Винахід відноситься до металургії рідкісних металів. Спосіб розтину лопарітовим концентратів включає попередню механообработку лопарітовим концентратів і подальшу обробку активованих лопарітовим концентратів 30% розчином HNO 3 при температурі 99 ° С. Подальшій обробці піддають активовані лопарітовим концентрати з засвоєним кількістю енергії зміни параметрів кристалічної решітки лопаріта не менше 73 кДж / моль і запасеним сумарною кількістю енергії, відповідним поверхні областей когерентного розсіювання і мікродеформацій, не менше 9,5 кДж / моль лопаріта. Забезпечується ефективне розкриття лопарітовим концентратів з 99% витяганням РЗМ в розчин. 1 табл.
Винахід відноситься до металургії рідкісних металів, зокрема до процесів розтину мінералів тугоплавких металів.
Лопаріт відноситься до досить трудновскриваемим мінералів.
Відомий сірчанокислотний спосіб переробки лопарітовим концентратів (Зелікман А.Н. Металургія тугоплавких рідкісних металів. - М. Металургія, 1986. С.244-246). Лопарітовим концентрат розкладають 85-92% -ної сірчаної кислотою при 150-180 ° C, витраті кислоти 2-2,8 т / т концентрату, подрібненого до крупності менше 74 мкм. Додавання сульфату амонію в кількості 0,2 т / т концентрату до сірчаної кислоти запобігає спікання реагує маси і підвищує витяг титану, танталу і ніобію в розчин. Тривалість повного розкладання лопарітовим концентрату складає 20-30 хв (ступінь розкриття 99%). Продукт переробки витравлюють водою. У твердій фазі залишається велика частина РЗМ в складі малорозчинних подвійних сульфатів і їх изоморфной суміші з сульфатом кальцію. У розчин переходять титан, ніобій і тантал.
Недоліками даного способу є: многостадийность; висока витрата реагентів; висока температура процесу; реалізація процесу в автоклаві, що ускладнює апаратурне оформлення; неможливість обеспеченіея чіткого поділу цінних складових лопаріта, в результаті чого виходить продукція технічної чистоти, тому необхідна її подальша складна переробка.
Відомий також спосіб розкладання лопарітовим концентратів (прямим) хлоруванням, який є більш простим з технологічної точки зору (там же, с.236-244). Його суть полягає в тому, що лопарітовим концентрат в суміші з коксом хлорують при температурі 950-1050 ° C. Відмінності в летючості утворюються хлоридів компонентів лопарітовим концентрату дозволяють розділити його основні цінні складові.
Хлоридна технологія переробки лопаріта забезпечує вилучення 93-94% ніобію і 86-88% танталу в технічні оксиди, 96,5-97% титану в технічний тетрахлорид, витяг 95,5-96% рідкоземельних металів (РЗМ) в плав хлоридів.
Способу прямого хлорування поряд з високими технологічними показниками притаманні такі недоліки:
- хлор, що витрачається на хлорування оксидів рідкоземельних металів, переходить в плав хлоридів РЗМ, який при переробці переходить в стічні води;
- через наявність в лопарітовим концентраті оксидів РЗМ температуру хлорування необхідно підтримувати на рівні 950-1050 ° C, що призводить до підвищеної енергоємності виробництва, значного зменшення терміну служби хлоратора і збільшення кількості відпрацьованої футеровки, забрудненої радіоактивними продуктами, такими, що підлягають захороненню в спецсховищах.
Недоліками даного способу є; значні витрати реагенту і висока тривалість процесу.
В результаті витягувалися в азотнокислий розчин: без активації
9% РЗМ, після 15 хв. активації 98-99% РЗМ.
Недоліками даного способу є: висока тривалість механоактивації; застосування концентрованих розчинів азотної кислоти. Ступінь активації визначається тільки по тривалості механічної обробки, що при зміні параметрів активації або активатора не дає можливості практичного застосування даного способу через відсутність методів контролю ступеня деформації кристалічних решіток фаз концентрату. Крім того, як показано в роботі А.С. Медведєва, ступінь вилучення цінного компонента сильно залежить від умов переробки активованого сировини.
Винахід вирішує задачу спрощення процесів розтину лопарітовим концентратів і зниження енерговитрат на стадії попереднього активування розкривається матеріалу.
Технічний результат - ефективне розкриття лопарітовим концентратів.
Поставлена задача вирішується в способі розкриття лопарітовим концентратів, що включає попередню механообработку лопарітовим концентратів і подальшу обробку активованих лопарітовим концентратів 30% розчином HNO3 при температурі 99 ° C. Подальшій обробці піддають активовані лопарітовим концентрати з засвоєним кількістю енергії зміни параметрів кристалічної решітки лопаріта не менше 73 кДж / моль і запасеним сумарною кількістю енергії, відповідним поверхні областей когерентного розсіювання і мікродеформацій, не менше 9,5 кДж / моль лопаріта.
де Ed - кількість енергії, засвоєної у вигляді зміни міжплощинних відстаней кристалічної решітки мінералу:
K - коефіцієнт відносної зміни обсягу елементарної комірки фази концентрату (по модулю);
Elatt - енергія кристалічної решітки мінералу.
