| початок розділу
Виробничі, аматорські радіоаматорські Авіамодельний, ракетомодельного Корисні, цікаві |
хитрощі майстру
електроніка фізика технології винаходи |
таємниці космосу
таємниці Землі таємниці Океану хитрощі Карта розділу |
  |
| Використання матеріалів сайту дозволяється за умови посилання (для сайтів - гіперпосилання) | |||
Навігація: => |
На головну / Каталог патентів / В розділ каталогу / Назад / |
|
ВИНАХІД
Патент Російської Федерації RU2094511
СПОСІБ ПЕРЕРОБКИ вольфрамітових КОНЦЕНТРАТУ
Ім'я винахідника: Камінський Ю.Д .; Маценко Ю.А .; Напівкуп А.В .; Копилов Н.І .; Макаров Є.П.
Ім'я патентовласника: Камінський Юрій Дмитрович
Адреса для листування:
Дата початку дії патенту: 1995.10.26
Винахід стосується виробництва тугоплавких, рідкісних металів і сплавів. Суть винаходу: спосіб переробки вольфрамітових концентрату здійснюють при нагріванні шихти з масовим співвідношенням в ній компонентів: вольфрамітових концентрат: (K, Na) нітрат: сода, рівному 1: (1,4-0,7): (0,7-0, 3) в рідкої сольовий ванні при температурі 320-550 o C. Отриманий сплав піддають гідрометалургійної переробці за відомою технологією з отриманням вольфрамового товарного продукту. Витяг вольфраму в товарний продукт становить 95-98,5%. Винахід дозволяє створити технологію, що не забруднює шкідливими викидами навколишнє середовище, яке забезпечує регенерацію витрачається при плавці селітри, зниження температури ведення процесу.
ОПИС ВИНАХОДИ
Винахід відноситься до кольорової металургії і може бути використано у виробництві тугоплавких, рідкісних металів і сплавів.
Відомий спосіб [1] переробки вольфрамового концентрату шляхом сплаву його з содою і кремнеземом при температурі 1400-1500 o C з отриманням змішуються шарів розплаву і концентрування в одному з них вольфраму в формі натрієвої солі. Склад вихідної шихти беруть в співвідношенні концентрат кремнезем сода, рівному 1,0: 0,17: 0,16.
Недоліком цього способу є висока температура процесу сплаву (1400-1500 o C) і велика витрата соди (165 від теоретично необхідної кількості). Висока температура процесу ставить під сумнів практичне використання його через надзвичайну агресивності содо-лужних розплавів в області високих температур і необхідність спеціальних заходів захисту футеровки рідкої ванни робочого агрегату.
Відомі способи [2, 3] переробки вольфрамового концентрату, де в шихті замість кварцу використовується технічна силікат-брила (натрієве силікатне скло), а в одному з них [3] перед плавкою введена операція термолиза (випалу без доступу повітря) при 700 o C , і характеризуються основним істотними недоліком високою температурою плавки при утворенні в процесі агресивних содо-лужних плавів.
Відомий спосіб [4] вилучення вольфраму з вольфрамсодержащего матеріалу, що включає приготування і спікання шихти, яку готують змішуванням карбідізірованного вольфрамсодержащего матеріалу і \ або вуглець реагенту і азотнокислим солей натрію або калію при масовому співвідношенні компонентів 1 
0,6-2,0) з отриманням першої частини шихти, окисленого вольфрамсодержащего матеріалу і \ або реагенту, що містить оксиди металів, і соди при масовому співвідношенні компонентів 1 0,3-1,0).
Виділення вольфраму від інших тугоплавких металів (зокрема, танталу), що входять до складу матеріалів, що переробляються, здійснюють шляхом переведення їх в НАТРІЙ форму, яка є розчинною у водному середовищі для вольфраму і нерозчинної у випадку з іншими тугоплавкими металами (наприклад, танталом), що дозволяє отримати вольфрам в товарний продукт, а інші метали в форми, зручні для подальшої переробки. Переклад в натрієві з'єднання вольфраму та інших тугоплавких металів здійснюють, використовуючи метод "високотемпературного синтезу" (СВС), в основі якого лежить екзотермічна реакція окислення вуглецевмісних компонентів шихти натрієвої селітрою. Як сповільнювач реакції використовується суміш кисневмісного сировини або попередньо окисленого сировини з содою.
