoclave. Ensuring the mass ratio of the sum of K 2 O and Na 2 O in concentrate and K 2 O in potash, equal to 1: 1-2, and sintering at a temperature of 800-950 ° C allows to achieve a sufficiently high extraction of alumina and salts of alkaline elements.
Направление полученного продукта активации полевошпатового концентрата на стадию азотнокислотной обработки дает возможность осуществить кислотную обработку в одну стадию.The direction of the obtained product activation feldspar concentrate to the stage of nitric acid treatment makes it possible to carry out acid treatment in one stage.
Упаривание азотнокислого раствора с получением смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов позволяет снизить энергетические затраты при последующем терморазложении азотнокислых солей.Evaporation of the nitric acid solution to obtain a mixture of aluminum nitrate salts and alkaline elements allows to reduce energy costs during subsequent thermal decomposition of nitric acid salts.
Проведение термической обработки смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов позволяет в зависимости от температурного режима полностью разложить либо нитрат алюминия с образованием спека, состоящего из глинозема и нитратов щелочных элементов, либо нитрат алюминия и нитраты щелочных элементов с получением спека, состоящего из алюминатов щелочных элементов.Carrying out a heat treatment of a mixture of aluminum nitrate salts and alkaline elements allows, depending on the temperature regime, to completely decompose either aluminum nitrate to form a cake consisting of alumina and alkali nitrates, or aluminum nitrate and alkali nitrates to produce a cake consisting of alkaline aluminates.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении эффективности переработки высококалиевого нефелин-полевошпатового сырья за счет осуществления кислотной обработки в одну стадию, исключения энергоемкой операции сушки продуктов кислотной обработки и необходимости очистки газов, выделяющихся на этой операции, от оксидов азота и азотной кислоты, а также использования дорогостоящего едкого калия при активации сырья. Кроме того, создаются предпосылки расширения сырьевой базы переработки нефелин-полевошпатового сырья сложного минерального состава.The combination of the above features is necessary and sufficient to achieve the technical result of the invention, which consists in increasing the efficiency of processing high-potassium nepheline-feldspar raw materials by performing acid treatment in one stage, eliminating the energy-intensive operation of drying the products of acid treatment and the need to purify the gases released in this operation from oxides nitrogen and nitric acid, as well as the use of expensive caustic potassium when activating raw materials. In addition, prerequisites are being created for expanding the raw material base for processing nepheline-feldspar raw materials of complex mineral composition.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.In particular cases of carrying out the invention, the following specific operations and operating parameters are preferred.
Проведение кислотной обработки 25-45% азотной кислотой при начальной температуре 70-90°С в режиме равномерной загрузки сырья в кислоту в течение 2-4 ч позволяет избежать желатинизации реакционной массы и выделить кремнезем в остаток в хорошо фильтруемой форме.Carrying out an acid treatment with 25-45% nitric acid at an initial temperature of 70-90 ° C in the mode of uniform loading of raw materials into acid for 2-4 hours avoids gelation of the reaction mass and releases silica in a well-filtered form.
При использовании сыннырита в качестве нефелин-полевошпатового сырья кремнеземный и полевошпатовый концентраты целесообразно выделять из остатка путем гравитационной сепарации, поскольку эти концентраты обладают существенной разницей в удельных весах.When using synsyrite as nepheline-feldspar raw materials, it is advisable to separate silica and feldspar concentrates from the residue by gravitational separation, since these concentrates have a significant difference in specific gravities.
При использовании в качестве нефелин-полевошпатового сырья рисчоррита, содержащего помимо нефелина и полевого шпата эгирин, последний выделяют из остатка путем магнитной сепарации, поскольку эгирин обладает магнитными свойствами.When using rischorite as a nepheline feldspar feed, containing aegirine in addition to nepheline and feldspar, the latter is isolated from the residue by magnetic separation, since aegirine has magnetic properties.
Упаривание азотнокислого раствора до образования плава в виде раствора нитратов щелочных элементов в кристаллизационной воде нитрата алюминия, а не твердой смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов, как в прототипе, позволяет снизить энергетические затраты при последующем терморазложении азотнокислых солей.Evaporation of the nitric acid solution to form a melt in the form of a solution of alkali nitrates in the crystallization water of aluminum nitrate, rather than a solid mixture of aluminum nitrate salts and alkaline elements, as in the prototype, allows to reduce energy costs during subsequent thermal decomposition of nitric acid salts.
