Сульфатный способ переработки бериллиевых концентратов

реклама
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра Химической технологии редких,
рассеянных и радиоактивных элементов
Химическая технология редких
металлов в атомной технике
Доцент кафедры, к.х.н., Оствальд Р.В.
Химическая технология бериллия.
Переработка бериллиевых
концентратов
Tomsk Polytechnic University
1
Переработка бериллиевых
концентратов
Концентраты бериллия перерабатывают на
ВеО или Ве(ОН)2, которые затем переводят
в ВеF2 или ВеCl2.
В промышленной практике концентраты
перерабатывают двумя способами:
• сульфатным
• фторидным
Tomsk Polytechnic University
2
Химическая технология бериллия
Сульфатный способ переработки
бериллиевых концентратов
Tomsk Polytechnic University
3
Сульфатный способ переработки
бериллиевых концентратов
Минералы Бериллия трудно разлагаются
концентрированными кислотами.
Перед разложением минералы активируют
путем сплавления с СаО или содой,
либо путем термической обработки
Tomsk Polytechnic University
4
Сульфатный способ переработки
бериллиевых концентратов
При сплавлении берилла с СаО протекают
процессы с образованием смеси оксидов
бериллия, кремния и кальция.
В отличии от берилла образующиеся
СаBeSiO4 и BeO с достаточной скоростью
взаимодействуют с концентрированной
H2SO4
Tomsk Polytechnic University
5
Сульфатный способ переработки
бериллиевых концентратов
Термическая обработка заключается в плавке
его в дуговой печи (t = 1700 ºC)
с последующим быстрым охлаждением
(закалкой) сплава в холодной воде.
При этом берилл претерпевает структурные
превращения, что делает его более
вскрываемым в концентрированной H2SO4.
Tomsk Polytechnic University
6
Сульфатный способ переработки
бериллиевых концентратов
сплавление с CaO vs термический отжиг
Преимущество термического активирования
Меньшй расход H2SO4,
необходимой для нейтрализации CaO.
Недостаток
Низкая степень вскрытия
Tomsk Polytechnic University
7
Общая технологическая схема вскрытия
концентрата сульфатным способом
Tomsk Polytechnic University
8
Общая технологическая схема вскрытия
концентрата сульфатным способом
Tomsk Polytechnic University
9
Общая технологическая схема вскрытия
концентрата сульфатным способом
Tomsk Polytechnic University
10
Сульфатный способ переработки
бериллиевых концентратов
В горячий раствор добавляют избыток
(NH4)2SO4, затем при охлаждении раствора
кристаллизуются алюминиевые квасцы
((NH4)2SO4·Al2(SO4)3·24H2O), таким образом
выводят 70 – 75% Al из раствора
Tomsk Polytechnic University
11
Сульфатный способ переработки
бериллиевых концентратов
Образование бериллата, гидролиз бериллата
ЭДТА для связывания
Fe и Al в комплексные
соединения
Tomsk Polytechnic University
12
Химическая технология бериллия
Фторидный способ переработки
бериллиевых концентратов
Tomsk Polytechnic University
13
Фторидный способ переработки
бериллиевых концентратов
Фторидный способ основан на вскрытии
берилла комплексными фторидами: Na2SiF6,
Na3FeF6 (t = 750 ÷ 800 ºС).
При этом образуется разлагаемый в воде
Na2ВeF4 (фторобериллат). Соединения
других элементов продукта разложения
малорастворимые в воде
Tomsk Polytechnic University
14
Фторидный способ переработки
бериллиевых концентратов
Первоначально считалось, что процесс
протекает до конца с полным переходом
оксида алюминия в Na3AlF6,
однако было доказано, что фторируется
лишь некоторая часть Al2O3, так как при
температуре реакции (750-800 ºС)
Na2SiF6 разлагается быстрее, чем
взаимодействует с Al2O3
Tomsk Polytechnic University
15
Фторидный способ переработки
бериллиевых концентратов
Как следствие большие потери SiF4↑
Чтобы помешать выделению SiF4 и снизить
расход Na2SiF6 в шихту добавляют Na2CO3
для связывания SiF4
В результате добавки соды расход
Na2SiF6 сокращается примерно втрое
Tomsk Polytechnic University
16
Фторидный способ переработки
бериллиевых концентратов
Дальнейшее совершенствование способа
заключалось в замене части Na2SiF6
железным криолитом Na3FeF6, который
избирательно взаимодействует с BeO
Основное преимущество замкнутый цикл по
Na3FeF6
Tomsk Polytechnic University
17
Общая схема переработки бериллового концентрата
фторидным способом
Tomsk Polytechnic University
18
Фторидный способ переработки
бериллиевых концентратов
Выщелачивание измельченного спека ведут на
холоду и короткое время, чтобы исключить
растворение SiО2 в растворе фтористых
солей
Tomsk Polytechnic University
19
Фторидный способ переработки
бериллиевых концентратов
Осаждение Ве(ОН)2
На первом этапе
осаждение Na2BeО2
При кипячении
раствора образуются
хлопья Ве(ОН)2.
Прокаливание Ве(ОН)2 в БВП до BeO.
Состав продукта, %:
ВеО – 96,7; SiO2 – 1,2; Al2O3 – 0,7; NaF – 0,27
Tomsk Polytechnic University
20
Фторидный способ переработки
бериллиевых концентратов
Фторидная
схема
vs
Сульфатная
схема
Достоинства фторидной схемы
Более простая схема;
Ниже температура вскрытия (700 ºС)
Недостатки фторидной схемы
Дороже реагенты: сода и Na2SiF6, дороже
H2SO4 и (NH4)2SO4
Tomsk Polytechnic University
21
Национальный исследовательский Томский политехнический университет
ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
Кафедра Химической технологии редких,
рассеянных и радиоактивных элементов
Химическая технология редких
металлов в атомной технике
Доцент кафедры, к.х.н., Оствальд Р.В.
Химическая технология бериллия.
Переработка бериллиевых
концентратов
Tomsk Polytechnic University
22
Скачать