[go: up one dir, main page]

WO2007030029A1 - Method for desilicifying mineral raw material - Google Patents

Method for desilicifying mineral raw material Download PDF

Info

Publication number
WO2007030029A1
WO2007030029A1 PCT/RU2005/000452 RU2005000452W WO2007030029A1 WO 2007030029 A1 WO2007030029 A1 WO 2007030029A1 RU 2005000452 W RU2005000452 W RU 2005000452W WO 2007030029 A1 WO2007030029 A1 WO 2007030029A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
silicon dioxide
sio
raw material
ammonium
molar ratio
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/RU2005/000452
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Evgenija Ivanovna Melnichenko
Dantiy Grigor'evich Epov
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
INSTITUTE OF CHEMISTRY FAR EASTERN BRANCH RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES (STATUS GOSUDARSTVENNOGO UCHREZHDENIJA)
LABORATORY FOR INNOVATION TEHNOLOGIES Ltd
Original Assignee
INSTITUTE OF CHEMISTRY FAR EASTERN BRANCH RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES (STATUS GOSUDARSTVENNOGO UCHREZHDENIJA)
LABORATORY FOR INNOVATION TEHNOLOGIES Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by INSTITUTE OF CHEMISTRY FAR EASTERN BRANCH RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES (STATUS GOSUDARSTVENNOGO UCHREZHDENIJA), LABORATORY FOR INNOVATION TEHNOLOGIES Ltd filed Critical INSTITUTE OF CHEMISTRY FAR EASTERN BRANCH RUSSIAN ACADEMY OF SCIENCES (STATUS GOSUDARSTVENNOGO UCHREZHDENIJA)
Priority to PCT/RU2005/000452 priority Critical patent/WO2007030029A1/en
Publication of WO2007030029A1 publication Critical patent/WO2007030029A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/113Silicon oxides; Hydrates thereof
    • C01B33/12Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/08Compounds containing halogen
    • C01B33/10Compounds containing silicon, fluorine, and other elements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02Roasting processes

Definitions

  • the invention relates to the chemical industry and can be used in the field of processing various minerals and ores during their desiliconization to produce amorphous silicon dioxide.
  • a known method of desiliconization including autoclaving in a solution of concentrated sulfuric acid a mixture of solid silicon-containing materials and fluorine-containing compounds selected from the group: sodium fluoroaluminate, cryolite, aluminum fluorosilicate, ammonium hydrodifluoride, sodium aluminum silicon fluoride, sodium fluorosilicate, sodium aluminate and trihydrate om ammonium or sodium fluorosilicate or a mixture thereof.
  • Gaseous products released by this method silicon tetrafluoride, hydrogen fluoride and water vapor are heated to 600-1020 0 C in the presence of oxygen to form finely divided silica (US Pat. No. 6217840, publ. 04.17.2001).
  • Known methods of desiliconization based on the property of silicon dioxide to dissolve in alkali with the formation of silicates.
  • a method for desiliconizing clay ores including fine grinding and agglomeration of ores; the interaction of the obtained granules with NaOH at a temperature of 100 0 C to form a product containing sodium silicate; separating soluble silicates from the solid residue; carbonization of silicates by passing CO 2 into a liquid product to form SiO 2 .nH 2 O and sodium carbonate; washing the residual silica with separation of it from soluble sodium carbonate (US Pat. Na 5302364, publ. 04/12/1994; US Pat. No. 5445804, publ. 08/29/1995).
  • the disadvantages of the methods include pollution of the obtained silicon dioxide with sodium due to the use of alkali during processing .. alkali, which leads to a limitation of its scope; high, energy consumption for carbon dioxide thermal decomposition. calcium carbonate; the complexity of the method due to the disposal of the resulting. salt solutions; low yield (not more than 80%) and purity (not more than 90%) of the obtained silicon dioxide.
  • a known method for the separation of silica from its compounds including the interaction of the starting materials with fluoride, ammonium hydrodifluoride or a mixture thereof in an aqueous medium in the presence of hydrofluoric acid or a cation exchange resin to form ammonium silicofluoride, separating it from unreacted silica and impurities by settling, recrystallization of the formed silicon fluoride its subsequent 'with ammonia in an aqueous medium to precipitate silica (n. NQ US 5,458,864, publ. 17.10.1995).
  • the known method is time-consuming, based on the use of aggressive substances and requires high-purity silicon dioxide to obtain recrystallization of ammonium silicofluoride from siavic acid solutions.
  • a known method for the separation of silica from phosphorus-containing ores including the separation of silicon tetrafluoride during acidification of ores, absorption of the obtained gaseous product with water or a solution of ammonium fluoride to obtain silicofluoric acid or ammonium fluorosilicate, and subsequent separation of silica from them by known methods (p. EP Ns 337712, publ. .1989).
  • the method is characterized by a low yield and low purity of the resulting silicon dioxide.
  • Mechanical methods of desiliconization of ores include, as a rule, grinding, removal of clay components and subsequent flotation, but they are suitable for rock-forming minerals, such as carbonates, sulfates and clays (U.S. JVs 5334364, publ. 2.08.1994).
  • Dry heterophasic methods of desiliconization include the sublimation of silicon from ores in the form of tetrachloride at high temperature using oxygen and hydrogen to convert silicon tetrachloride to solid silicon dioxide (Chemistry and Technology of Rare and Scattered Elements, Vol. 2, ed. Higher School, M., 1976, 263-264).
  • the disadvantages of the chlorine method include high energy intensity, high cost, environmental insecurity of the use of gaseous chlorine, hydrolytic instability of silicon tetrachloride, which requires sealing equipment.
  • a known method of desiliconization of titanium-containing raw materials by two-stage heating of raw materials with ammonium hydrodifluoride, first at a temperature of 50-190 0 C for 2-72 hours, and then at 350-650 0 C for 0.5-10 hours.
  • the resulting condensate of fluoroammonium salts of titanium and silicon is then further heated to 500-800 0 C in the presence of water vapor and silicon is separated from titanium in the form of sublimate ammonium hexafluorosilicate (HFSA) (Cl. RF JVs 2058408, publ. 04/20/1996).
  • HFSA sublimate ammonium hexafluorosilicate
  • Closest to the claimed is a method of desiliconization of natural minerals and ores, including crushing the raw material, mixing it in a predetermined ratio with a fluorinating agent, which is used as fluoride - ammonium hydrodifluoride, which is a mixture of ammonium fluoride and hydrodifluoride, and subsequent heating at a speed of 5-10 ° C / min up to 500 0 C (p. RF ⁇ 2226500, publ. 2004.04.10).
  • the disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, the applicability of the method for a limited range of raw materials, specifically shungite, and the low purity of the obtained silicon dioxide, which according to our data does not exceed 90%.
  • the objective of the invention is to reduce the energy consumption of the process and provide a high degree of desiliconization for a wide range of mineral objects, as well as to increase the purity and dispersion obtained by desilicon silicon dioxide.
  • the problem is solved by the method of desiliconization of mineral raw materials, including grinding of raw materials, fluorination during heating by mixing with ammonium hydrodifluoride in an amount that provides in the reaction mixture a molar ratio between ammonium hexafluorosilicate formed during fluorination and unreacted or additionally introduced silicon dioxide equal to (0.5-5-5 ): 1, and subsequent heating at a temperature of 220-320 0 C.
  • the mineral raw material and ammonium hydrodifluoride are mixed and heated to a temperature not exceeding 200 0 C in an amount that ensures that the reaction mixture after fluorination obtains a predetermined molar ratio of ammonium hexafluorosilicate (HFSA) and silicon dioxide formed during fluorination, equal to (0.5 - 5): 1.
  • HFSA ammonium hexafluorosilicate
  • silicon dioxide is additionally introduced to create a given molar ratio.
  • the fluorinated mixture is heated in the reactor at a temperature of 220 - 320 0 C and the resulting sublimation is collected in the form of a white finely divided mass.
  • Amorphous silicon dioxide is isolated from the resulting sublimation by known methods, based, for example, on the different solubility of the subliminal components, or by fractional condensation in water vapor and / or ammonia, followed by chemical decomposition of HPSA with ammonia.
  • the proposed method is based on the reaction of gas-phase chemical transport for the first time discovered by the applicant between HFSA and silicon dioxide, proceeding in a narrow temperature range of 220-320 0 C: (NH 4 ) 2 SiF 6 + SiO 2 schreib (NH 4 ⁇ Si 2 O 2 F 6 t, which is the technical result of the invention, which provides a reduction in the energy intensity of the process of desiliconization, a high degree of desiliconization, and the purity and dispersion of the resulting silicon dioxide.
  • the volatile compound formed (NBLOGgSiGOgF b is the fluoroammonium salt of metadisilicic acid - H 2 Si 2 O 5 and can be represented as doubled ammonium oxotrifluorosilicate 2NH 4 SiOF 3 , which is the carrier of silicon dioxide in the sublimation, which is confirmed by physical and chemical studies.
  • the derivatographic method established that the gas-phase transport reaction proceeds in the temperature range 220 - 320 0 C with a maximum speed at 245 0 C, which is recorded as a deep effect on the curves of differential mass loss (DTG) and differential thermal analysis (DTA).
  • TDG differential mass loss
  • DTA differential thermal analysis
  • the optimal molar ratio between HPSA and SiO 2 providing 100% extraction of SiO 2 in the gas phase, is (1-2): 1, which is confirmed by calculations based on the mass loss
  • Sublimated excess (NEL t ) 2 SiF 6 affects the chemical composition of the resulting sublimates, which are fine powders of gross composition and (NH 4 ) 2 SiF 6 -Si0 2 , where n takes values greater than or equal to 1.
  • the mechanism of HFSA evaporation changes: a volatile complex forms, as a result of which the crystalline form of SiO 2 becomes amorphous with additional purification, and the rate increases several times, which implies that the inventive method of desiliconization, as an important process for chemical technology, in the presence of SiO 2 can be carried out under mild conditions at significantly lower temperatures, and if necessary accelerated many times.
  • the method is carried out in the range of molar ratios of HFSA to silicon dioxide in a fluorinated feedstock equal to (0.5 - 5): 1, while
  • amorphous dioxide is the decomposition product of (NH 4 ) 2 Si 2 O 2 F 6 and is released from the gas phase in the condenser with decreasing temperature. Due to the difference in physicochemical properties with the carrier - HFSA, amorphous dioxide is easily separated from the carrier to obtain a white fine powder with a particle size of 5-10 ⁇ m, a low bulk density of 0.10 g / cm 3 or less, which is significantly lower than, for example, in soot or quartz, and the content of the main substance is 98.0-99.99 wt.%. 4.
  • Example 1 The invention is illustrated by the following examples. Example 1
  • quartz-containing zirconium ore of the Algaminsk deposit ( Russian) containing 52% ZrO 2 and 45% SiO 2 was used .
  • the latter is distributed between the gelcircon mineral
  • Example 3 As the source of ore using silicate ore kaolinite
  • Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 or Al 2 O 3 • 2SiO 2 • 2H 2 O (94.6%), which is a promising raw material for the aluminum industry. Fluorination is carried out with ammonium hydrodifluoride to produce HFSA. Reaction equation: Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 + 24NH 4 HF 2 4 (NH 4 ) 3 A1F 6 + 4 (NH 4 ) 2 SiF 6 + 18 H 2 O + 4NH 3
  • kaolinite ore does not contain free quartz, to carry out low-temperature desiliconization, the latter is introduced into the profiled mass in an amount of 220 g (with 1 kg of kaolinite) to provide a molar ratio of HPSA to SiO 2 equal to 2: 1, and heat to a temperature of 290-300 0 C for 12 hours. Obtained 1.4 kg of sublimation, consisting of amorphous silicon dioxide, HPSA and an admixture of ammonium hydrogen chloride. The silicon yield was 95%. The purity of the obtained silicon dioxide after its separation from the carrier is 99.8%.
  • the inventive method of desiliconization allows you to select with the degree of extraction of 90-99.9% from a wide range of silicon-containing minerals and ores amorphous finely divided silica of high purity with minimal energy and labor costs due to the implementation of the method based on the low-temperature gas-phase chemical transport reaction.
  • low temperatures (not higher than 320 0 C) of the process allow the use of technological equipment made of ordinary structural materials - stainless steel and fluoroplastic, which leads to a cheaper method.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)

Abstract

The invention relates to a method for desilicifying mineral raw material consisting in separating a high-purity amorphous fine silicon dioxide from a large number of silicium-containing minerals and ores with a high degree of extraction and low energy and labour costs by carrying out said method on the base of a chemical transport gas-phase reaction. In addition the process low temperatures make it possible to use process equipment made of conventional construction materials, i.e. stainless steel and fluoroplastic. The inventive method consists in fluorinating a heated initial raw material by means of ammonia hydrobifluoride taken in a quantity which provides, in the reaction mixture, a molar ratio between the obtained ammonia hexafluorosilcate and an unreacted or additionaly introduced silicon dioxide equal to (0.5-5.0):1 and in subsequently carrying out a heat treatment at a temperature ranging from 220 to 320 °C in such a way that a sublimate is produced.

Description

Способ обескремнивания минерального сырья Method for desiliconization of mineral raw materials

1. Область техники1. The technical field

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в области переработки различных минералов и руд при их обескремнивании с получением аморфного диоксида кремния.The invention relates to the chemical industry and can be used in the field of processing various minerals and ores during their desiliconization to produce amorphous silicon dioxide.

2. Предшествующий уровень техники2. The prior art

Существующие методы обескремнивания природных минералов и руд условно можно разделить на жидкофазные, твердофазные и смешанные. Наиболее распространенными являются жидкофазные способы, основанные на химической устойчивости кремнезема к действию кислот, как правило, серной (п. США N° 4401638, опубл. 30.08.1983; п. США JNs 4542003 опубл. 17.09.1985; з. Японии Ne 62-153111, опубл. 1987).Existing methods of desiliconization of natural minerals and ores can be conditionally divided into liquid-phase, solid-phase and mixed. The most common are liquid-phase methods based on the chemical resistance of silica to the action of acids, usually sulfuric (U.S. N ° 4401638, publ. 30.08.1983; U.S. JNs 4542003 publ. 09/17/1985; Z. Japan Ne 62- 153111, publ. 1987).

Существенным недостатком таких способов является образование больших объемов кислых вод, которые в дальнейшем требуют утилизации, а также особые требования к аппаратурному оформлению процессов.A significant drawback of such methods is the formation of large volumes of acidic waters, which further require disposal, as well as the special requirements for the hardware design of the processes.

Известен способ обескремнивания, включающий автоклавирование в растворе концентрированной серной кислоты смеси твердых кремнийсодержащих материалов и фторсодержащих соединений, выбранных из группы: фторалюминат натрия, криолит, фторсиликат алюминия, гидродифторид аммония, натрий-алюминий кремнийфторид, натрий фторсиликат, натрий алюминат и тригидрат алюминия совместно с гидродифторид ом аммония или фторсиликатом натрия или их смесью. Выделяющиеся при таком способе газообразные продукты: тетрафторид кремния, фтористый водород и пары воды нагревают до 600-10200C в присутствии кислорода для образования мелкодисперсного диоксида кремния (п. США JY° 6217840, опубл. 17.04.2001).A known method of desiliconization, including autoclaving in a solution of concentrated sulfuric acid a mixture of solid silicon-containing materials and fluorine-containing compounds selected from the group: sodium fluoroaluminate, cryolite, aluminum fluorosilicate, ammonium hydrodifluoride, sodium aluminum silicon fluoride, sodium fluorosilicate, sodium aluminate and trihydrate om ammonium or sodium fluorosilicate or a mixture thereof. Gaseous products released by this method: silicon tetrafluoride, hydrogen fluoride and water vapor are heated to 600-1020 0 C in the presence of oxygen to form finely divided silica (US Pat. No. 6217840, publ. 04.17.2001).

Однако, известный способ технологически сложен, так как требует соответствующего аппаратурного оформления и повышенных мер по технике безопасности из-за применения концентрированной серной кислоты и проведения процесса в условиях повышенного давления. Способ энергозатратен и связан с необходимостью утилизации фторсодержащих газов..However, the known method is technologically complicated, as it requires appropriate hardware design and increased safety measures due to the use of concentrated sulfuric acid and the process under high pressure. Way energy-consuming and associated with the need to utilize fluorinated gases ..

Известны способы обескремнивания, основанные на свойстве диоксида кремния растворяться в щелочах с образованием силикатов. Например, известен способ обескремнивания глинистых руд, включающий тонкое измельчение и агломерирование руд; взаимодействие полученных гранул с NaOH при температуре 1000C до образования продукта, содержащего силикат натрия; отделение растворимых силикатов от твердого остатка; карбонизацию силикатов пропусканием CO2 в жидкий продукт до образования SiO2.nH2O и карбоната натрия; промывание остаточного кремнезема с отделением его от растворимого карбоната натрия (п. США Na 5302364, опубл. 12.04.1994; п. США Ш 5445804, опубл. 29.08.1995).Known methods of desiliconization, based on the property of silicon dioxide to dissolve in alkali with the formation of silicates. For example, a method for desiliconizing clay ores is known, including fine grinding and agglomeration of ores; the interaction of the obtained granules with NaOH at a temperature of 100 0 C to form a product containing sodium silicate; separating soluble silicates from the solid residue; carbonization of silicates by passing CO 2 into a liquid product to form SiO 2 .nH 2 O and sodium carbonate; washing the residual silica with separation of it from soluble sodium carbonate (US Pat. Na 5302364, publ. 04/12/1994; US Pat. No. 5445804, publ. 08/29/1995).

К недостаткам способов можно отнести загрязнение получаемого диоксида кремния натрием из-за использования в процессе переработки .. щелочи, что ведет к ограничению области его применения; высокие , энергозатраты на получение углекислого газа термическим разложением . карбоната кальция; усложнение способа за счет утилизации образующихся . растворов солей; невысокие выход (не более 80%) и чистота (не более 90%) получаемого диоксида кремния. Известен способ выделения кремнезема из его соединений, включающий взаимодействие исходных веществ с фторидом, гидродифторидом аммония или их смесью в водной среде в присутствии фтористоводородной кислоты или катионнообменной смолы с образованием кремнефторида аммония, отделение его от непрореагировавшего кремнезема и примесей путем отстаивания, перекристаллизацию образовавшегося кремнефторида аммония и его последующее ' взаимодействие с аммиаком в водной среде до осаждения диоксида кремния (п. США NQ 5458864, опубл. 17.10.1995).The disadvantages of the methods include pollution of the obtained silicon dioxide with sodium due to the use of alkali during processing .. alkali, which leads to a limitation of its scope; high, energy consumption for carbon dioxide thermal decomposition. calcium carbonate; the complexity of the method due to the disposal of the resulting. salt solutions; low yield (not more than 80%) and purity (not more than 90%) of the obtained silicon dioxide. A known method for the separation of silica from its compounds, including the interaction of the starting materials with fluoride, ammonium hydrodifluoride or a mixture thereof in an aqueous medium in the presence of hydrofluoric acid or a cation exchange resin to form ammonium silicofluoride, separating it from unreacted silica and impurities by settling, recrystallization of the formed silicon fluoride its subsequent 'with ammonia in an aqueous medium to precipitate silica (n. NQ US 5,458,864, publ. 17.10.1995).

Известный способ трудоемок, основан на использовании агрессивных веществ и требует для получения высокочистого диоксида кремния перекристаллизации кремнефторида аммония из шiавиковокислых растворов.The known method is time-consuming, based on the use of aggressive substances and requires high-purity silicon dioxide to obtain recrystallization of ammonium silicofluoride from siavic acid solutions.

Известен способ выделения кремнезема из фосфорсодержащих руд, включающий выделение тетрафторида кремния при подкислении руд, абсорбцию полученного газообразного продукта водой или раствором фторида аммония с получением кремнефтористой кислоты или фторсиликата аммония и последующее выделение из них кремнезема известными методами (п. EP Ns 337712, опубл. 18.10.1989). Однако из-за сложного химического состава фосфорсодержащих руд, при переработке которых наряду с тетрафторидом кремния образуется большое количество летучих соединений элементов примесей, способ характеризуется невысоким выходом и низкой чистотой получаемого диоксида кремния.A known method for the separation of silica from phosphorus-containing ores, including the separation of silicon tetrafluoride during acidification of ores, absorption of the obtained gaseous product with water or a solution of ammonium fluoride to obtain silicofluoric acid or ammonium fluorosilicate, and subsequent separation of silica from them by known methods (p. EP Ns 337712, publ. .1989). However, due to the complex chemical composition of phosphorus-containing ores, the processing of which, along with silicon tetrafluoride, produces a large number of volatile compounds of impurity elements, the method is characterized by a low yield and low purity of the resulting silicon dioxide.

