RU2533511C1 - Production of porous glass material from rare-metal ore - Google Patents
Production of porous glass material from rare-metal ore Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533511C1 RU2533511C1 RU2013136614/03A RU2013136614A RU2533511C1 RU 2533511 C1 RU2533511 C1 RU 2533511C1 RU 2013136614/03 A RU2013136614/03 A RU 2013136614/03A RU 2013136614 A RU2013136614 A RU 2013136614A RU 2533511 C1 RU2533511 C1 RU 2533511C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- melt
- sio
- cao
- rare
- metal
- Prior art date
Links
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 8
- 239000005373 porous glass Substances 0.000 title description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims abstract description 28
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical group [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 14
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 10
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 230000035939 shock Effects 0.000 claims abstract description 8
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims abstract description 7
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003245 coal Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 12
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 5
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 8
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 abstract 3
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 abstract 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N niobium pentoxide Chemical compound O=[Nb](=O)O[Nb](=O)=O ZKATWMILCYLAPD-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N Na2O Inorganic materials [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910004369 ThO2 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 abstract 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N neodymium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Nd+3].[Nd+3] PLDDOISOJJCEMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N thorium dioxide Chemical compound O=[Th]=O ZCUFMDLYAMJYST-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 15
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 12
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 9
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 9
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 9
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 6
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 6
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 5
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001096 P alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N hydridophosphorus(.) (triplet) Chemical group [PH] BHEPBYXIRTUNPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 2
- 238000007885 magnetic separation Methods 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N manganese dioxide Chemical compound O=[Mn]=O NUJOXMJBOLGQSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000592 Ferroniobium Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010430 carbonatite Substances 0.000 description 1
- IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K cerium(3+);lanthanum(3+);neodymium(3+);oxygen(2-);phosphate Chemical group [O-2].[La+3].[Ce+3].[Nd+3].[O-]P([O-])([O-])=O IKNAJTLCCWPIQD-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- ZFGFKQDDQUAJQP-UHFFFAOYSA-N iron niobium Chemical compound [Fe].[Fe].[Nb] ZFGFKQDDQUAJQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052590 monazite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011295 pitch Substances 0.000 description 1
- 239000011312 pitch solution Substances 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к прямой комплексной переработке железистых редкометальных руд с получением химически активного пористого материала пригодного для извлечения редкоземельных металлов (РЗМ) и другой продукции.The invention relates to direct complex processing of ferrous rare-metal ores with the production of chemically active porous material suitable for the extraction of rare-earth metals (REM) and other products.
Большое количество редкометальных руд месторождений Боянь-Обо (Китай), Ароша (Бразилия), Чуктукон (Красноярский край), Карасук (Тыва) и других являются комплексными, содержат редкоземельные металлы, ниобий, большое количество железа и другие ценные металлы. Переработка руд в этих странах основана на предварительном их обогащении (флотация, магнитная сепарация и др.), выделении редкометальной составляющей (ниобиевый концентрат, Бразилия, редкоземельный концентрат, Китай) и железной составляющей. Дальнейшая переработка этих концентратов включает очистку и выделение РЗМ и чугуна, легированного ниобием. Легированный чугун является сырьем как для получения ниобиевого концентрата, так и феррониобия. Большинство Российских редкометальных руд являются необогатимыми и требуют других способов их использования.A large number of rare-metal ores from the Boyan Obo (China), Arosh (Brazil), Chuktukon (Krasnoyarsk Territory), Karasuk (Tyva) and other deposits are complex, contain rare earth metals, niobium, a large amount of iron and other valuable metals. Ore processing in these countries is based on their preliminary enrichment (flotation, magnetic separation, etc.), separation of the rare-metal component (niobium concentrate, Brazil, rare-earth concentrate, China), and the iron component. Further processing of these concentrates involves the purification and separation of rare-earth metals and niobium alloyed cast iron. Alloy cast iron is a raw material for both niobium concentrate and ferroniobium. Most Russian rare-metal ores are non-refractory and require other methods of their use.
Известен способ переработки железистых редкометальных руд [В.И. Кузьмин, В.Г. Ломаев, Г.Л. Пашков и др. Переработка руд месторождений кор выветривания карбонатитов - будущее редкометальной промышленности России // Цветные металлы. 2006. №12. С.62-68 (в журнале)] путем магнетизирующего обжига с переводом Fe2O3 в Fe3O4 и восстановление диоксида марганца (MnO2) до оксида (MnO), гидротермального разложения монацита 45% раствором гидрооксида натрия с последующим выщелачиванием РЗМ азотной кислотой. Из магнетитового пека магнитной сепарацией выделяют 3% ниобиевый и магнетитовый концентраты. Недостатком метода является многостадийность, сложность разделения железистого пека и щелочного раствора, большой объем промывных вод, значительный расход химических реагентов.A known method of processing ferrous rare-metal ores [V.I. Kuzmin, V.G. Lomaev, G.L. Pashkov et al. Ore processing of deposits of weathering crust of carbonatites - the future of the rare-metal industry of Russia // Non-ferrous metals. 2006. No. 12. P.62-68 (in the journal)] by magnetizing firing with the conversion of Fe 2 O 3 to Fe 3 O 4 and reduction of manganese dioxide (MnO 2 ) to oxide (MnO), hydrothermal decomposition of monazite by 45% sodium hydroxide solution followed by leaching of rare-earth metals nitric acid. 3% niobium and magnetite concentrates are isolated from magnetite pitch by magnetic separation. The disadvantage of this method is multi-stage, the complexity of the separation of ferrous pitch and alkaline solution, a large amount of wash water, a significant consumption of chemicals.
Известен способ получения пористого стекломатериала, согласно которому плавят шихту следующего состава (мас.%).: SiO2 - 32,5; CaO - 6,86; Al2O3 - 10,75; MgO - 2,52; Fe2O3 - 21,16; MnO - 22,4; P2O5 - 0,9; K2O - 1,0; TiO2 - 0,38; ZnO - 0,57; BaO - 0,62; Cr2O3 - 0,15; CoO - 0,06; NiO - 0,13, при содержании углерода до 0,5 мас.% сверх 100% в слабовосстановительной среде при соотношении SiO2/CaO=4,74 и температуре 1300°C. Проводят разделение расплава и удаляют высокофосфористую часть расплава на основе железа. В оставшемся расплаве доводят содержание углерода до 12 мас.% сверх 100% углем для создания сильновосстановительной среды и соотношение SiO2/CaO до 0,6 известняком. Повышают температуру до 1600°C, плавят до образования карбида кремния и разделения расплава на металлическую и силикатную части. Удаляют низкофосфористый ферромарганец и охлаждают силикатную часть расплава термоударом для получения стекломатериала (патент RU №2365546 C2, МПК C03C 11/00, опубл. 27.08.2009. Бюл. №24).A known method of obtaining a porous glass material, according to which the mixture is melted of the following composition (wt.%) .: SiO 2 - 32.5; CaO 6.86; Al 2 O 3 - 10.75; MgO - 2.52; Fe 2 O 3 - 21.16; MnO 22.4; P 2 O 5 - 0.9; K 2 O - 1.0; TiO 2 0.38; ZnO - 0.57; BaO 0.62; Cr 2 O 3 - 0.15; CoO - 0.06; NiO - 0.13, with a carbon content of up to 0.5 wt.% In excess of 100% in a weakly reducing medium at a ratio of SiO 2 / CaO = 4.74 and a temperature of 1300 ° C. The melt is separated and the highly phosphorous part of the iron-based melt is removed. In the remaining melt, the carbon content was adjusted to 12 wt.% In excess of 100% coal to create a highly reducing medium and the ratio of SiO 2 / CaO to 0.6 limestone. Raise the temperature to 1600 ° C, melt until the formation of silicon carbide and separation of the melt into metal and silicate parts. Low phosphorous ferromanganese is removed and the silicate part of the melt is cooled by thermal shock to obtain glass material (patent RU No. 2365546 C2, IPC C03C 11/00, published on 08.27.2009. Bull. No. 24).
По технической сущности и достигаемому положительному эффекту этот способ является наиболее близким к заявляемому способу и выбран в качестве прототипа.According to the technical nature and the achieved positive effect, this method is the closest to the claimed method and is selected as a prototype.
Недостаток прототипа заключается в том, что происходит неполное перераспределение фосфора в первоначальный высокофосфористый металл.The disadvantage of the prototype is that there is an incomplete redistribution of phosphorus in the original high phosphorus metal.