ES - кількість енергії, засвоєної в вигляді поверхні областей когерентного розсіювання (ОКР):
Esurf - поверхнева енергія мінералу до активації;
Vmol - молярний об'єм мінералу;
Di. D0 - розміри областей когерентного розсіювання мінералу після МА і до обробки, відповідно.
E - кількість енергії, засвоєної в вигляді мікродеформацій:
EY - модуль Юнга мінералу;
i. o - середньоквадратична мікродеформацій мінералу після і до МА, відповідно.
Попередню обробку проводять до кількості енергії засвоєної у вигляді зміни параметрів кристалічної решітки лопаріта не менше 73 кДж / моль і сумарної кількості енергії, запасеної у вигляді поверхні областей когерентного розсіювання і мікродеформацій не менше 9,5 кДж / моль лопаріта, а подальшу обробку проводять 30% -ним розчином HNO3 при температурі 99 ° C.
Оцінка кількості засвоєної енергії дозволяє не тільки оцінити, але і контролювати реакційну здатність активованого матеріалу не за ступенем або швидкості його реагування, тобто на кінцевому етапі розтину, а по мірі його структурних порушень відразу після вилучення з активатора.
Технічний результат - зниження енерговитрат досягається за рахунок зниження тривалості механічної обробки з 15 до 2,5 хвилин.
Найбільший ефект активування проявляється при кількості енергії засвоєної у вигляді зміни параметрів кристалічної решітки лопаріта не менше 73 кДж / моль і сумарній кількості енергії, запасеної у вигляді поверхні областей когерентного розсіювання і мікродеформацій не менше 9,5 кДж / моль лопаріта. Ступінь вилучення РЗМ в азотнокислий розчин при цьому становить 99%. У Неактивована лопаріта, в тих же умовах розтину, вона склала 1,5%.
При кількості енергії засвоєної у вигляді зміни параметрів кристалічної решітки лопаріта 73,4 кДж / моль і зниженні сумарної кількості енергії, засвоєної у вигляді областей когерентного розсіювання і мікродеформації до 5,8 кДж / моль лопаріта супроводжується зниженням ступеня вилучення РЗМ до 76% (в тих самих умовах вилуговування).
Зниження кількості засвоєної енергії у вигляді зміни параметрів кристалічної решітки лопаріта до 21 кДж / моль і сумарної кількості енергії, засвоєної у вигляді областей когерентного розсіювання і мікродеформації до 3,9 кДж / моль лопаріта супроводжується зниженням ступеня вилучення РЗМ до 26,5% (в тих самих умовах вилуговування).
Механоактивації піддавали лопарітовим концентрат розміром 89,9% фракції (-0,100 + 0,010) мм, що містить,%: 21,67 Ti; 27,44 РЗЕ; 5,73 Nb; 5,29 Ca; 5,12 Na; 1,02 Si; 0,49 Ta; 0,43 Th.
Активацію проводили в відцентрової планетарної млині марки ЛАІР-0.015.
Засвоєне кількість енергії зміни параметрів кристалічної решітки лопаріта і сумарна кількість енергії, відповідне поверхні областей когерентного розсіювання і мікродеформацій, можуть бути оцінені в процесі механічної обробки на періодично відбираються пробах лопарітовим концентрату або може бути спрогнозовано заздалегідь шляхом проведення пробної механоактивації при різних режимах.
Конкретні приклади виконання представлені в таблиці. Позначення в таблиці:
Мш: Мк - співвідношення маси тіл, що мелють і маси завантаженого концентрату.
Z - ступінь заповнення барабана млина кулями,%.
а - тривалість механічної обробки (активації).
Т: Ж - співвідношення твердої і рідкої складових в пульпі при вилуговування.
Elatt = 16675,5 кДж / моль (визначена методом Ферсмана); Vmol = 37,91 см 3 / моль.
Представлені дані показують, що кількість засвоєної енергії у вигляді областей когерентного розсіювання і мікродеформацій корелюється зі ступенем вилучення цінного компонента. Дані за умовами механоактивації наведені, оскільки це єдині репери на сьогоднішній день, що використовуються більшістю дослідників.
Співвідношення кількостей засвоєних енергій і ступеня вилучення РЗМ розчин
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб розтину лопарітовим концентратів, що включає попередню механообработку лопарітовим концентратів і подальшу обробку активованих лопарітовим концентратів 30% -ним розчином HNO 3 при температурі 99 ° С, що відрізняється тим, що подальшій обробці піддають активовані лопарітовим концентрати з засвоєним кількістю енергії зміни параметрів кристалічної решітки лопаріта не менше 73 кДж / моль і запасеним сумарною кількістю енергії, відповідним поверхні областей когерентного розсіювання і мікродефо рмацій, не менше 9,5 кДж / моль лопаріта.
Офіційна публікація
патенту РФ № 2506333
patent-2506333.pdf
Патентний пошук по класах МПК-8:
Патенти РФ в класі C22B59 / 00: