Сульфатный способ переработки бериллиевых концентратов
advertisement
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