Даний спосіб при його промислової реалізації має ряд істотних недоліків, а саме: високі температури процесу (в межах 900-1000 o C), що призводить до підвищення агресивності содо-лужних розплавів і вимагає спеціально футерованого агрегату, що виключає можливість розмиву його футерування розплавом або прогара при локальному перегрів окремої ділянки його ємності; протікання побічних реакцій розкладання селітри з утворенням оксидів азоту і виділення їх в газове середовище; процес передбачає безповоротне споживання великої кількості селітри (100-200% до ваги концентрату); так як реакції окислення носять вибуховий характер, то для їх реалізації потрібно підтримку точного співвідношення горючої складової до окислювача і ендотермічної частини шихти.
За способом, описаному в роботі [5] при спіканні вольфраміту з содою при t = 800-900 o C для прискорення розкладання мінералу в шихту додають окислювач (нітрат натрію) в кількості 1-4% від маси концентрату. Основними недоліками способу є висока корозійна активність утворюється лужного плаву при використовуваних температурах, що призводить до швидкого роз'їданню матеріалу печі; необхідність підтримування рівномірного розподілу температур в просторі печі для попередження застигання плаву в окремих її зонах; термічний розклад селітри з викидом в газову фазу окислів азоту.
Найбільш близьким технічним рішенням до пропонованого є спосіб [6] вилучення вольфраму з вольфрамітових концентратів сплавом з содою і хлористим натрієм з добавками селітри в якості окислювача. Випробування процесу проводили в тигельної і відбивної печах. Шихту, що складається з вольфраміту (з вмістом WO 3 73%), Na 2 Co 3, NaCl і NaNo 3 при масовому співвідношенні 1 0,25 0,16 0,05, плавили в відбивної печі протягом 45 хв при температурі 800 o C . витяг вольфраму в водний розчин з плаву склало 99,6% Щолоков, що містять Na 2 WO 4 і NaCl, після очищення від домішок направляються на екстракційне витяг вольфраму з одержанням кондиційного паравольфрамат амонію.
Складові шихти (NaCl і Na 2 CО 3) утворюють евтектичних розплав з температурою початку плавлення 634 o C, що забезпечує тим самим перебіг гетерогенної обмінної реакції між Вольфрамати і содою.
До недоліків методу можна віднести наступні: процес залишається високотемпературного та вимагає для його здійснення вогнетривкого обладнання підвищеної надійності до температур та агресивних содо-нітратних розплавів; при використовуваних умовах (t 
800 o C) неминуче протікає процес термічного розкладання селітри з утворення оксидів азоту; витяг вольфраму з одержуваних лугів пов'язано з використанням екстракційних і сорбційних методів, так як звичайними методами не вдається отримати кондиційні вольфрамові продукти. Істотним недоліком даного методу є необхідність утилізації хлоридних розчинів.
Технічним результатом, що досягається винаходом є створення технології, що не забруднює шкідливими викидами навколишнє середовище, що забезпечує регенерацію витрачається при плавці селітри, зниження температури ведення процесу і використання для його здійснення простих металургійних установок, спрощення і здешевлення технології.
Це досягається тим, що процес при зниженій температурі плавки ведуть в сольовому розплаві, що утворюється при плавці суміші нітрату натрію та \ або калію, соди і концентрату при їх співвідношенні (1,4-0,7) (0,7-0,2) 1.
При здійсненні процесу використовується властивість нітратів натрію і \ або калію утворити легкоплавкие розплави (t пл 308-310 o C) і здатність асимілювати більш тугоплавкі солі, зокрема кальциновану соду. Процес здійснюється за такими основними реакцій (на прикладі NaNo 3):
Як видно з рівнянь реакцій, переклад вольфраму концентрату в натрієву форму відбувається за рахунок взаємодії вихідного концентрату з содою. При цьому розплав нітрату виконує роль середовища, що забезпечує обмінна взаємодія вольфраму концентрату з іонами содового компонента. Утворений карбонат двовалентного заліза окислюється розплавом нітрату і розкладається до Fe 3 O 4 і CO 2.