Проведение термической обработки смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов при температуре 300-400°С позволяет полностью разложить нитрат алюминия с образованием спека, состоящего из глинозема и нитратов щелочных элементов, который выщелачивают водой с получением раствора нитратов щелочных элементов и осадка глинозема.Carrying out a heat treatment of a mixture of aluminum nitrate salts and alkaline elements at a temperature of 300-400 ° C allows the aluminum nitrate to be completely decomposed to form a cake consisting of alumina and alkali element nitrates, which is leached with water to obtain a solution of alkali element nitrates and an alumina precipitate.
Проведение термической обработки смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов при температуре 800-950°С обеспечивает полное разложение как нитрата алюминия, так и нитратов щелочных элементов с получением спека, состоящего из алюминатов щелочных элементов, которые выщелачивают слабым раствором каустической соды и перерабатывают на глинозем, поташ и соду по известной технологии, принятой в глиноземном производстве. При температуре меньше 800°С в спеке остается значительное количество недоразложенного нитрата калия, что снижает выход поташа. Поднимать температуру процесса выше 950°С не имеет смысла вследствие увеличения энергетических расходов и потерь калия из-за его улетучивания.Carrying out a heat treatment of a mixture of aluminum nitrate salts and alkaline elements at a temperature of 800-950 ° C ensures the complete decomposition of both aluminum nitrate and alkali element nitrates to obtain a cake consisting of alkali element aluminates, which are leached with a weak solution of caustic soda and processed into alumina, potash and soda according to the well-known technology adopted in alumina production. At temperatures below 800 ° C, a significant amount of undegraded potassium nitrate remains in the cake, which reduces the yield of potash. Raising the process temperature above 950 ° C does not make sense due to increased energy costs and potassium losses due to its volatilization.
Из газовой фазы, образующейся при термической обработке смеси азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов, регенерируют азотную кислоту, которую направляют в начало процесса на стадию азотнокислотной обработки сырья.From the gas phase formed during the heat treatment of a mixture of aluminum nitrate salts and alkaline elements, nitric acid is regenerated, which is sent to the beginning of the process to the stage of nitric acid processing of the raw material.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ переработки нефелин-полевошпатового сырья сложного минерального состава в оптимальном режиме и расширить сырьевую базу получения глинозема и солей щелочных элементов за счет использования в качестве сырья как сыннырита, так и рисчоррита.The above particular features of the invention make it possible to carry out a method for processing nepheline-feldspar raw materials of complex mineral composition in an optimal mode and expand the raw material base for producing alumina and salts of alkaline elements by using both syrnite and rischorrite as raw materials.
Сущность и преимущества заявляемого способа могут быть более наглядно проиллюстрированы следующими Примерами.The essence and advantages of the proposed method can be more clearly illustrated by the following Examples.