Задачей изобретения является повышение эффективности способа комплексной переработки железомарганцевых редкометальных руд, чтобы расширить возможности использования их для дополнительного извлечения редкоземельных оксидов (РЗО) и чугуна, легированного марганцем, ниобием и титаном.The objective of the invention is to increase the efficiency of the method of complex processing of iron-manganese rare-metal ores in order to expand the possibilities of using them for additional extraction of rare-earth oxides (REO) and cast iron alloyed with manganese, niobium and titanium.
Поставленная задача решается тем, что в способе комплексной переработки железистых редкометальных руд, заключающемся в том, что в руде следующего состава (мас.%): SiO2 - 5,1; CaO - 0,9; Al2O3 - 5,2; MgO - 0,3; Fe2O3 - 54, MnO - 13,1; ZnO - 0,9; SrO - 0,4; P2O5 - 5,1; SO3 - 0,7; TiO2 - 0,9; Y2O3 - 0,3; ZrO2 - 0,06; BaO - 2,6; Nb2O5 - 0,9; La2O3 - 2,0; CeO2 - 3,1; Pr2O3 - 0,32; Nd2O3 - 0,97; ThO2 - 0,1, при соотношении SiO2/CaO=5,6, доводится содержание Na2O до 3% карбонатом натрия, а углерода до 0,5 мас.% сверх 100% бурым углем, шихта плавится с разделением расплава при температуре 1300°C сначала в слабовосстановительной среде, достигаемой добавкой углерода до 0,5 мас.% сверх 100% шихты. При этом частично восстановленное железо (попутный металл) содержащее значительное количество фосфора, сливается в изложницы. Затем в оставшемся расплаве с низким содержанием фосфора доводится углем содержание углерода до 15 мас.% сверх 100%, т.е. создается сильновосстановительная среда, повышается температура до 1600°C и плавится при этих условиях до разделения расплава. Затем силикатная часть расплава охлаждается в режиме термоудара выработкой в воду с получением гранулированного шлака, обогащенного оксидами редкоземельных металлов. Металлическая часть расплава (чугун) с низким содержанием фосфора сливается в изложницы. Низкая активность шлакового редкоземельного концентрата с высоким содержанием кремнезема регулируется в процессе глубокого восстановительного плавления известняком и содой. В высококремнистом расплаве с низким содержанием фосфора доводят добавкой угля содержание углерода до 15 мас.% сверх 100%, соотношение содержаний (мас.%) SiO2/CaO до 0,9 известняком, повышение температуры до 1600°C и плавления до образования карбида кремния и разделения расплава на металлическую и силикатную части. Плавят с разделением расплава 2 часа с момента включения электропечи. Затем силикатная часть расплава вырабатывается в воду в режиме термоудара с образованием химически активного пористого шлакового редкоземельного концентрата.The problem is solved in that in the method of complex processing of iron rare-metal ores, which consists in the fact that in the ore of the following composition (wt.%): SiO 2 - 5.1; CaO - 0.9; Al 2 O 3 - 5.2; MgO - 0.3; Fe 2 O 3 - 54, MnO - 13.1; ZnO - 0.9; SrO — 0.4; P 2 O 5 - 5.1; SO 3 0.7; TiO 2 - 0.9; Y 2 O 3 - 0.3; ZrO 2 - 0.06; BaO - 2.6; Nb 2 O 5 - 0.9; La 2 O 3 - 2.0; CeO 2 - 3.1; Pr 2 O 3 - 0.32; Nd 2 O 3 - 0.97; ThO 2 - 0.1, with a ratio of SiO 2 / CaO = 5.6, the Na 2 O content is increased to 3% sodium carbonate, and carbon to 0.5 wt.% Over 100% brown coal, the mixture melts with separation of the melt at at a temperature of 1300 ° C, first in a weakly reducing medium, achieved by the addition of carbon up to 0.5 wt.% in excess of 100% of the charge. In this case, partially reduced iron (associated metal) containing a significant amount of phosphorus is merged into the molds. Then, in the remaining melt with a low phosphorus content, the carbon content is brought up to 15 wt.% Over 100%, i.e. a highly reducing medium is created, the temperature rises to 1600 ° C and melts under these conditions until the melt separates. Then, the silicate part of the melt is cooled in the thermal shock mode by production into water to obtain granular slag enriched with rare earth oxides. The metal part of the melt (cast iron) with a low phosphorus content merges into the molds. The low activity of a rare earth slag concentrate with a high silica content is regulated during deep reduction melting by limestone and soda. In a high-silicon melt with a low phosphorus content, the carbon content is adjusted to 15 wt.% Over 100%, the ratio of the contents (wt.%) Of SiO 2 / CaO to 0.9 limestone, increase the temperature to 1600 ° C and melt to form silicon carbide and separating the melt into metal and silicate parts. They melt with separation of the melt for 2 hours from the moment the electric furnace is turned on. Then, the silicate part of the melt is produced in water in the thermal shock mode with the formation of chemically active porous rare earth slag concentrate.