Відомо, що чисті нітрати і нітрити лужних металів починають розкладатися при температурі 450 o C, а при введенні в нітрат-нітритний розплав сольового компонента з більш високою температурою плавлення і розкладання (зокрема, соди) температура розкладання нітрату (нітриту) зсувається в область більш високих температур. Тому в умовах плавки за пропонованим способом нітрати в розплаві взаємодіють тільки з утворюється карбонатом заліза, окислюючи його до тривалентного стану і переходячи в форму нітритів. Подальше розкладання останнього з виділенням оксидів азоту не відбувається і, отже, забруднення навколишнього середовища оксидами азоту по даному способу виключено.
Утвориться гетерогенна суміш нитратно-вольфрамового сольового розплаву і нерозчинних продуктів реакції (Fe 3 O 4, натрієвих солей домішок і ін.) Далі піддається гідровищелачіванію за відомими схемами з перекладом в кек оксиду заліза та інших нерозчинних складових, а в розчин вольфрамату і нітрату (нітриту ) натрію. Далі вольфрам переводять в товарну форму, а нітрит конверсіруют в нітрат, який після його виділення упарки повертається в голову процесу на плавку.
Експериментально перевірка запропонованого способу була здійснена серією дослідів в укрупненно-лабораторному масштабі. Спосіб здійснювали наступним чином. Шихту готували змішуванням вольфрамітових концентрату, що містить 61% WO 3, з нітратом натрію і содою при заданому співвідношенні і плавили в ємності печі (V = 10 л) при 315-600 o C до припинення газовиділення. У газах контролювали присутність оксидів азоту. Після припинення газовиділення розплав випускали з котла в реактор з мішалкою. Розчинення плаву проводили протягом 0,5-1,0 год. При співвідношенні плаву і води 1 (2-3) і температурі 90-95 o C. Після відстою пульпи в ємності для відстоювання вольфрамсодержащій розчин декантировали, кек фільтрували, промивали на нутч -Фільтр і складували. З вольфрамсодержащего розчину виділяли оксид вольфраму за відомою технологією. Витяг вольфраму з концентрату в розчин, в залежності від умов досвіду, склало 80-98,5% Результати дослідів представлені в таблиці.
З отриманих даних випливає, що:
- при частковому витраті нітрату натрію в кількості менше 0,7 від маси концентрату утворюється в'язкий розплав, що ускладнює взаємодію компонентів шихти і в результаті знижується ступінь розкладу вольфрамітових концентрату; при збільшенні частки витрат нітрату натрію більше 1,4 від маси концентрату ступінь вилучення вольфраму зберігається на високому рівні, але знижується продуктивність процесу за рахунок зниження частки концентрату в шихті;
- часткової витрати соди менше 0,2-0,3 від маси концентрату призводить до зниження вилучення вольфраму і появи оксидів азоту в газових викидах; підвищення пайової витрати соди до більш 0,7 від маси концентрату економічно недоцільно;
- збільшення температури призводить до скорочення тривалості процесу, однак при температурах 600 o C спостерігається поява оксидів азоту в газових викидах за рахунок термічного розкладання нітрату натрію; при температурі менше 320 o C тривалість процесу значно зростає за рахунок зниження жидкоподвижного, збільшення в'язкості маси розплаву і труднощі газовиділення;
- заміна частини нітрату натрію нітратом калію не змінює показників процесу розкладання вольфрамітових концентрату, більш того сприяє легкоплавкости сольового розплаву.