Пример 1Example 1
Берут 1000 г нефелин-полевошпатового сырья в виде сыннырита, измельченного до крупности менее 1 мм и содержащего, мас.%: 22,6 Al2O3, 0,9 K2O, 17,2 Na2O, 54,4 SiO2, смешивают его с 868 г продукта щелочной активации полевошпатового концентрата и полученную смесь равномерно загружают в течение 3 ч в нагретую до 80°С 35% азотную кислоту при ее расходе 105% от теоретически необходимого в расчете на кислоторастворимые компоненты. При этом в азотнокислый раствор переходит 64,9% Al2O3 и 77,1% Σ K2O и Na2O. Раствор отделяют фильтрацией при скорости фильтрации 12 л/дм2·ч от 1245 г нерастворимого остатка, содержащего 544 г кремнезема, 678 г полевого шпата и 23 г прочих. Остаток промывают и выделяют из него гравитационной сепарацией кремнеземный и полевошпатовый концентраты. Для этого остаток распульповывают в 3 л воды, отстаивают в течение 5 мин, отделяют декантацией жидкую фазу, содержащую кремнезем, от 692 г осадка полевошпатового концентрата, содержащего, мас.%: 17,7 Al2O3, 16,2 K2O, 1 Na2O. Жидкую фазу отстаивают и фильтруют с получением 553 г кремнеземного концентрата, содержащего в пересчете на сухой продукт 95% аморфного кремнезема с удельной поверхностью 115 м2/г. Полученный осадок полевошпатового концентрата смешивают с 262 г поташа (массовое соотношение суммы K2O и Na2O в концентрате и K2O в поташе равно 1:1,5) и подвергают щелочной активации путем спекания смеси при температуре 900°С в течение 1 ч с переводом полевого шпата в кислоторастворимую форму. Получают 868 г спека, который измельчают и направляют в начало процесса на стадию азотнокислотной обработки. Полученный раствор азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов вместе с промывными водами упаривают до образования 2050 г плава, имеющего температуру кипения 120°С при атмосферном давлении. Плав подвергают термической обработке при 350°С с получением 980 г спека, который выщелачивают водой с образованием раствора, содержащего 737 г KHO3, 24 г NaNO3, 3 г Al2O3 и 215 г глиноземного осадка. Степень извлечения в пересчете на исходный сыннырит составляет: Al2O3 - 93%, Σ K2O и Na2O - 95%. Газовую фазу, выделившуюся при термообработке солей, используют для регенерации азотной кислоты.Take 1000 g of nepheline-feldspar raw material in the form of synshyrite, crushed to a particle size of less than 1 mm and containing, wt.%: 22.6 Al 2 O 3 , 0.9 K 2 O, 17.2 Na 2 O, 54.4 SiO 2 , it is mixed with 868 g of the product of alkaline activation of feldspar concentrate and the resulting mixture is uniformly loaded for 3 hours into 35% nitric acid heated to 80 ° C at a flow rate of 105% of theoretically necessary based on acid-soluble components. In this case, 64.9% Al 2 O 3 and 77.1% Σ K 2 O and Na 2 O pass into the nitric acid solution. The solution is separated by filtration at a filtration rate of 12 l / dm 2 · h from 1245 g of an insoluble residue containing 544 g silica, 678 g of feldspar and 23 g of others. The residue is washed and silica and feldspar concentrates are separated from it by gravitational separation. To do this, the residue is pulped up in 3 l of water, sedimented for 5 min, the liquid phase containing silica is separated by decantation from 692 g of feldspar concentrate precipitate containing, wt.%: 17.7 Al 2 O 3 , 16.2 K 2 O , 1 Na 2 O. The liquid phase is settled and filtered to obtain 553 g of silica concentrate containing, in terms of dry product, 95% amorphous silica with a specific surface area of 115 m 2 / g. The obtained precipitate of feldspar concentrate is mixed with 262 g of potash (mass ratio of the sum of K 2 O and Na 2 O in concentrate and K 2 O in potash is 1: 1.5) and is subjected to alkaline activation by sintering the mixture at a temperature of 900 ° C for 1 h with the transfer of feldspar into an acid-soluble form. Get 868 g of cake, which is crushed and sent to the beginning of the process to the stage of nitric acid treatment. The resulting solution of aluminum nitrate salts and alkaline elements together with the wash water is evaporated to form 2050 g of melt having a boiling point of 120 ° C at atmospheric pressure. The melt is subjected to heat treatment at 350 ° C to obtain 980 g of cake, which is leached with water to form a solution containing 737 g of KHO 3 , 24 g of NaNO 3 , 3 g of Al 2 O 3 and 215 g of alumina. The degree of extraction in terms of the initial synergy is: Al 2 O 3 - 93%, Σ K 2 O and Na 2 O - 95%. The gas phase released during the heat treatment of salts is used for the regeneration of nitric acid.