Механические способы обескремнивания руд включают, как правило, их измельчение, удаление глинистых составляющих и последующую флотацию, но они пригодны для породообразующих минералов, таких как карбонаты, сульфаты и глины (п. США JVs 5334364, опубл. 2.08.1994).Mechanical methods of desiliconization of ores include, as a rule, grinding, removal of clay components and subsequent flotation, but they are suitable for rock-forming minerals, such as carbonates, sulfates and clays (U.S. JVs 5334364, publ. 2.08.1994).

К сухим гетерофазным способам обескремнивания можно отнести возгонку кремния из руд в виде тетрахлорида при высокой температуре с применением кислорода и водорода для перевода тетрахлорида кремния в твердый диоксид кремния («Xимия и технология редких и рассеянных элeмeнтoв», ч. 2, изд. Высшая школа, M., 1976, 263-264). К недостаткам хлорного способа относится высокая энергоемкость, дороговизна, экологическая небезопасность применения газообразного хлора, гидролитическая неустойчивость тетрахлорида кремния, что требует герметизации аппаратуры.Dry heterophasic methods of desiliconization include the sublimation of silicon from ores in the form of tetrachloride at high temperature using oxygen and hydrogen to convert silicon tetrachloride to solid silicon dioxide (Chemistry and Technology of Rare and Scattered Elements, Vol. 2, ed. Higher School, M., 1976, 263-264). The disadvantages of the chlorine method include high energy intensity, high cost, environmental insecurity of the use of gaseous chlorine, hydrolytic instability of silicon tetrachloride, which requires sealing equipment.

Известен способ обескремнивания титансодержащего сырья путем двухступенчатого нагревания сырья с гидродифторидом аммония, сначала при температуре 50-1900C в течение 2-72 час, а затем при 350-6500C в течение 0,5-10 час. Полученный конденсат фтораммониевых солей титана и кремния затем дополнительно нагревают до 500-8000C в присутствии водяного пара и отделяют кремний от титана в виде сублимата гексафторосиликата аммония (ГФСА) (п. РФ JVs 2058408, опубл. 20.04.1996).A known method of desiliconization of titanium-containing raw materials by two-stage heating of raw materials with ammonium hydrodifluoride, first at a temperature of 50-190 0 C for 2-72 hours, and then at 350-650 0 C for 0.5-10 hours. The resulting condensate of fluoroammonium salts of titanium and silicon is then further heated to 500-800 0 C in the presence of water vapor and silicon is separated from titanium in the form of sublimate ammonium hexafluorosilicate (HFSA) (Cl. RF JVs 2058408, publ. 04/20/1996).

Однако из-за неселективности конденсации фтораммониевых солей титана и кремния требуется их последующее пирогидролитическое разделение, что повышает энергозатраты и приводит к необходимости утилизации растворов фторидов аммония, который высвобождается из растворов гексафторосиликата аммония.However, due to the non-selectivity of the condensation of fluoroammonium salts of titanium and silicon, their subsequent pyrohydrolytic separation is required, which increases energy consumption and leads to the need for disposal of solutions of ammonium fluorides, which is released from solutions of ammonium hexafluorosilicate.

Наиболее близким к заявляемому является способ обескремнивания природных минералов и руд, включающий дробление сырья, смешивание его в заданном соотношении с фторирующим агентом, в качестве которого используют фторид - гидродифторид аммония, являющийся смесью фторида и гидродифторида аммония, и последующее нагревание со скоростью 5-10 °C/мин до 5000C (п. РФ Ш 2226500, опубл. 2004.04.10).Closest to the claimed is a method of desiliconization of natural minerals and ores, including crushing the raw material, mixing it in a predetermined ratio with a fluorinating agent, which is used as fluoride - ammonium hydrodifluoride, which is a mixture of ammonium fluoride and hydrodifluoride, and subsequent heating at a speed of 5-10 ° C / min up to 500 0 C (p. RF Ш 2226500, publ. 2004.04.10).

Недостатком способа является высокая энергоемкость процесса, применимость способа для ограниченного круга исходного сырья, конкретно шунгита, и невысокая чистота получаемого диоксида кремния, которая по нашим данным не превышает 90%.The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, the applicability of the method for a limited range of raw materials, specifically shungite, and the low purity of the obtained silicon dioxide, which according to our data does not exceed 90%.

3. Раскрытие изобретения3. Disclosure of invention

Задача изобретения состоит в снижении энергозатрат процесса и обеспечении высокой степени обескремнивания для широкого круга минеральных объектов, а также в повышении чистоты и дисперсности получаемого при обескремнивании диоксида кремния.The objective of the invention is to reduce the energy consumption of the process and provide a high degree of desiliconization for a wide range of mineral objects, as well as to increase the purity and dispersion obtained by desilicon silicon dioxide.

Поставленная задача решается способом обескремнивания минерального сырья, включающим измельчение сырья, фторирование при нагревании путем смешивания с гидродифторидом аммония в количестве, обеспечивающем в реакционной смеси мольное соотношение между образовавшимся при фторировании гексафторосиликатом аммония и непрореагировавшим или дополнительно введенным диоксидом кремния, равное (0,5-5) : 1, и последующее нагревание при температуре 220-3200C. Для осуществления способа смешивают и нагревают до температуры не выше 2000C исходное минеральное сырье и гидродифторид аммония в количестве, обеспечивающем получение в реакционной смеси после фторирования заранее заданное мольное соотношение образовавшегося при фторировании гексафторосиликата аммония (ГФСА) и диоксида кремния, равное (0,5- 5) : 1. В случае недостатка в исходной руде, преимущественно силикатной, диоксида кремния для создания заданного мольного отношения диоксид кремния вводят дополнительно. Затем нагревают профторированную смесь в реакторе при температуре 220 - 3200C и собирают образовавшийся возгон в виде белой тонкодисперсной массы. Из полученного возгона известными способами выделяют аморфный диоксид кремния, основываясь при этом, например, на различной растворимости компонентов возгона, или путем фракционной конденсации в парах воды и/или аммиака с последующим химическим разложением ГФСА аммиаком. Как показали проведенные эксперименты в основе заявляемого способа лежит впервые обнаруженная заявителем реакция газофазного химического транспорта между ГФСА и диоксидом кремния, протекающая в узком температурном интервале 220-3200C: (NH4)2SiF6 + SiO2 о (NH4^Si2O2F6 t, что и является техническим результатом изобретения, обеспечивающим снижение энергоемкости процесса обескремнивания, высокую степень обескремнивания, чистоту и дисперсность получаемого диоксида кремния.The problem is solved by the method of desiliconization of mineral raw materials, including grinding of raw materials, fluorination during heating by mixing with ammonium hydrodifluoride in an amount that provides in the reaction mixture a molar ratio between ammonium hexafluorosilicate formed during fluorination and unreacted or additionally introduced silicon dioxide equal to (0.5-5-5 ): 1, and subsequent heating at a temperature of 220-320 0 C. To implement the method, the mineral raw material and ammonium hydrodifluoride are mixed and heated to a temperature not exceeding 200 0 C in an amount that ensures that the reaction mixture after fluorination obtains a predetermined molar ratio of ammonium hexafluorosilicate (HFSA) and silicon dioxide formed during fluorination, equal to (0.5 - 5): 1. In the case of a shortage in the initial ore, mainly silicate, of silicon dioxide, silicon dioxide is additionally introduced to create a given molar ratio. Then the fluorinated mixture is heated in the reactor at a temperature of 220 - 320 0 C and the resulting sublimation is collected in the form of a white finely divided mass. Amorphous silicon dioxide is isolated from the resulting sublimation by known methods, based, for example, on the different solubility of the subliminal components, or by fractional condensation in water vapor and / or ammonia, followed by chemical decomposition of HPSA with ammonia. As shown by the experiments, the proposed method is based on the reaction of gas-phase chemical transport for the first time discovered by the applicant between HFSA and silicon dioxide, proceeding in a narrow temperature range of 220-320 0 C: (NH 4 ) 2 SiF 6 + SiO 2 о (NH 4 ^ Si 2 O 2 F 6 t, which is the technical result of the invention, which provides a reduction in the energy intensity of the process of desiliconization, a high degree of desiliconization, and the purity and dispersion of the resulting silicon dioxide.