Як видно з даних наведених дослідів, пропоновані межі температур плавки і співвідношень компонентів у вихідній шихті дозволяють досягти поставленої мети запропонованого способу, а саме в межах температур 320-550 o C і при співвідношеннях компонентів у вихідній шихті-вольфрамітових концентрат нітрат натрію і \ або калію сода, рівних 1 (1,4-0,7) (0,7-0,3). У даних температурних межах отримували максимальну можливість здійснення реакції взаємодії вольфрамітових складової концентрату з карбонатом в нітратних вміщає розплаві і подальшого окислення домішкових компонентів (Fe, Mn) в змішані оксидні форми (Fe 3 O 4, Mn 3 O 4) з отриманням в розплаві вольфрамату і нітрату натрію (калію), які потім переводяться відомими гідрометалургійних способами в товарний продукт (WO 3) і оборотний матеріал (NaNO 3). При цьому у зв'язку з низькими температурами розплаву, не відбувається розкладання нітрату натрію, що виключає утворення в процесі оксидів азоту і забезпечує умова чистоти газових викидів по цих шкідливих компонентів. Взяті співвідношення компонентів дають оптимальну можливість для здійснення процесу розкладання сировинної складової і отримання для цього найбільш рідких нітрат-нітратного содового розплаву.
Таким чином, спосіб має наступні переваги.
1. Ведення плавки шихти пропонованих складу і меж співвідношень його компонентів в низьких температурних режимах здійснення процесу, що забезпечує можливість використання низькотемпературних стандартних печей, а в якості плавильної ємності сталевих (рядових марок, наприклад Ст. 3) або чавунних казанів, інших подібних агрегатів і тому при реалізації на практиці способу не потрібно спеціального устаткування зі спеціальним Футерування робочих ємностей або їх виготовлення з спецматериалов.
2. В процесі реалізації способу в використовуваних межах температур (320-550 o C) і співвідношення компонентів шихти (концентрат (K, Na) нітрат сода 1 (1,4-0,7) (0,7-0,3)) не відбувається виділення шкідливих газів - оксидів азоту в газову фазу, що робить спосіб екологічно чистим.
3. За способом (K, Na) нітрат використовується тільки в якості легкоплавку середовища для забезпечення глибокого взаємодії вольфрамсодержащего концентрату і карбонату натрію з отриманням вольфраму натрію і далі розкладання утворився карбонату заліза (марганцю) і окислення його до Fe 3 O 4 з подальшим переведенням останнього в кек. Утворений в процесі нітрит натрію (калію) (після завершення перекладу вольфраму в товарний продукт) може бути регенерований в нітрат і використаний знову при плавці.
4. За пропонованим способом силікатна складова концентрату не переходить в розчин при вилуговування, а концентрується в нерозчинному кеке. Тому зміст силікат-іонів в розчинах вилуговування трохи, звідси відпадає необхідність переділу по їх додаткової очистки від цієї домішки, що і спрощує технологічну стадію вилуговування одержуваного при плавці плаву і підвищує якість товарного продукту.
5. За розробленою технологією наскрізне витяг вольфраму в товарний продукт становить 95-98,5%
ФОРМУЛА ВИНАХОДУ
Спосіб переробки вольфрамітових концентрату, що включає приготування шихти шляхом змішування вольфрамітових концентрату з азотнокислої сіллю лужного металу і содою, плавлення отриманої шихти з подальшою гідрометалургійної переробкою отриманого продукту плавки, що відрізняється тим, що змішання проводять з використанням в якості азотнокислої солі лужного металу нітрату натрію та / або калію при масовому співвідношенні вольфрамітових концентрат нітрат натрію і / або калію сода 1 1,4 0,7 0,7 0,3 відповідно, а плавлення ведуть в ємності печі при 320 550 o С до припинення газовиділення.
Версія для друку
Дата публікації 16.03.2007гг
Коментарі
Коментуючи, пам'ятайте про те, що зміст і тон Вашого повідомлення можуть зачіпати почуття реальних людей, проявляйте повагу та толерантність до своїх співрозмовників навіть у тому випадку, якщо Ви не поділяєте їхню думку, Ваша поведінка за умов свободи висловлювань та анонімності, наданих інтернетом, змінює не тільки віртуальний, але й реальний світ. Всі коменти приховані з індексу, спам контролюється.