Пример 2Example 2
Берут 1000 г нефелин-полевошпатового сырья в виде сыннырита по Примеру 1, смешивают его с 815 г продукта щелочной активации полевошпатового концентрата и полученную смесь равномерно загружают в течение 2 ч в нагретую до 70°С 25% азотную кислоту при ее расходе 100% от теоретически необходимого в расчете на кислоторастворимые компоненты. При этом в азотнокислый раствор переходит 60,7% Al2O3 и 70,8% Σ K2O и Na2O. Раствор отделяют фильтрацией при скорости фильтрации 9 л/дм2·ч от 1251 г нерастворимого остатка, содержащего 540 г кремнезема, 676 г полевого шпата и 35 г прочих. Остаток промывают и выделяют из него гравитационной сепарацией аналогично Примеру 1 кремнеземный и полевошпатовый концентраты. Получают 696 г полевошпатового концентрата, содержащего, мас.%: 17,6 Al2O3, 16,1 K2O, 1 Na2O и 555 г кремнеземного концентрата, содержащего в пересчете на сухой продукт 93% аморфного кремнезема с удельной поверхностью 125 м2/г. Полевошпатовый концентрат смешивают с 174 г поташа (массовое соотношение суммы K2O и Na2O в концентрате и K2O в поташе равно 1:1) и подвергают щелочной активации путем спекания смеси при температуре 800°С в течение 1 ч с переводом полевого шпата в кислоторастворимую форму. Получают 815 г спека, который измельчают и направляют в начало процесса на стадию азотнокислотной обработки. Полученный раствор азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов вместе с промывными водами упаривают до образования 1860 г плава, имеющего температуру кипения 125°С при атмосферном давлении. Плав подвергают термической обработке при 400°С с получением 827 г спека, который выщелачивают водой с образованием раствора, содержащегоTake 1000 g of nepheline-feldspar raw material in the form of synergite according to Example 1, mix it with 815 g of the product of alkaline activation of feldspar concentrate and the resulting mixture is uniformly loaded for 2 hours in 25% nitric acid heated to 70 ° C at a flow rate of 100% of theoretically required per acid soluble component. In this case, 60.7% Al 2 O 3 and 70.8% Σ K 2 O and Na 2 O pass into the nitric acid solution. The solution is separated by filtration at a filtration rate of 9 l / dm 2 · h from 1251 g of an insoluble residue containing 540 g silica, 676 g of feldspar and 35 g of others. The residue is washed and isolated from it by gravitational separation similarly to Example 1 silica and feldspar concentrates. Receive 696 g feldspar concentrate containing, wt.%: 17.6 Al 2 O 3 , 16.1 K 2 O, 1 Na 2 O and 555 g of silica concentrate containing, in terms of dry product, 93% amorphous silica with a specific surface 125 m 2 / g. Feldspar concentrate is mixed with 174 g of potash (mass ratio of the sum of K 2 O and Na 2 O in concentrate and K 2 O in potash is 1: 1) and is subjected to alkaline activation by sintering the mixture at a temperature of 800 ° C for 1 h with the transfer of the field Spar in acid soluble form. Receive 815 g of cake, which is crushed and sent to the beginning of the process to the stage of nitric acid treatment. The resulting solution of nitric salts of aluminum and alkaline elements together with the wash water is evaporated to form 1860 g of melt having a boiling point of 125 ° C at atmospheric pressure. The melt is subjected to heat treatment at 400 ° C to obtain 827 g of cake, which is leached with water to form a solution containing
595 г KHO3, 23 г NaNO3, 1 г Al2O3 и 207 г глиноземного осадка. Степень извлечения в пересчете на исходный сыннырит составляет: Al2O3 - 90,2%, Σ K2O и Na2O - 92%. Газовую фазу, выделившуюся при термообработке солей, используют для регенерации азотной кислоты.595 g of KHO 3 , 23 g of NaNO 3 , 1 g of Al 2 O 3 and 207 g of alumina. The degree of extraction in terms of the initial synergy is: Al 2 O 3 - 90.2%, Σ K 2 O and Na 2 O - 92%. The gas phase released during the heat treatment of salts is used for the regeneration of nitric acid.
Пример 3Example 3
Берут 1000 г нефелин-полевошпатового сырья в виде сыннырита по Примеру 1, смешивают его с 914 г продукта щелочной активации полевошпатового концентрата и полученную смесь равномерно загружают в течение 4 ч в нагретую до 90°С 45% азотную кислоту при ее расходе 110% от теоретически необходимого в расчете на кислоторастворимые компоненты. При этом в азотнокислый раствор переходит 65,8% Al2O3 и 79% Σ K2O и Na2O. Раствор отделяют фильтрацией при скорости фильтрации 14 л/дм2·ч от 1237 г нерастворимого остатка, содержащего 546 г кремнезема, 676 г полевого шпата и 15 г прочих. Остаток промывают и выделяют из него гравитационной сепарацией аналогично Примеру 1 кремнеземный и полевошпатовый концентраты. Получают 675 г полевошпатового концентрата, содержащего, мас.%: 17,5 Al2O3, 16,0 K2O, 0,9 Na2O и 562 г кремнеземного концентрата, содержащего в пересчете на сухой продукт 96% аморфного кремнезема с удельной поверхностью 95 м2/г. Полевошпатовый концентрат смешивают с 348 г поташа (массовое соотношение суммы K2O и Na2O в концентрате и K2O в поташе равно 1:2) и подвергают щелочной активации путем спекания смеси при температуре 950°С в течение 1 ч с переводом полевого шпата в кислоторастворимую форму. Получают 914 г спека, который измельчают и направляют в начало процесса на стадию азотнокислотной обработки. Полученный раствор азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов вместе с промывными водами упаривают до образования 2475 г плава, имеющего температуру кипения 115°С при атмосферном давлении. Плав подвергают термической обработке при 300°С с получением 1115 г спека, который выщелачивают водой с образованием раствора, содержащегоTake 1000 g of nepheline feldspar raw material in the form of synergite according to Example 1, mix it with 914 g of alkaline activation product of feldspar concentrate and the resulting mixture is uniformly loaded for 4 hours in 45% nitric acid heated to 90 ° C at a flow rate of 110% of theoretically required per acid soluble component. In this case, 65.8% Al 2 O 3 and 79% Σ K 2 O and Na 2 O pass into the nitric solution. The solution is separated by filtration at a filtration rate of 14 l / dm 2 · h from 1237 g of an insoluble residue containing 546 g of silica, 676 g of feldspar and 15 g of others. The residue is washed and isolated from it by gravitational separation similarly to Example 1 silica and feldspar concentrates. Get 675 g feldspar concentrate containing, wt.%: 17.5 Al 2 O 3 , 16.0 K 2 O, 0.9 Na 2 O and 562 g of silica concentrate containing, in terms of dry product, 96% amorphous silica with specific surface area 95 m 2 / g. Feldspar concentrate is mixed with 348 g of potash (mass ratio of the sum of K 2 O and Na 2 O in the concentrate and K 2 O in potash is 1: 2) and subjected to alkaline activation by sintering the mixture at a temperature of 950 ° C for 1 h with the transfer of the field Spar in acid soluble form. Get 914 g of cake, which is crushed and sent to the beginning of the process to the stage of nitric acid treatment. The resulting solution of aluminum nitrate salts and alkaline elements together with the wash water is evaporated to the formation of 2475 g of melt having a boiling point of 115 ° C at atmospheric pressure. The melt is subjected to heat treatment at 300 ° C to obtain 1115 g of cake, which is leached with water to form a solution containing
868 г KNO3, 25 г NaNO3, 5 г Al2O3 и 217 г глиноземного осадка. Степень извлечения в пересчете на исходный сыннырит составляет: Al2O3 - 97,2%, Σ K2O и Na2O - 97%. Газовую фазу, выделившуюся при термообработке солей, используют для регенерации азотной кислоты.868 g of KNO 3 , 25 g of NaNO 3 , 5 g of Al 2 O 3 and 217 g of alumina sediment. The degree of extraction in terms of the initial synergy is: Al 2 O 3 - 97.2%, Σ K 2 O and Na 2 O - 97%. The gas phase released during the heat treatment of salts is used for the regeneration of nitric acid.
Пример 4Example 4
Процесс ведут в условиях Примера 1. К 2050 г плава азотнокислых солей алюминия и щелочных металлов добавляют при перемешивании 180 г глиноземного осадка, полученного по тому же Примеру, чтобы обеспечить в смеси молярное соотношение Σ K2O и Na2O к Al2O3, равное 1:1. Смесь подвергают термообработке при температуре 875°С в течение 1 ч. Получают 744 г алюминатного спека (K, NaAlO2) и газовую фазу, из которой регенерируют азотную кислоту. Алюминатный спек растворяют в слабом оборотном каустическом растворе, отделяют отстаиванием и фильтрацией железистый остаток. Из полученного раствора методом карбонизации углекислым газом выделяют 380 г чистого глинозема. Из жидкой фазы после отделения глинозема выделяют 15 г соды и 488 г поташа, который направляют на активацию полевого шпата или используют в качестве товарного продукта.The process is carried out under the conditions of Example 1. To 2050 g of a melt of nitric acid salts of aluminum and alkali metals, 180 g of an alumina precipitate obtained in the same Example are added with stirring to ensure a molar ratio of Σ K 2 O and Na 2 O to Al 2 O 3 in the mixture equal to 1: 1. The mixture was subjected to heat treatment at a temperature of 875 ° C for 1 h. 744 g of aluminate cake (K, NaAlO 2 ) and a gas phase were obtained from which nitric acid was regenerated. The aluminate cake is dissolved in a weak, reusable caustic solution, and the glandular residue is separated by settling and filtration. 380 g of pure alumina are isolated from the resulting solution by carbonization by carbon dioxide. After separation of alumina, 15 g of soda and 488 g of potash are separated from the liquid phase, which is sent to activate feldspar or used as a commercial product.
Пример 5Example 5
Берут 1000 г измельченного до крупности менее 1 мм нефелин-полевошпатового сырья в виде рисчоррита, состоящего из полевого шпата - 59%, нефелина и кальсилита - 29%, эгирина - 9%, прочих - 4% и содержащего, мас.%: 22,1 Al2O3, 14,5 K2O, 3,5 Na2O, 51 SiO2, смешивают его с 735 г продукта щелочной активации полевошпатового концентрата и полученную смесь равномерно загружают в течение 3 ч в нагретую до 80°С 35% азотную кислоту при ее расходе 105% от теоретически необходимого в расчете на кислоторастворимые компоненты. При этом в азотнокислый раствор переходит 61,7% Al2O3 и 69,8% Σ K2O и Na2O. Раствор отделяют фильтрацией при скорости фильтрации 13 л/дм2·ч от 1217 г нерастворимого остатка, содержащего 90 г эгирина, 510 г кремнезема, 590 г полевого шпата и 27 г прочих. Остаток промывают и гравитационной сепарацией аналогично Примеру 1 выделяют из него 542 г кремнеземного концентрата, содержащего в пересчете на сухой продукт 94% аморфного кремнезема с удельной поверхностью 110 м2/г. Оставшийся эгирин-полевошпатовый продукт подвергают магнитной сепарации с получением 94 г эгиринового концентрата и 581 г полевошпатового концентрата, содержащего, мас.%: 17,2 Al2O3, 16,1 K2O, 1,6 Na2O. Полевошпатовый концентрат смешивают с 226 г поташа (массовое соотношение Σ K2O и Na2O в концентрате и K2O в поташе равно 1:1,5) и подвергают щелочной активации путем спекания смеси при температуре 875°С в течение 1 ч с переводом полевого шпата в кислоторастворимую форму. Получают 735 г спека, который измельчают и направляют в начало процесса на стадию азотнокислотной обработки. Полученный раствор азотнокислых солей алюминия и щелочных элементов вместе с промывными водами упаривают до образования 1960 г плава, имеющего температуру кипения 120°С при атмосферном давлении. Плав подвергают термической обработке при 350°С с получением 912 г спека, который выщелачивают водой с образованием раствора, содержащегоTake 1000 g of crushed to a particle size of less than 1 mm nepheline feldspar raw material in the form of rischorrite, consisting of feldspar - 59%, nepheline and calsilite - 29%, aegirine - 9%, others - 4% and containing, wt.