Сущность заявляемого способа заключается в том, что условие первоначального плавления (операция 1): слабовосстановительная среда при содержании углерода 0,5 мас.%; температура 1300°C не способствуют восстановлению окиси марганца и ниобия, поскольку по термодинамическим данным равновесие реакции:The essence of the proposed method lies in the fact that the initial melting condition (operation 1): weakly reducing medium with a carbon content of 0.5 wt.%; the temperature of 1300 ° C does not contribute to the reduction of manganese oxide and niobium, since according to thermodynamic data the reaction equilibrium:
при температуре 1300°C сдвинуто влево (константа равновесия Kp(Mn)=0,26, а энергия Гиббса имеет положительную величину ΔG0 1300C=17,45 кДж), а реакции:at a temperature of 1300 ° C it is shifted to the left (the equilibrium constant K p (Mn) = 0.26, and the Gibbs energy has a positive value ΔG 0 1300C = 17.45 kJ), and the reactions:
константа равновесия при температуре 1300°C равна 0,1, а энергия Гиббса имеет положительную величину, равную 29,5 кДж. Реакция восстановления титана при температуре 1300°C имеет большее предпочтение до его карбида по реакции:the equilibrium constant at a temperature of 1300 ° C is 0.1, and the Gibbs energy has a positive value of 29.5 kJ. The reduction reaction of titanium at a temperature of 1300 ° C is more preferable to its carbide by the reaction:
Изменение энергии Гиббса равно ΔG0 1300C=-4,26, а константа равновесия Kp(TiC)=13,86. Откуда следует, что в попутном металле может содержаться незначительное количество карбида титана.The change in Gibbs energy is ΔG 0 1300C = -4.26, and the equilibrium constant K p (TiC) = 13.86. It follows that a minor amount of titanium carbide may be contained in the associated metal.
Окись фосфора в этих условиях практически полностью восстанавливается по реакции:Phosphorus oxide under these conditions is almost completely reduced by the reaction:
Поскольку равновесие этой реакции практически нацело сдвинуто вправо (Kp(p)=9,145, а изменение энергии Гиббса имеет отрицательное значение, равное ΔG0 1300C=-450,548 кДж). Большая часть фосфора переходит в попутный металл и частично переходит в газовую фазу. Часть окислов железа также восстанавливается до металлического железа при температуре 1300°C, образуя фосфорсодержащий попутный металл на основе железа, на первом этапе плавления, сливаемый в изложницы. Повышение температуры оставшейся части расплава до 1600°C, доведение соотношения содержаний (мас.%) SiO2/CaO до 0,9, а количество углерода до 15 мас.% (операция 2) в условиях формирования и удаления металла на основе железа, приводит к интенсивному образованию карбида кремния по реакции:Since the equilibrium of this reaction is almost completely shifted to the right (K p (p) = 9.145, and the change in Gibbs energy has a negative value equal to ΔG 0 1300C = -450.548 kJ). Most of the phosphorus passes into the associated metal and partially passes into the gas phase. Part of the iron oxides is also reduced to metallic iron at a temperature of 1300 ° C, forming a phosphorus-containing associated metal based on iron, at the first stage of melting, merged into the molds. Raising the temperature of the remaining part of the melt to 1600 ° C, bringing the ratio of the contents (wt.%) Of SiO 2 / CaO to 0.9, and the amount of carbon to 15 wt.% (Step 2) under the conditions of formation and removal of iron-based metal, leads to the intensive formation of silicon carbide by the reaction:
Карбид кремния участвует в дальнейшем в транспортных реакциях восстановления остаточного железа:Silicon carbide is subsequently involved in transport reactions of residual iron reduction:
(Kp(Fe)=1,65·1010, ΔG0 1600C=-366,3 кДж), марганца:(K p (Fe) = 1.65 · 10 10 , ΔG 0 1600C = -366.3 kJ), manganese:
(Kp(Mn)=1,4·102, ΔG0 1600C=-77,0 кДж), ниобия:(K p (Mn) = 1.4 · 10 2 , ΔG 0 1600C = -77.0 kJ), niobium:
(Kp(Nb)=11,07, ΔG0 1600C=-37,41 кДж).(K p (Nb) = 11.07, ΔG 0 1600C = -37.41 kJ).
Повышение температуры до 1600°C, доведение соотношения содержаний мас.% SiO2/CaO до 0,9, обуславливающее наличие в расплаве карбида кремния (SiC), а содержание углерода до 15 мас.% приводит к интенсификации процессов восстановления с разделением расплава, как в результате сдвига вправо равновесия реакции восстановления марганца по реакции (1), (Kp(Mn)=9,013, изменение энергии Гиббса ΔG0 1600C=-34,236 кДж), ниобия по реакции (2), (Kp(Nb)=3,86, изменение энергии Гиббса ΔG0 1600C=-21,056 кДж) и титана по реакции:Raising the temperature to 1600 ° C, bringing the ratio of the wt% SiO 2 / CaO content to 0.9, which determines the presence of silicon carbide (SiC) in the melt, and the carbon content to 15 wt% leads to the intensification of reduction processes with separation of the melt, as as a result of a shift to the right of the equilibrium of the manganese reduction reaction according to reaction (1), (K p (Mn) = 9.013, change in Gibbs energy ΔG 0 1600C = -34.236 kJ), niobium according to reaction (2), (K p (Nb) = 3 , 86, change in Gibbs energy ΔG 0 1600C = -21,056 kJ) and titanium according to the reaction:
(Kp(TiC)=7,56·102, изменение энергии Гиббса ΔG0 1600C=-103,22 кДж), так и с участием транспортных реакций (6, 7, 8) с образованием низкофосфористого чугуна, сливаемого в изложницы. Наличие карбида кремния в оставшейся силикатной части расплава состава (мас.%): Na2O - 1,61; K2O - 3,78; MgO - 2,15; Al2O3 - 16,2; SiO2 - 25,7; SO3 - 0,39; CaO - 13,5; Sr - 1,76; Y2O3 - 0,9; ZrO2 - 1,04; La2O3 - 4,0; CeO2 - 6,20; Pr2O3 - 0,64; Nd2O3 - 1,94; Sm2O5 - 1,27 при охлаждении ее в воде в режиме термоудара приводит к взаимодействию паров воды с карбидом кремния с образованием газообразных продуктов (CO, H2) поризующих силикатную часть расплава с образованием пористого стекломатериала, содержащего редкоземельные окислы. Таким образом, совокупность операций 1 и 2 позволяет получить как пористый стекломатериал, содержащий редкоземельные окислы из железомарганцевых редкометальных руд, так и низкофосфористый чугун.(K p (TiC) = 7.56 · 10 2 , the change in Gibbs energy ΔG 0 1600C = -103.22 kJ), and with the participation of transport reactions (6, 7, 8) with the formation of low-phosphorous cast iron, merged into the molds. The presence of silicon carbide in the remaining silicate part of the melt composition (wt.%): Na 2 O - 1,61; K 2 O - 3.78; MgO - 2.15; Al 2 O 3 - 16.2; SiO 2 25.7; SO 3 0.39; CaO - 13.5; Sr 1.76; Y 2 O 3 - 0.9; ZrO 2 - 1.04; La 2 O 3 - 4.0; CeO 2 - 6.20; Pr 2 O 3 0.64; Nd 2 O 3 - 1.94; Sm 2 O 5 - 1.27, when it is cooled in water in the thermal shock mode, it leads to the interaction of water vapor with silicon carbide with the formation of gaseous products (CO, H 2 ) that penetrate the silicate part of the melt with the formation of a porous glass material containing rare earth oxides. Thus, the combination of operations 1 and 2 makes it possible to obtain both porous glass material containing rare earth oxides from ferromanganese rare metal ores and low phosphorus cast iron.
Ниже предлагаемый способ получения пористого стекломатериала, обогащенного РЗО из железомарганцевых редкометальных руд, поясняется конкретным примером его осуществления.Below the proposed method for the production of porous glass material enriched in rare-earth metals from ferromanganese rare-metal ores is illustrated by a specific example of its implementation.
Пример 1. 750 г редкометальной руды следующего состава (мас.%): SiO2 - 5,1; CaO - 0,9; Al2O3 - 5,2; MgO - 0,3; Fe2O3 - 54, MnO - 13,1; ZnO - 0,9; SrO - 0,4; P2O5 - 5,1; SO3 - 0,7; TiO2 - 0,9; Y2O3 - 0,3; ZrO2 - 0,06; BaO - 2,6; Nb2O5 - 0,9; La2O3 - 2,0; CeO2 - 3,1; Pr2O3 - 0,32; Nd2O3 - 0,97; ThO2 - 0,1, доводят бурым углем содержание углерода до 0,5 мас.%, сверх 100%, плавят шихту с разделением расплава в слабо восстановительной среде до температуры 1300°C, выдерживают при этой температуре 1 час и сливают высокофосфористый сплав на основе железа в изложницу. В оставшемся расплаве доводят содержание углерода до 15% мас., соотношение содержаний (мас.%) SiO2/CaO до 0,9 известняком, повышение температуры до 1600°C и плавления до образования карбида кремния и разделения расплава на металлическую и силикатную части. Плавят с разделением расплава 0,5 часа. Затем силикатная часть расплава вырабатывается в воду в режиме термоудара с образованием пористого шлакового редкоземельного концентрата. Металлическую часть расплава сливают в изложницу.Example 1. 750 g of rare-metal ore of the following composition (wt.%): SiO 2 - 5.1; CaO - 0.9; Al 2 O 3 - 5.2; MgO - 0.3; Fe 2 O 3 - 54, MnO - 13.1; ZnO - 0.9; SrO — 0.4; P 2 O 5 - 5.1; SO 3 0.7; TiO 2 - 0.9; Y 2 O 3 - 0.3; ZrO 2 - 0.06; BaO - 2.6; Nb 2 O 5 - 0.9; La 2 O 3 - 2.0; CeO 2 - 3.1; Pr 2 O 3 - 0.32; Nd 2 O 3 - 0.97; ThO 2 - 0.1, brown coal is brought to a carbon content of up to 0.5 wt.%, Over 100%, the mixture is melted with melt separation in a weakly reducing medium to a temperature of 1300 ° C, maintained at this temperature for 1 hour and the high-phosphorus alloy is drained basis of iron in the mold. In the remaining melt, the carbon content is adjusted to 15 wt.%, The ratio of the contents (wt.%) Of SiO 2 / CaO to 0.9 with limestone, the temperature is raised to 1600 ° C and melted to form silicon carbide and the melt is divided into metal and silicate parts. Melt melt separation for 0.5 hours. Then, the silicate part of the melt is produced in water in the thermal shock mode with the formation of porous rare-earth slag concentrate. The metal part of the melt is poured into the mold.
Содержание РЗО в пористом стекломатериале (% мас.): La2O3 - 3,61; CeO2 - 5,23; Pr6O11 - 1,05; Nd2O3 - 1,52; Sm2O5 - 0,47.The content of rare-earth metals in porous glass material (% wt.): La 2 O 3 - 3,61; CeO 2 5.23; Pr 6 O 11 - 1.05; Nd 2 O 3 - 1.52; Sm 2 O 5 0.47.
Состав чугуна (мас.%): Mn - 13; Ti - 12,1; Nb - 3,56; C - 6,88; U - 0,1; остальное - железо.Cast iron composition (wt.%): Mn - 13; Ti - 12.1; Nb — 3.56; C 6.88; U is 0.1; the rest is iron.
Состав высокофосфористого металла (мас.%): Fe - 94,6; Mn - 0,9; Nb - 0,26; P - 3,73; S - 1,73; Cr - 0,21; Ti - 0,168; C - 1,03.The composition of the high phosphorus metal (wt.%): Fe - 94.6; Mn - 0.9; Nb 0.26; P - 3.73; S 1.73; Cr 0.21; Ti 0.168; C is 1.03.
