Студопедия

КАТЕГОРИИ:


Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748)

Хлорирование лопарита в расплаве солей

Переработка лопаритового концентрата

Переработка концентратов

Лопарит Ловозерского месторождения является пока единственным промышленным сырьем для получения РЗМ. Запасы его оцениваются в 7 млн. т. Лопарит добывают шахтным способом в основном с целью извлечения из него тантала и ниобия. Руда легко обогащается сначала до чернового (50-60%), а затем чистого (95%) концентрата по развитым комбинированным технологиям обогащения с применением гравитационных, магнитных и электрических процессов. Извлечение лопарита в концентрат составляет 75-80 %.

Лопаритовый концентрат перерабатывается на АО "Соликамский магниевый завод" по хлорной технологии.

Суть хлорной технологии. Тонкоизмельченный концентрат в смеси с коксом вводится в ванну с расплавом хлоридов щелочных и щелочноземельных элементов и хлорируется чистым хлором при температуре 900 – 1000 0С. При этом образуется два продукта: парогазовая смесь, содержащая хлориды ниобия, тантала и титана, и плав хлоридов РЗМ и тория.

Суммарный процесс хлорирования лопарита отражается схемой:

[Ca(Na,Ln)][Ti(Nb,Ta)]O3 + nC + mCl2 =

= TiCl4 + NbOCl3 + LnCl3 + CaCl2 + NaCl + nCO2/CO

Подробное рассмотрение хлорной технологии. Высокая реакционная способность хлора позволяет достичь практически полного вскрытия рудных концентратов. Различие в давлении паров образующихся хлорпроизводных позволяет разделить продукты хлорирования на группы, различающиеся по своим физико-химическим свойствам уже на стадии вскрытия концентрата:

· Газы CO,CO2, HCl, Cl2, COCl2и др.;

· Низкокипящие жидкие при нормальных условиях хлориды TiCl4, SiCl4 CСl4 и др.

· Низкокипящие твердые хлориды AlCl3, FeCl3, NbCl5, TaCl5, NbOCl3 и др.

· Высококипящие твердые хлориды CaCl2, MgCl2, FeCl2, NaCl, KCl, MnCl2, RCl3 (R – La, Ce и др.)

При хлорировании лопаритового концентрата солевая ванна, в которой идет процесс хлорирования, создается высококипящими хлоридами натрия, калия, кальция и РЗМ. Температура плавления смеси около 500 0С. Тонкозизмельченный концентрат и кокс подаются в расплав хлоридов шнековым питателем через расположенные в верхней части аппарата бункеры. В нижней части аппарата (рис. 17) имеются специальные устройства – фурмы для подачи в расплав хлора. Хлоратор представляет собой шахту прямоугольного сечения с высотой уровня расплава около 3 метров. По мере хлорирования избыточный расплав непрерывно сливается через переточный канал в копильник, откуда периодически удаляется. Нагрев хлоратора ведут специальными графитовыми нагревателями, смонтированными в стенах аппарата. Температура процесса 850 –900 0С. Содержание концентрата в расплаве около 1.5 %, углерода около 5 %.

 

 

Рис. 17. Хлоратор для хлорирования лопарита в солевом расплаве (1 - бункер для концентрата и кокса; 2 - шнековый питатель; 3 - хлоратор; 4 - фурмы; 5 - расплав; 6 - миксер; 7 - летка; 8 - охлаждаемый газоход; 9 - патрубок вывода ПГС).

Образующаяся парогазовая смесь (ПГС) через специальный патрубок направляется в систему конденсации.

На первой стадии ПГС подвергают очистке от хлоридов железа и алюминия на солевых фильтрах. Принцип солевой очистки состоит в образовании устойчивых соединений при взаимодействии пара хлоридов железа и алюминия с твердым хлоридом натрия. Прочность комплексных соединений на основе железа и алюминия значительно выше соответствующих характеристик соединений ниобия, тантала и титана. Очистка от железа и алюминия достигает 95 %. Наибольшую эффективность имеет конструкция так называемого солевого оросительного фильтра (СОФ), в котором парогазовая смесь смешивается (орошается) легкоплавким расплавом хлоридов калия и натрия. В плаве СОФ остается основная масса железа и алюминия.

ПГС, содержащая хлорида титана, тантала и оксихлорид ниобия поступает в систему конденсации.

Наиболее эффективна т.н. комбинированная система конденсации ПГС. На первой ступени в специальных камерных конденсаторах осаждают часть твердых хлоридов тантала и ниобия. Окончательное улавливание твердых хлоридов происходит в оросительных конденсорах, там же конденсируются и пары тетрахлорида титана. Температура осаждения твердых частиц ПГС около 200. На выходе из оросительных конденсоров (3-4 шт) температура ПГС
70 – 6 0С. Орошение на этой стадии обработки ПГС ведут жидким тетрахлоридом титана. Ниобий и в твердых частицах камерного конденсата и ПГС на 80 % содержится в форме оксихлорида. Распределение ниобия по зонам конденсации примерно в равных долях.

Таким образом, в результате хлорирования лопарита получают три продукта:

· Плав, содержащий хлориды РЗМ и около 1 % хлорида тория, что определяет его активность;

· Конденсат хлоридов тантала и ниобия;

· Технический тетрахлорид титана.

Для получения смеси оксидов тантала и ниобия конденсат хлоридов подвергают гидролитическому разложению:

2NbOCl3 + (x+3)H2O = Nb2O5.xH2O + 6 HCl

2TaCl5 + (x+5)H2O = Ta2O5.xH2O + 10 HCl

В кислый раствор переходит большая часть примесей железа, алюминия и частично титана. Прокаленный осадок содержит до 90 % смеси оксидов ниобия и тантала. Продукт поступает на дальнейшую очистку и разделение.

Другой путь переработки конденсата – дохлорирование с целью перевода всех оксисоединений в хлориды. Их разделение достигается методом ректификации.

Хлорная технология переработки лопарита обеспечивает извлечение 93 – 94 % ниобия, и 86 – 88 % тантала в технические оксиды. 96.5 – 97 % титана переходит в технический тетрахлорид, 95.5 – 96 % РЗМ переходят в плав хлоридов (рис.18).

Рис. 18. Схема хлорирования лопарита (1 - хлоратор; 2 - солевой фильтр, 3 – камерные конденсаторы, 4 – орошаемые конденсаторы)

Полученный плав имеет примерно следующий состав, %: Ln2O3 37-45; CaO 7.7-9.2; SrO 1-2; Na2O 7.5-9.2, K2O 0.14-0.24; MgO 0.9-1.0; FeO 0.3-0.5; U 0.02; Th 0.15-0.25.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
Минералы РЗЭ, руды и месторождения | Переработка плава хлоридов РЗЭ
Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 2180; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы!


Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет



studopedia.su - Студопедия (2013 - 2024) год. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав! Последнее добавление




Генерация страницы за: 0.011 сек.