%: 22, 1 Al 2 O 3 , 14.5 K 2 O, 3.5 Na 2 O, 51 SiO 2 , it is mixed with 735 g of the product of alkaline activation of feldspar concentrate and the resulting mixture is uniformly loaded for 3 hours in a mixture heated to 80 ° С 35 % nitric acid at a flow rate of 105% of theoretically necessary based on acid-soluble components. In this case, 61.7% Al 2 O 3 and 69.8% Σ K 2 O and Na 2 O pass into the nitric acid solution. The solution is separated by filtration at a filtration rate of 13 l / dm 2 · h from 1217 g of an insoluble residue containing 90 g aegirine, 510 g of silica, 590 g of feldspar and 27 g of others. The residue is washed and gravitational separation similarly to Example 1, 542 g of silica concentrate are isolated from it, containing, in terms of dry product, of 94% amorphous silica with a specific surface area of 110 m 2 / g. The remaining aegirine-feldspar product is subjected to magnetic separation to obtain 94 g of aegirine concentrate and 581 g of feldspar concentrate containing, wt.%: 17.2 Al 2 O 3 , 16.1 K 2 O, 1.6 Na 2 O. Feldspar concentrate mixed with 226 g of potash (mass ratio of Σ K 2 O and Na 2 O in concentrate and K 2 O in potash is 1: 1.5) and subjected to alkaline activation by sintering the mixture at a temperature of 875 ° C for 1 h with the transfer of the field Spar in acid soluble form. Get 735 g of cake, which is crushed and sent to the beginning of the process to the stage of nitric acid treatment. The resulting solution of aluminum nitrate salts and alkaline elements together with the wash water is evaporated to the formation of 1960 g of melt having a boiling point of 120 ° C at atmospheric pressure. The melt is subjected to heat treatment at 350 ° C to obtain 912 g of cake, which is leached with water to form a solution containing
623 г KNO3, 90 г NaNO3, 4 г Al2O3, и 202 г глиноземного осадка. Степень извлечения в пересчете на исходный рисчоррит составляет, мас.%: Al2O3 - 92%; Σ K2O и Na2O - 94%. Газовую фазу, выделившуюся при термообработке солей, используют для регенерации азотной кислоты.623 g of KNO 3 , 90 g of NaNO 3 , 4 g of Al 2 O 3 , and 202 g of alumina. The degree of extraction in terms of the original rischorrit is, wt.%: Al 2 O 3 - 92%; Σ K 2 O and Na 2 O - 94%. The gas phase released during the heat treatment of salts is used for the regeneration of nitric acid.
Из вышеприведенных Примеров видно, что предлагаемый способ переработки высококалиевого нефелин-полевошпатового сырья позволяет осуществить его кислотную обработку в одну стадию, исключив энергоемкую операцию сушки продуктов кислотной обработки и операцию очистки выделяющихся при этом газов от оксидов азота и азотной кислоты. В способе по изобретению при щелочной активации сырья не используется дорогостоящий едкий калий, а сама операция активации проводится без использования высокотемпературного автоклава. В результате осуществления способа помимо глинозема и нитратных солей щелочных элементов получают поташ и соду. Все это повышает эффективность переработки сыннырита и рисчоррита. Настоящий способ относительно прост и может быть реализован с привлечением стандартного оборудования.From the above Examples it can be seen that the proposed method for processing high potassium nepheline feldspar raw materials allows its acid treatment to be carried out in one stage, eliminating the energy-intensive operation of drying the acid treatment products and the operation of purifying the gases released from nitrogen oxides and nitric acid. In the method according to the invention, alkaline activation of raw materials does not use expensive caustic potassium, and the activation operation itself is carried out without using a high-temperature autoclave. As a result of the method, in addition to alumina and nitrate salts of alkaline elements, potash and soda are obtained. All this increases the efficiency of processing of synsyrite and rischorrite. The present method is relatively simple and can be implemented using standard equipment.
