×
05.10.2018
218.016.8f63

Способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
№ охранного документа
0002668914
Дата охранного документа
04.10.2018
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение может быть использовано при получении гидроксида бериллия, используемого в производстве металлического бериллия, медно-бериллиевой лигатуры, керамики из оксида бериллия и солей бериллия. Способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов включает воздействие концентрированным раствором гидроксида натрия, отделение раствора от кека, очистку раствора от железа и марганца. Затем проводят гидролиз бериллата натрия с получением гидроксида бериллия. Укрепляют маточные растворы после гидролиза добавлением твердого гидроксида натрия. Электрохимическую нейтрализацию избытка щелочи с исходной концентрацией 450 г/дм проводят в одну стадию до границы устойчивости раствора бериллата натрия в интервале концентрации щелочи 100-70 г/дм с последующим гидролизом раствора бериллата натрия. Очистку щелочного раствора от примесей железа и марганца проводят перед поступлением его в электродиализатор путем подачи кислорода в шламовую пульпу, полученную после автоклавного вскрытия, с последующим разделением фаз фильтрованием. Изобретение позволяет упростить технологию переработки бериллийсодержащих концентратов за счет сокращения числа операций, упрощения аппаратурной схемы, повышения производительности процесса получения гидроксида бериллия. 2 з.п. ф-лы, 3 ил., 3 табл., 2 пр.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области получения соединений бериллия, а именно гидроксида бериллия, широко используемого в производстве металлического бериллия, медно-бериллиевой лигатуры, керамики из оксида бериллия и солей бериллия.

Известен способ [Патент RU №2264986, МПК CO1F 3/02] получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов путем воздействия гидроксида натрия с последующим разделением продуктов реакции. Концентрат или смесь концентратов обрабатывают в автоклаве гидроксидом натрия с концентрацией 400-450 г/дм3 в присутствии оксида кальция при мольном отношении CaO:SiO2=1,1-1,3, температуре 250-260°С и отношении Na2O:ВеО=12-13 в течение 4-5 ч. Принципиальная технологическая схема переработки концентратов по данному способу приведена на фиг. 1.

Недостатками указанного способа являются:

- значительные затраты энергии, связанные с разбавлением основного технологического раствора в 15 раз с 450 до 30 г /дм3 NaOH и необходимость ее последующего выпаривания из маточных растворов после выделения гидроксида бериллия;

- большое обводнение технологического процесса получения гидроксида бериллия;

- необходимость применения реагента (пероксида водорода) для очистки технологического раствора от примесей железа и марганца;

- необходимость организации участка утилизации бериллийсодержащей соды, образующейся в процессе выпаривания щелочного раствора (карбонизация щелочи).

Наиболее близким является способ получения гидроксида бериллия методом щелочного автоклавного вскрытия с последующей переработкой щелочных растворов методом двухстадийного мембранного электролиза, (патент RU №2598444, МПК C01F 3/02). При этом электрохимическая нейтрализация щелочи в растворе осуществляется в анодных камерах электролизеров с одновременной регенерацией ее в катодных камерах после выделения целевого продукта (фиг. 2).

Недостатками данного способа (прототипа) являются:

- образование и выделение в осадок непосредственно в анодной камере нерастворимых гидроксидов железа и марганца в процессе электрохимической нейтрализации избытка щелочи на первой стадии электродиализа (исходная концентрация NaOH 450 г/л, конечная - 175 г/л NaOH);

- образование и выделение в осадок на второй стадии нейтрализации щелочи в анодной камере осадка гидроксида бериллия при постепенном снижении концентрации щелочи (исходная концентрация NaOH 175 г/л, конечная - 30 г/л NaOH).

- образование осадков непосредственно в камерах значительно затрудняет процесс электродиализа из-за необходимости периодической остановки процесса, зачистки поверхности камер и электродов от осадков гидроксидов железа и марганца на первой стадии электродиализа и от высокотоксичного гидроксида бериллия на второй;

- использование ручного труда для зачистки поверхности камер и электродов от токсичных продуктов значительно ухудшает санитарную обстановку на данном переделе;

- прерывание технологического процесса снижает производительность, технико-экономические показатели процесса и делает невозможным создание современного, отвечающего требованиям времени автоматизированного и экологически безопасного производства гидроксида бериллия.

Техническим результатом предлагаемого способа является упрощение технологии переработки концентрата за счет сокращения числа операций фильтрования, проведения нейтрализации и регенерации щелочи методом электродиализа в одну стадию, упрощения аппаратурной схемы, повышения производительности процесса получения гидроксида бериллия, снижения энергозатрат, возможности организации непрерывного процесса и его автоматизации.