Образовавшееся летучее соединение (NБLОгSiгОгFб является фтораммониевой солью метадикремниевой кислоты - H2Si2O5 и может быть представлено как удвоенный оксотрифторо силикат аммония 2NH4SiOF3, который и является переносчиком диоксида кремния в возгон, что подтверждается проведенными физико-химическими исследованиями.The volatile compound formed (NBLOGgSiGOgF b is the fluoroammonium salt of metadisilicic acid - H 2 Si 2 O 5 and can be represented as doubled ammonium oxotrifluorosilicate 2NH 4 SiOF 3 , which is the carrier of silicon dioxide in the sublimation, which is confirmed by physical and chemical studies.

Для установления мольного отношения, в котором компоненты соединяются друг с другом с образованием оксофторосиликата аммония, были выполнены расчёты выхода кремнезема в газовую фазу на модельной смеси ГФСА и кварца при температуре 2800C, в которых учитывали доли ГФСА, сублимировавшиеся самостоятельно (34,64 %) и оставшиеся в тигле, т. е. исключали (NH4)2SiF6, не связанный с кварцем (таблица). По результатам этих вычислений для соотношений исходных компонентов 3:1, 4:1 и 5:1 получены значения мольных отношений 1,1; 1,0 и 0,9, соответственно, (в среднем 1,0), что позволяет достаточно надёжно установить формулу летучего оксофторосиликата аммония - (NH4)2SiF6-SiO2 или NH4SiOF3.To establish a molar ratio in which the components are connected to each other with the formation of ammonium oxofluorosilicate, we calculated the yield of silica in the gas phase on a model mixtures of HFSA and quartz at a temperature of 280 0 C, in which the fractions of HFSA were taken into account, which sublimated independently (34.64%) and remained in the crucible, i.e. excluded (NH 4 ) 2 SiF 6 not bound to quartz (table). According to the results of these calculations, for the ratios of the starting components 3: 1, 4: 1 and 5: 1, molar ratios of 1.1 were obtained; 1.0 and 0.9, respectively (on average 1.0), which makes it possible to reliably establish the formula of the volatile ammonium oxofluorosilicate - (NH 4 ) 2 SiF 6 -SiO 2 or NH 4 SiOF 3 .

ТаблицаTable

Figure imgf000008_0001
Figure imgf000008_0001

При температурах выше точки сублимации (NH4)2SiF6 (3190C) максимальное испарение смеси (NH4)2SiF6 с SiO2 наблюдается при мольном отношении 1 :1, что также служит подтверждением состава летучего соединения (NH4)2SiF6-SЮ2.At temperatures above the sublimation point of (NH 4 ) 2 SiF 6 (319 0 C), the maximum evaporation of a mixture of (NH 4 ) 2 SiF 6 with SiO 2 is observed at a molar ratio of 1: 1, which also confirms the composition of the volatile compound (NH 4 ) 2 SiF 6 -SY 2 .

По данным рентгенофазового анализа в возгоне обнаруживается только кубическая фаза (NH4)2SiF6 и отсутствует кристаллический SiO2. В то же время по ИК-спектрам наблюдается как (NH4)2SiF6 (полоса колебания • иона SiF6 2" при 710 см"1), так и SiO2 (сильная полоса колебания связи Si - O при 1100см"1). Отсутствие SiO2 на рентгенограммах объясняется нахождением SiO2 в возгоне в аморфной форме. Дериватографическим методом установили, что реакция газофазного транспорта протекает в интервале температур 220 - 3200C с максимальной скоростью при 2450C, что фиксируется как глубокий эффект на кривых дифференциальной потери массы (ДТГ) и дифференциального термического анализа (ДТА).According to x-ray phase analysis, only the cubic phase (NH 4 ) 2 SiF 6 is detected in the sublimation and there is no crystalline SiO 2 . At the same time in the IR-spectra is observed as (NH 4) 2 SiF 6 (fluctuation band ion • SiF 6 2 "at 710 cm" 1) and SiO 2 (strong band oscillations communication with 1100sm SiO "1) The absence of SiO 2 in the X-ray diffraction patterns is explained by the presence of SiO 2 in the sublimate in an amorphous form. The derivatographic method established that the gas-phase transport reaction proceeds in the temperature range 220 - 320 0 C with a maximum speed at 245 0 C, which is recorded as a deep effect on the curves of differential mass loss (DTG) and differential thermal analysis (DTA).

В изотермических условиях эффект от добавления кремнеземсодержащего продукта к ГФСА для смеси компонентов в мольном соотношении 1 : 1 заметен уже при 2200C - масса испарившегося вещества увеличивается в 4 раза по сравнению с испарением чистого (NH4)2SiF6, а при 280-3000C уже в 5 раз.Under isothermal conditions, the effect of adding a silica-containing product to HFSA for a mixture of components in a 1: 1 molar ratio is already noticeable at 220 0 C - the mass of the evaporated substance increases by 4 times compared to the evaporation of pure (NH 4 ) 2 SiF 6 , and at 280- 300 0 C is already 5 times.