Пример 2. 750 г редкометальной руды следующего состава (мас.%): SiO2 - 5,1; CaO - 0,9; Al2O3 - 5,2; MgO - 0,3; Fe2O3 - 54, MnO - 13,1; ZnO - 0,9; SrO - 0,4; P2O5 - 5,1; SO3 - 0,7; TiO2 - 0,9; Y2O3 - 0,3; ZrO2 - 0,06; BaO - 2,6; Nb2O5 - 0,9; La2O3 - 2,0; CeO2 - 3,1; Pr2O3 - 0,32; Nd2O3 - 0,97; ThO2 - 0,1, доводят содержание Na2O до 3% карбонатом натрия, а бурым углем содержание углерода до 0,5 мас.% сверх 100%, плавят шихту с разделением расплава в слабовосстановительной среде до температуры 1300°C, выдерживают при этой температуре 1 час и сливают высокофосфористый сплав на основе железа в изложницу. В оставшемся расплаве доводят содержание углерода до 15 мас.%, соотношение содержаний (мас.%) SiO2/CaO до 0,9 известняком, повышают температуру до 1600°C и плавят с разделением расплава 0,5 часа. Силикатную часть расплава охлаждают в режиме термоудара выработкой в воду с получением шлакового гранулята, обогащенного РЗО. Металлическую часть расплава (чугун) сливают в изложницу.Example 2. 750 g of rare-metal ore of the following composition (wt.%): SiO 2 - 5.1; CaO - 0.9; Al 2 O 3 - 5.2; MgO - 0.3; Fe 2 O 3 - 54, MnO - 13.1; ZnO - 0.9; SrO — 0.4; P 2 O 5 - 5.1; SO 3 0.7; TiO 2 - 0.9; Y 2 O 3 - 0.3; ZrO 2 - 0.06; BaO - 2.6; Nb 2 O 5 - 0.9; La 2 O 3 - 2.0; CeO 2 - 3.1; Pr 2 O 3 - 0.32; Nd 2 O 3 - 0.97; ThO 2 - 0.1, the Na 2 O content is adjusted to 3% with sodium carbonate, and the brown carbon content is up to 0.5 wt.% In excess of 100%, the mixture is melted with melt separation in a weakly reducing medium to a temperature of 1300 ° C, maintained at This temperature is 1 hour and the high-phosphorus alloy based on iron is poured into the mold. In the remaining melt, the carbon content was adjusted to 15 wt.%, The ratio of the contents (wt.%) Of SiO 2 / CaO to 0.9 with limestone, the temperature was raised to 1600 ° C and melted to separate the melt for 0.5 hours. The silicate part of the melt is cooled in the thermal shock mode by working out in water to obtain slag granulate enriched in REO. The metal part of the melt (cast iron) is poured into the mold.
Содержание РЗО в шлаковом концентрате (мас.%): La2O3=4,0; CeO2=6,2; Pr2O3=0,64; Nd2O3=1,94; ThO2=0,2.The content of REO in the slag concentrate (wt.%): La 2 O 3 = 4.0; CeO 2 = 6.2; Pr 2 O 3 = 0.64; Nd 2 O 3 = 1.94; ThO 2 = 0.2.
Состав чугуна (мас.%): Mn - 5,5; Ti - 0,27; P=1,7; Nb - н.о.; C - 6,88; Fe - 85,65;Cast iron composition (wt.%): Mn - 5.5; Ti 0.27; P = 1.7; Nb - n.o .; C 6.88; Fe - 85.65;
Состав высокофосфористого металла (мас.%): Fe - 94,6; Mn - 0,9; Nb - 0,26; P - 3,73; S - 1,73; Cr - 0,21; Ti - 0,168; C - 1,03.The composition of the high phosphorus metal (wt.%): Fe - 94.6; Mn - 0.9; Nb 0.26; P 3.73; S 1.73; Cr 0.21; Ti 0.168; C is 1.03.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013136614/03A RU2533511C1 (en) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Production of porous glass material from rare-metal ore |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013136614/03A RU2533511C1 (en) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Production of porous glass material from rare-metal ore |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2533511C1 true RU2533511C1 (en) | 2014-11-20 |
Family
ID=53382736
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013136614/03A RU2533511C1 (en) | 2013-08-05 | 2013-08-05 | Production of porous glass material from rare-metal ore |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2533511C1 (en) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2211811C2 (en) * | 2001-06-04 | 2003-09-10 | Шабанов Василий Филиппович | Process of manufacturing glass materials from non-metallic raw materials |
| EA200400328A1 (en) * | 2001-08-20 | 2004-08-26 | Эдванст Минералс Корпорейшн | PRODUCT PRESENTING IMPROVED FOAM GLASS |
| UA9481U (en) * | 2005-07-28 | 2005-09-15 | A method for the preparation of porous glass materials | |
