Сплавление с кремнефторидом калия (КФК)

Цирконий образует очень устойчивые двойные фториды со щелочными металлами. Кремнефторид калия К2SiF6 селективен по отношению к цирконию:

ZrSiO4+К2SiF6=K2ZrF6 (K3ZrF7) +2SiO2

КФК при нагревании разлагается:

К2SiF6 2KF+SiF4

Tпл (KF)=7600C, Tпл (K2ZrF6)=5930C,

Tпл (K3ZrF7)=9230C,

Термическая диссоциация начинается при 500 0С, при 880 0С давление SiF4 равно атмосферному.

Процесс вскрытия интенсифицируется при введении в шихту KCl

ZrSiO4+К2SiF6 +KCl=K3ZrF6Cl +2SiO2

В присутствии KCl образуется K3ZrF6Cl c Тпл=730 0С KCl подавляет диссоциацию K2SiF6 KCl и KF образуют эвтектику c Тпл=6050С. Оптимальная температура вскрытия – 800 0С. При большей температуре происходит интенсивное разложение K2SiF6. При меньшей температуре образуются твердофазные продукты. Необходимое весовое соотношение веществ ZrSiO4:К2SiF6:KCl=1:(1.5÷1.7):(0.2÷0.3). Это соответствует 25 %-ному избытку K2SiF6 по отношению к циркону и MO ZrSiO4:KCl1:0.75

Сплавление с КФК. Поведение примесей

По способности реагировать с K2SiF6 основные примеси располагаются в ряд:

ZrO2>Al2O3>TiO2>Fe2O3

Так как КФК вводят в избытке, частично образуются фторалюминаты и фтортитанаты калия (K3AlF6 и K2TiF6) Кремний, присутствующий в цирконе, остается после вскрытия в виде диоксида SiO2

Сплавление с КФК. Параметры. Аппаратура

Для приготовления шихты в реактор (Ст.3) последовательно заливают воду, растворяют в ней KСl или отработанный электролит, загружают КФК и цирконовый концентрат в соотношении:

ZrSiO4:КФК:KCl:H2O=1:(1.45÷1.5):(0÷0.3):(0.8÷1)

После 1 ч перемешивания шихту сушат во вращающихся трубчатых печах при 600-800 0С в течение 2 ч. Сухая шихта направляется на вскрытие, которое проводится в гарниссажных печах сопротивления в расплаве хлорида калияПосле сплавления в течение 2-х часов расплав по летке направляют в обогреваемый острым паром грануляторВсе аппараты участка вскрытия подключены к единой системе пылеулавлевания

Сплавление с КФК. Выщелачивание спеков

Выщелачивание спеков ведут подкисленной водой при pH=5.0÷6.5 за 1 ч при Т:Ж=1:(6÷7). Концентрация примесей (K2SiF6, K3AlF6, K2TiF6, K3FeF6, Fe2O3) в нерастворимом остатке определяется растворимостью их фторидов с учетом высаливающего действия растворенных солей (K2ZrF6, KCl, KF). Полученную при выщелачивании пульпу сгущают и отмывают в каскаде из 2-х сгустителей и пульсационной колонне. Основную массу кека составляют SiO2, nH2O•SiO2 с примесями двойных фторидов, непрореагировавших Fe2O3 и TiO2. Для лучшей коагуляции кремнегеля к верхнему сливу 1-го сгустителя приливают H2SO4 до pH 3.8÷5.2. Осадок кремнегеля, содержащий до 30 % фторцирконата калия (ФЦК), отфильтровывают на рамных фильтрпрессах и направляют на выщелачивание. Для получения технических кристаллов ФЦК раствор ФЦК с концентрацией 25-35 г Zr/л упаривают при 80-85 0C до 60-70 г/л в реакторе-кристаллизаторе, а затем охлаждают при 20-25 0C.

Технический ФЦК содержит (% по массе): Zr³31, Hf=0.6÷1.2, Fe<0.04, Si<0.1, Al<0.02, Ti<0.02. Концентрация циркония в техническом маточном растворе составляет 2-3 г/л.

Рис. 46. Технологическая схема вскрытия циркона сплавлением с КФК

Рис. 46. Технологическая схема вскрытия циркона сплавлением с КФК (окончание)

Дата добавления: 2014-01-07