Оптимальным мольным соотношением между ГФСА и SiO2, обеспечивающим 100% извлечение SiO2 в газовую фазу, является (1-2) : 1, что подтверждается расчетами, проведенными на основании убыли массыThe optimal molar ratio between HPSA and SiO 2 , providing 100% extraction of SiO 2 in the gas phase, is (1-2): 1, which is confirmed by calculations based on the mass loss

(таблица). Сублимированный избыточный (NELt)2SiF6 оказывает влияние на химический состав образующихся возгонов, которые представляют собой тонкодисперсные порошки брутто состава и(NH4)2SiF6-Si02, где п принимает значения больше или равное 1.(table). Sublimated excess (NEL t ) 2 SiF 6 affects the chemical composition of the resulting sublimates, which are fine powders of gross composition and (NH 4 ) 2 SiF 6 -Si0 2 , where n takes values greater than or equal to 1.

Изучение кинетики испарения смеси ГФСА с SiO2 показало, что добавление диоксида кремния приводит к увеличению значений констант скоростей реакции. Так, по сравнению с чистым (NBLt)2SiF6 при отношении ГФСА : SiO2, равном 2 : 1, и температуре 2600C скорость испарения смеси повышается в 4,3 раза, а при 2800C - в 4,9 раз. При введении SiO2 изменяется механизм испарения ГФСА: образуется летучий комплекс, в результате чего кристаллическая форма SiO2 переходит в аморфную с дополнительной очисткой, а скорость возрастает в несколько раз, из чего следует, что заявляемый способ обескремнивания, как важный для химической технологии процесс, в присутствии SiO2 может быть проведён в мягких условиях при значительно более низких температурах, а при необходимости ускорен многократно. Способ осуществляют в интервале мольных соотношений ГФСА к диоксиду кремния в профторированном сырье, равном (0,5 - 5) : 1, при этомA study of the kinetics of evaporation of a mixture of HPSA with SiO 2 showed that the addition of silicon dioxide leads to an increase in the reaction rate constants. So, in comparison with pure (NBL t ) 2 SiF 6 with a HFSA: SiO 2 ratio of 2: 1 and a temperature of 260 0 C, the evaporation rate of the mixture increases by 4.3 times, and at 280 0 C - by 4.9 time. With the introduction of SiO 2 , the mechanism of HFSA evaporation changes: a volatile complex forms, as a result of which the crystalline form of SiO 2 becomes amorphous with additional purification, and the rate increases several times, which implies that the inventive method of desiliconization, as an important process for chemical technology, in the presence of SiO 2 can be carried out under mild conditions at significantly lower temperatures, and if necessary accelerated many times. The method is carried out in the range of molar ratios of HFSA to silicon dioxide in a fluorinated feedstock equal to (0.5 - 5): 1, while

- максимальная скорость протекания реакции газофазного химического транспорта наблюдается при небольших количествах ГФСА, конкретно, при отношении 0,5:1. Содержание SiO2 в газовой фазе при этом максимально- the maximum reaction rate of gas-phase chemical transport is observed with small amounts of HPSA, specifically, with a ratio of 0.5: 1. The content of SiO 2 in the gas phase is maximum

(20%), поскольку в ней содержится минимальное количество сублимированного ГФСА. При соотношении 2 : 1 за счет разбавления возгона гексафторосиликатом аммония содержание SiO2 в возгоне не превышает 14,4%, но при этом удается добиться практически полного обескремнивания сырья. Увеличение соотношения сверх 5:1 технологически не оправдано, так как основная масса возгона будет представлять собой(20%), because it contains the minimum amount of sublimated GFSA. At a ratio of 2: 1 due to the dilution of the sublimation with ammonium hexafluorosilicate, the SiO 2 content in the sublimation does not exceed 14.4%, but it is possible to achieve almost complete desiliconization of the feedstock. An increase in the ratio in excess of 5: 1 is not technologically justified, since the bulk of the sublimation will be

ГФСА и время реакции будет мало отличаться от времени испаренияGFSA and the reaction time will not differ much from the time of evaporation

. чистого ГФСА (в том числе и из-за диффузионного торможения). . pure HFSA (including due to diffusion inhibition).

Получаемый по заявляемому способу в результате реакции газофазного химического транспорта аморфный диоксид является продуктом распада (NH4)2Si2O2F6 и выделяется из газовой фазы в конденсаторе при понижении температуры. Из-за различия в физико- химических свойствах с носителем - ГФСА аморфный диоксид легко отделяют от носителя с получением белого тонкодисперсного порошка с размером частиц 5-10 мкм, низкой насыпной массой, равной 0,10 г/см3 и менее, что значительно ниже, чем, например, у белой сажи или кварца, и содержанием основного вещества 98,0-99,99 мac.%. 4. Варианты осуществления изобретения Изобретение иллюстрируется следующими примерами. Пример 1.Obtained by the present method as a result of the reaction of gas-phase chemical transport, amorphous dioxide is the decomposition product of (NH 4 ) 2 Si 2 O 2 F 6 and is released from the gas phase in the condenser with decreasing temperature. Due to the difference in physicochemical properties with the carrier - HFSA, amorphous dioxide is easily separated from the carrier to obtain a white fine powder with a particle size of 5-10 μm, a low bulk density of 0.10 g / cm 3 or less, which is significantly lower than, for example, in soot or quartz, and the content of the main substance is 98.0-99.99 wt.%. 4. Embodiments of the Invention The invention is illustrated by the following examples. Example 1

1 кг руды с содержанием кварца 89,64 %, полученной из каолин - кварц полевошпатовых песков Чалганского месторождения (Россия) путем разделения минеральных компонентов в водном потоке по их крупности, и1 kg of ore with a quartz content of 89.64%, obtained from kaolin - quartz of feldspar sands of the Chalgan deposit (Russia) by separation of mineral components in the water stream by their size, and

2,0 кг гидродифторида аммония нагревают в стальной кювете, помещенной в кварцевую трубу, в течение 6 час при t = 2000C с периодическим перемешиванием. Количество гидродифторида рассчитали так, чтобы образовавшийся ГФСА по отношению к непрореагировавшему кварцу составил мольное отношение 2 : 1. При таком соотношении в реакцию вступает 596 г кварца с образованием 1769 г (NH4)2SiFб, что соответствует заданному мольному отношению в смеси. Затем температуру в печи повышают до 2900C и выдерживают 16 час. Происходит отгонка кремния преимущественно в форме NH4SiOF3. В результате получают 1,9 кг возгона в виде смеси SiO2 и (NH4)2SiF6. Выход по кремнию составил 91,8%. После обработки полученного возгона водой получают 144 г высокодисперсного аморфного диоксида кремния с чистотой 99,97% и дисперсностью 5-10 мкм. Из раствора ГФСА осаждают аммиаком оставшиеся 678 г SiO2 («бeлoй caжи») с той же чистотой. В нелетучем остатке методом РФА обнаружены комплексные фториды алюминия, железа, фторид калия и α-кварц (примеси шихты) в количестве 0,115 кг. Пример 2.2.0 kg of ammonium hydrodifluoride is heated in a steel cuvette placed in a quartz tube for 6 hours at t = 200 0 C with periodic by stirring. The amount of hydrodifluoride was calculated so that the formed HFSA with respect to unreacted quartz amounted to a molar ratio of 2: 1. With this ratio, 596 g of quartz reacted with the formation of 1769 g of (NH 4 ) 2 SiF b , which corresponds to a given molar ratio in the mixture. Then the temperature in the furnace is increased to 290 0 C and incubated for 16 hours. Silicon is distilled off predominantly in the form of NH 4 SiOF 3 . The result is 1.9 kg of sublimation in the form of a mixture of SiO 2 and (NH 4 ) 2 SiF 6 . The silicon yield was 91.8%. After processing the resulting sublimation with water, 144 g of finely dispersed amorphous silicon dioxide are obtained with a purity of 99.97% and a fineness of 5-10 microns. From the HFSA solution, the remaining 678 g of SiO 2 (“white soot”) is deposited with ammonia with the same purity. In the non-volatile residue, the complex fluorides of aluminum, iron, potassium fluoride and α-quartz (charge impurities) in the amount of 0.115 kg were detected by XRD. Example 2

В качестве исходной руды использована кварцсодержащая циркониевая руда Алгаминского месторождения (Россия), содержащая 52% ZrO2 и 45% SiO2. Последний распределен между минералом гельциркономAs the initial ore, quartz-containing zirconium ore of the Algaminsk deposit (Russia) containing 52% ZrO 2 and 45% SiO 2 was used . The latter is distributed between the gelcircon mineral

((Ca5Fe)Zr5Si4O19^H2O) (8,9%) и кварцем (91,1%). Доля гельциркона в концентрате равна 16,8%. Поскольку руда имеет сверхмалый естественный размер частиц 0,001 - 0,002 мм, а гельциркон еще и криптокристаллическое строение, он первым из компонентов вступает в реакцию фторирования с гидродифторидом аммония. Взаимодействие между компонентами начинается при комнатной температуре и проходит с последующим саморазогревом за 7,5 часов. Уравнения реакции:((Ca 5 Fe) Zr 5 Si 4 O 19 ^ H 2 O) (8.9%) and quartz (91.1%). The proportion of gelcircon in the concentrate is 16.8%. Since the ore has an extremely small natural particle size of 0.001 - 0.002 mm, and gelzircon is also a cryptocrystalline structure, it is the first of the components to enter the fluorination reaction with ammonium hydrodifluoride. The interaction between the components begins at room temperature and passes with subsequent self-heating in 7.5 hours. Reaction equations:

(Ca5Fe)Zr5Si4O19 • 2H2O + 31 NH4HF2 = 5(NH4)2ZrF6 + 4 (NH4)2SiF6 +(Ca 5 Fe) Zr 5 Si 4 O 19 • 2H 2 O + 31 NH 4 HF 2 = 5 (NH4) 2 ZrF 6 + 4 (NH4) 2SiF6 +

CaF2 + (NH4)3FeF6 + 21H2O + 20 NH3; ZrO2 + 3 NH4HF2 - (NH4)2ZrF6 + 2H2O+ NH3; SiO2 + 3 NH4HF2= (NH4)2SiF6 + 2H2O + NH3.CaF 2 + (NH 4 ) 3 FeF 6 + 21H 2 O + 20 NH 3 ; ZrO 2 + 3 NH 4 HF 2 - (NH 4 ) 2 ZrF 6 + 2H 2 O + NH 3 ; SiO 2 + 3 NH 4 HF 2 = (NH 4 ) 2 SiF 6 + 2H 2 O + NH 3 .

Поскольку взятая руда имеет сложный минералогический и химический состав и помимо гельциркона и кварца содержит бадделеит, в реакцию одновременно с гельцирконом вступает бадделеит и примерно половина кварца, что было установлено предварительно из отдельной навески.Since the ore taken has a complex mineralogical and chemical composition and, in addition to gel zircon and quartz, contains baddeleyite, baddeleyite and approximately half of the quartz, which was previously established from a separate sample, enter the reaction simultaneously with gel zircon.

Поэтому для обеспечения мольного соотношения ГФСА и SiO2, равного 1 :Therefore, to ensure a molar ratio of HFSA and SiO 2 equal to 1:

1, к 1 кг руды добавляют 1,4 кг гидродифторида аммония. После фторирования образовавшейся смеси при температуре 1900C в течение 3 час1, 1.4 kg of ammonium hydrodifluoride are added to 1 kg of ore. After fluorination of the resulting mixture at a temperature of 190 0 C for 3 hours

в профторированном продукте находится кроме (NH4)2SiF6 (670 г) еще 225 г SiO2, что в мольном соотношении составляет 1:1. При нагревании реакционной массы выше 2500C (NH4)2SiF6 начинает взаимодействовать с оставшимся кварцем и при 260-2900C переходит в газовую фазу в виде паров NH4SiOF3. Обескремнивание заканчивается при 3000C через 5 час, о чем судят по прекращению выделения паров. Из образовавшейся смеси (NBLi)2SiF6 и SiO2 после растворения его в воде на фильтре выделяют SiO2, а фильтрат обрабатывают аммиаком для осаждения SiO2 • иH2O, содержание основного вещества в котором составляет 99,7%. Выход кремния в газовую фазу составил 96,4%. in addition to (NH 4 ) 2 SiF 6 (670 g), another 225 g of SiO 2 , which is in a molar ratio of 1: 1, is present in the fluorinated product. When the reaction mass is heated above 250 0 C (NH 4 ) 2 SiF 6 begins to interact with the remaining quartz and at 260-290 0 C it passes into the gas phase in the form of NH 4 SiOF 3 vapor. Desiliconization ends at 300 0 C after 5 hours, which is judged by the cessation of vapor emission. From the resulting mixture (NBLi) 2 SiF 6 and SiO 2, after dissolving it in water, SiO 2 is isolated on the filter, and the filtrate is treated with ammonia to precipitate SiO 2 • and H 2 O, the content of the main substance of which is 99.7%. The output of silicon in the gas phase was 96.4%.

Пример 3. В качестве исходной руды используют силикатную руду каолинитExample 3. As the source of ore using silicate ore kaolinite

Al4Si4O10(OH)8 или Al2O3 • 2SiO2 • 2H2O (94,6% ), являющуюся перспективным сырьем для алюминивой промышленности. Фторирование осуществляют гидродифторидом аммония с получением ГФСА. Уравнение реакции: Al4Si4O10(OH)8+ 24NH4HF2 = 4(NH4)3A1F6+ 4(NH4)2SiF6 + 18 H2O + 4NH3 Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 or Al 2 O 3 • 2SiO 2 • 2H 2 O (94.6%), which is a promising raw material for the aluminum industry. Fluorination is carried out with ammonium hydrodifluoride to produce HFSA. Reaction equation: Al 4 Si 4 O 10 (OH) 8 + 24NH 4 HF 2 = 4 (NH 4 ) 3 A1F 6 + 4 (NH 4 ) 2 SiF 6 + 18 H 2 O + 4NH 3

Поскольку каолинитовая руда не содержит свободного кварца, для осуществления низкотемпературного обескремнивания последний вводим в профторированную массу в количестве 220 г (при навеске каолинита в 1 кг) для обеспечения мольного соотношения ГФСА к SiO2, равного 2:1, и нагреваем до температуры 290-3000C в течение 12 час. Получено 1,4 кг возгона, состоящего из аморфного диоксида кремния, ГФСА и примеси гидродифтqрида аммония. Выход по кремнию составил 95%. Чистота полученного диоксида кремния после его отделения от носителя составляет 99,8%.Since kaolinite ore does not contain free quartz, to carry out low-temperature desiliconization, the latter is introduced into the profiled mass in an amount of 220 g (with 1 kg of kaolinite) to provide a molar ratio of HPSA to SiO 2 equal to 2: 1, and heat to a temperature of 290-300 0 C for 12 hours. Obtained 1.4 kg of sublimation, consisting of amorphous silicon dioxide, HPSA and an admixture of ammonium hydrogen chloride. The silicon yield was 95%. The purity of the obtained silicon dioxide after its separation from the carrier is 99.8%.

Таким образом, заявляемый способ обескремнивания позволяет выделить со степенью извлечения 90-99,9% из широкого круга кремнийсодержащих минералов и руд аморфный мелкодисперсный диоксид кремния высокой степени чистоты с минимальными энерго- и трудозатратами за счет осуществления способа на основе низкотемпературной газофазной реакции химического транспорта. При этом низкие температуры (не выше 3200C) проведения процесса позволяют использовать технологическую аппаратуру, изготовленную из обычных конструкционных материалов - нержавеющей стали и фторопласта, что приводит к удешевлению способа. Thus, the inventive method of desiliconization allows you to select with the degree of extraction of 90-99.9% from a wide range of silicon-containing minerals and ores amorphous finely divided silica of high purity with minimal energy and labor costs due to the implementation of the method based on the low-temperature gas-phase chemical transport reaction. At the same time, low temperatures (not higher than 320 0 C) of the process allow the use of technological equipment made of ordinary structural materials - stainless steel and fluoroplastic, which leads to a cheaper method.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM 1. Способ обескремнивания минерального сырья, включающий измельчение сырья, фторирование фтораммониевым соединением при нагревании и последующую температурную обработку профторированного продукта, отличающийся тем, что фторирование осуществляют гидродифторидом аммония в количестве, обеспечивающим в реакционной смеси мольное отношение между образовавшимся гексафторо силикатом аммония и непрореагировавшим или дополнительно введенным диоксидом кремния, равное (0,5 - 5,0) : 1, а последующую температурную обработку проводят при температуре 220 -3200C.1. The method of desiliconization of mineral raw materials, including grinding the raw materials, fluorination with a fluoronammonium compound during heating and subsequent temperature treatment of the profiled product, characterized in that the fluorination is carried out with ammonium hydrodifluoride in an amount that provides a molar ratio between the formed ammonium hexafluorosilicate and the unreacted or additionally reacted silicon dioxide, equal to (0.5 - 5.0): 1, and subsequent heat treatment is carried out at temperatures e 220 -320 0 C. 2. Способ по п.l, отличающийся тем, что фторирование осуществляют до мольного отношения, равного 0,5 : 1. 2. The method according to claim 1, characterized in that the fluorination is carried out up to a molar ratio of 0.5: 1.
PCT/RU2005/000452 2005-09-06 2005-09-06 Method for desilicifying mineral raw material Ceased WO2007030029A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000452 WO2007030029A1 (en) 2005-09-06 2005-09-06 Method for desilicifying mineral raw material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2005/000452 WO2007030029A1 (en) 2005-09-06 2005-09-06 Method for desilicifying mineral raw material

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007030029A1 true WO2007030029A1 (en) 2007-03-15

Family

ID=37836080

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2005/000452 Ceased WO2007030029A1 (en) 2005-09-06 2005-09-06 Method for desilicifying mineral raw material

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2007030029A1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94021535A (en) * 1994-06-15 1996-05-20 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Method for processing of titanium-containing mineral raw materials
RU2097321C1 (en) * 1996-02-20 1997-11-27 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Method for producing ammonium hexafluorosilicate
RU2226500C1 (en) * 2002-09-10 2004-04-10 Рак Валентин Александрович Method for desiliconization of naturally occurring minerals and ores
RU2233694C1 (en) * 2003-08-07 2004-08-10 Институт химии Дальневосточного отделения РАН (статус государственного учреждения) Device for treating fluoroammonium silicon-containing products

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU94021535A (en) * 1994-06-15 1996-05-20 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Method for processing of titanium-containing mineral raw materials
RU2097321C1 (en) * 1996-02-20 1997-11-27 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Method for producing ammonium hexafluorosilicate
RU2226500C1 (en) * 2002-09-10 2004-04-10 Рак Валентин Александрович Method for desiliconization of naturally occurring minerals and ores
RU2233694C1 (en) * 2003-08-07 2004-08-10 Институт химии Дальневосточного отделения РАН (статус государственного учреждения) Device for treating fluoroammonium silicon-containing products

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5458864A (en) Process for producing high-purity silica by reacting crude silica with ammonium fluoride
RU2633579C2 (en) Methods of treating fly ash
EP0679611B1 (en) Method for producing alpha-alumina powder
US9527752B2 (en) Methods for producing aluminum trifluoride
AU771643B2 (en) Production of fumed silica
US2588786A (en) Process for producing essentially silicon-free hydrofluoric acid from hydrofluosilicic acid
RU2097321C1 (en) Method for producing ammonium hexafluorosilicate
CN105002521B (en) A kind of method that impurity magnesium in electrolytic manganese system is removed using fluorine-containing mineral
RU2317252C2 (en) Mineral desiliconization process
Medyankina et al. Synthesis of nanosized silica from industrial waste and its characteristics
Rimkevich et al. Integrated fluoride processing of kyanite concentrates
RU2502568C2 (en) Complex processing of coal combustion flue ash
CN101336209A (en) Extraction and purification of minerals from aluminium ores
EP3126290A2 (en) High purity synthetic fluorite and process for preparing the same
US8529860B2 (en) Methods for producing silicon tetrafluoride
WO2007030029A1 (en) Method for desilicifying mineral raw material
Rimkevich et al. Study of fluoride processing of kyanite concentrates
Colina et al. High temperature reaction of kaolin with inorganic acids
RU2357925C1 (en) Silicon dioxide process
US2994582A (en) Production of cryolite
US2996355A (en) Process for the manufacture of sodium aluminum fluorides
JP2864617B2 (en) Process for producing hydrosilicofluoric acid, ammonium silicofluoride and high-purity silica
JPS6259513A (en) Production of magnesium silicofluoride
US3489514A (en) Alumina from low grade aluminiferous ores and minerals
Yessengaziyev et al. Fluoroammonium method for processing of cake from leaching of titanium-magnesium production sludge

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2005136632

Country of ref document: RU

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05856555

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1