| CN1850682A (en) * | 2006-05-31 | 2006-10-25 | 东北大学 | Method for preparing porose glass composite material using iron ore tailings |
| RU2365546C2 (en) * | 2007-10-17 | 2009-08-27 | СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН) | Method of obtaining porous glass material with low content of manganese from poor and highly phosphorous manganese ores |
-
2013
- 2013-08-05 RU RU2013136614/03A patent/RU2533511C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2211811C2 (en) * | 2001-06-04 | 2003-09-10 | Шабанов Василий Филиппович | Process of manufacturing glass materials from non-metallic raw materials |
| EA200400328A1 (en) * | 2001-08-20 | 2004-08-26 | Эдванст Минералс Корпорейшн | PRODUCT PRESENTING IMPROVED FOAM GLASS |
| UA9481U (en) * | 2005-07-28 | 2005-09-15 | A method for the preparation of porous glass materials | |
| CN1850682A (en) * | 2006-05-31 | 2006-10-25 | 东北大学 | Method for preparing porose glass composite material using iron ore tailings |
| RU2365546C2 (en) * | 2007-10-17 | 2009-08-27 | СПЕЦИАЛЬНОЕ КОНСТРУКТОРСКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ БЮРО "НАУКА" КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СИБИРСКОГО ОТДЕЛЕНИЯ РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ НАУК (СКТБ "Наука" КНЦ СО РАН) | Method of obtaining porous glass material with low content of manganese from poor and highly phosphorous manganese ores |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2017206924B2 (en) | Lithium-rich metallurgical slag | |
| KR101629598B1 (en) | Method for processing slags of non-ferrous metallurgy | |
| Swain | Challenges and opportunities for sustainable valorization of rare earth metals from anthropogenic waste | |
| KR102515193B1 (en) | Separation method of rare earth elements and iron and slag containing rare earth elements | |
| CN103316761A (en) | Separation method for ore containing ilmenite and chromite | |
| RU2449031C2 (en) | Method for obtaining dephosphorised concentrate of oolitic iron ores | |
| RU2533511C1 (en) | Production of porous glass material from rare-metal ore | |
| Shyrokykh et al. | The recycling of vanadium from steelmaking slags: a review | |
| RU2175022C1 (en) | Manganese-containing ore processing method | |
| RU2564187C2 (en) | Method of platinum-group metals extraction from spent catalysts on carriers out of aluminium oxide | |
| KR101450658B1 (en) | Enrichment of rare earth oxide with smelting reduction process | |
| JP6229846B2 (en) | Separation and recovery method of rare earth elements and iron | |
| CN110527839B (en) | Method for recovering rare earth metals in fly ash by using plasma | |
| JP2016108632A (en) | Method for separating and recovering rare earth element | |
| Williams | A note on liquid iron in medieval Europe | |
| RU2365546C2 (en) | Method of obtaining porous glass material with low content of manganese from poor and highly phosphorous manganese ores | |
| Blenau et al. | Development of a Process to Recycle NdFeB Permanent Magnets Based on the CaO-Al2O3-Nd2O3 Slag System. Processes 2023, 11, 1783 | |
| RU2176679C1 (en) | Method of extraction of manganese from manganese ores | |
| Pandey | Rare metals extraction from non-ferrous resources in India: Present status and prospects of R&D | |
| RU2558588C1 (en) | Method of processing of beryllium-containing waste | |
| RU2227168C2 (en) | Method of processing of zinc sediments containing noble metals | |
| Lai et al. | Utilization of Circulating Fluidized Bed Combustion Fly Ash for Simultaneous Recovery of Rare Earth Elements and CO2 Capture | |
| Stopic et al. | Advances in Understanding of the Application of Unit Operations in Metallurgy of Rare Earth Elements. Metals. 2021; 11: 978 | |
| Büyüktanır Aktar | Investigation of rare earths extraction potential from various solid fossil fuel wastes | |
| RU2156315C1 (en) | Method of processing of nickel-containing copper slags |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200806 |