Claims (7)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105853/15A RU2372290C1 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Method of processing nepheline-feldspathic raw material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2008105853/15A RU2372290C1 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Method of processing nepheline-feldspathic raw material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2008105853A RU2008105853A (en) | 2009-08-20 |
| RU2372290C1 true RU2372290C1 (en) | 2009-11-10 |
Family
ID=41150775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2008105853/15A RU2372290C1 (en) | 2008-02-15 | 2008-02-15 | Method of processing nepheline-feldspathic raw material |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2372290C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460691C1 (en) * | 2011-01-25 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Акрон" | Method of processing nepheline |
| RU2522343C1 (en) * | 2013-01-21 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Акрон" | Method of processing nitrate salts |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2440296C2 (en) * | 2009-10-19 | 2012-01-20 | Дмитрий Ефимович Выдревич | Acid-alkali method for obtaining aluminium oxide from high-silica aluminium ores |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU467580A1 (en) * | 1972-07-11 | 1977-11-05 | Институт Физико-Химических Основ Переработки Минерального Сырья Со Ан Ссср | Method of concentration of highsilica aluminosilicate rocks |
| EP0032490A1 (en) * | 1979-07-27 | 1981-07-29 | Reynolds Metals Company | Alumina production by nitric acid extraction of clay |
| SU925865A1 (en) * | 1980-07-22 | 1982-05-07 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии | Method for processing synnerites into potassium nitrate and alumina |
| RU2060941C1 (en) * | 1992-12-17 | 1996-05-27 | Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности | Method for processing of alkaline aluminosilicate raw materials |
-
2008
- 2008-02-15 RU RU2008105853/15A patent/RU2372290C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU467580A1 (en) * | 1972-07-11 | 1977-11-05 | Институт Физико-Химических Основ Переработки Минерального Сырья Со Ан Ссср | Method of concentration of highsilica aluminosilicate rocks |
| EP0032490A1 (en) * | 1979-07-27 | 1981-07-29 | Reynolds Metals Company | Alumina production by nitric acid extraction of clay |
| SU925865A1 (en) * | 1980-07-22 | 1982-05-07 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт галургии | Method for processing synnerites into potassium nitrate and alumina |
| RU2060941C1 (en) * | 1992-12-17 | 1996-05-27 | Всероссийский научно-исследовательский и проектный институт алюминиевой, магниевой и электродной промышленности | Method for processing of alkaline aluminosilicate raw materials |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2460691C1 (en) * | 2011-01-25 | 2012-09-10 | Открытое акционерное общество "Акрон" | Method of processing nepheline |
| RU2522343C1 (en) * | 2013-01-21 | 2014-07-10 | Открытое акционерное общество "Акрон" | Method of processing nitrate salts |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2008105853A (en) | 2009-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2633579C2 (en) | Methods of treating fly ash | |
| RU2597096C2 (en) | Methods of producing titanium oxide and other products | |
| RU2579843C2 (en) | Method of red mud processing | |
| US10131968B2 (en) | Recovery of lithium from silicate minerals | |
| US9534274B2 (en) | Methods for purifying aluminium ions | |
| Matjie et al. | Extraction of alumina from coal fly ash generated from a selected low rank bituminous South African coal | |
| CN102424391B (en) | Method for comprehensive utilization of aluminum-containing material | |
| US10815549B2 (en) | Method for the purification of alumina | |
| CA2863755C (en) | Methods for preparing hematite | |
| US20170260062A1 (en) | Methods for purifying aluminium ions | |
| JP2022510998A (en) | Manufacture of Lithium Chemicals and Metallic Lithium | |
| US4119698A (en) | Reclamation treatment of red mud | |
| CA3127106A1 (en) | Systems and methods to treat flue gas desulfurization and metal-bearing waste streams to recover value-added materials | |
| KR20220100574A (en) | How to make alumina | |
| CA2925170A1 (en) | Processes for preparing alumina and various other products | |
| EP2851443B1 (en) | Method for comprehensive processing of a material composition from coal- and/or shale-extraction industry wastes to obtain a wide range of valuable chemical products | |
| CN115487659A (en) | CO fixation with calcium silicate-containing substances 2 And method for preparing calcium carbonate | |
| RU2372290C1 (en) | Method of processing nepheline-feldspathic raw material | |
| RU2202516C1 (en) | Method of production of aluminum oxide | |
| RU2513652C2 (en) | Method of obtaining magnesium oxide | |
| RU2753109C1 (en) | Method for processing synnyrite | |
| US1948887A (en) | Method of manufacturing alumina | |
| SU925865A1 (en) | Method for processing synnerites into potassium nitrate and alumina | |
| CN120752364A (en) | Method for processing lithium-containing materials | |
| WO2024176275A1 (en) | Process for the production of high-purity alumina (hpa) |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140216 |