Технический результат данного изобретения достигается за счет того, что в способе получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов путем воздействия на них концентрированных растворов гидроксида натрия предлагается:

1. Очистку щелочного раствора от железа и марганца проводить перед поступлением его в электродиализатор путем подачи кислорода в шламовую пульпу, полученную после автоклавного вскрытия, с последующим разделением фаз фильтрованием. При этом гидроксиды железа и марганца выводятся из системы вместе с натриево-кальциевым силикатным осадком, образующимся в процессе автоклавного вскрытия.

2. Для окисления железа и марганца использовать кислород, выделяющийся в анодной камере электродиализатора при прохождении тока через раствор щелочи за счет разряда ионов гидроксида на положительном заряженном аноде:

4 ОН--4е-=O2↑+2H2O

3. Нейтрализацию избытка щелочи в электролизере проводить в одну стадию с исходной концентрации 450 г/дм3 до границы устойчивости раствора бериллата натрия в интервале концентрации щелочи 100-70 г/дм3 (среднее значение ≈ 90 г/дм3 NaOH) (до начала выпадения осадка гидроксида бериллия). Предел устойчивости зависит от концентрации бериллия в растворе, его температуры, вязкости, общего солевого состава раствора, получаемого при переработке различных бериллийсодержащих концентратов.

4. После электролитического снижения концентрации щелочи в технологическом растворе с ≈450 г/л до ≈90 г/л NaOH, раствор бериллата натрия выводить из анодной камеры на операцию гидролиза.

5. Для сокращения времени гидролиза и обеспечения требуемой полноты извлечения бериллия процесс гидролиза проводить с введением затравки.

6. В качестве затравки использовать свежеосажденный гидроксид бериллия от предыдущего цикла гидролиза в количестве 10-30% от массы бериллия в исходном растворе.

7. Маточный раствор после отделения осадка гидроксида бериллия разделять на две части в соотношении 2:1, меньшую направлять на промывку кека после вскрытия концентрата, а большую часть - в катодную камеру электролизера для концентрирования щелочи до 450 г/дм3, требуемой для автоклавного вскрытия. Для обеспечения требуемой степени вскрытия бериллиевого концентрата в процессе автоклавного вскрытия используют щелочь (NaOH), количество которой определяется отношением Na2O:BeO - 1,1-1,3. В процессе автоклавного вскрытия происходит взаимодействие минералов, содержащихся в концентрате, с NaOH с образованием химических соединений типа криолитов, натриево-кальциевых силикатов, которые переходят в нерастворимый осадок (кек). С этими осадками безвозвратно теряется щелочь. Содержание щелочи в кеке в пересчете на натрий составляет 10-15%. Следовательно, на последующие операции поступает меньше щелочи, чем было ее в исходной загрузке на автоклавное вскрытие. Соответственно с оборотным раствором после прохождения всех последующих операций технологической цепочки на автоклавное вскрытие поступает меньше щелочи. Для обеспечения заданного соотношения Na2O:BeO в указанных выше пределах вводится гидроксид натрия в том количестве, которое теряется с отвальным кеком.

8. Предлагаемый способ может быть использован при переработке бериллийсодержащих отходов.

Принципиальная технологическая схема получения гидроксида бериллия из концентратов по предлагаемому способу приведена на фиг. 3.

Примеры осуществления способа

Исходный фенакит-бертрандитовый концентрат после измельчения до крупности 0,05 мм (95%) в количестве 110 г. смешивали с оксидом кальция в соотношении СаО:SiO2=1,2 и подвергали обработке растворами щелочи (концентрация NaOH 400-600 г/дм3, объемом 1 дм3) в автоклаве при температуре 250-260°С в течение 4 ч. После разгрузки автоклава полученную пульпу делили на 2 части: часть пульпы перерабатывали по способу-прототипу, а другую часть - по предлагаемому способу.

Пример 1. Получение гидроксида бериллия по способу-прототипу.

После охлаждения полученную пульпу фильтровали: кек подвергали отмывке от водорастворимого бериллия, а щелочной раствор направляли в анодную камеру электролизера для проведения 1-й стадии электрохимической нейтрализации щелочи. В ходе эксперимента использовали источник постоянного тока (Б5-46). Материал электродов: анод выполнен из никеля, катод - из нержавеющей стали. Анодные и катодные камеры электролизеров разделены катионообменными мембранами МК-40 на основе сорбента КУ-2. При пропускании постоянного тока в количестве 188 А⋅ч/дм3 в анодной камере содержание NaOH снижали до ~ 175 г/дм3. При этом кислород, выделяющийся в процессе электродиализа, окислял железо и марганец. Полученную суспензию фильтровали: Fe-Mn-кек отмывали от водорастворимого бериллия, а раствор направляли в анодную камеру электролизера для проведения 2-й стадии электрохимической нейтрализации щелочи до концентрации NaOH ~30 г/дм3 при пропускании тока в количестве 93,8 А⋅ч/дм3, после чего раствор бериллата натрия подвергали гидролизу при кипячении в течение 1 ч. Суммарный расход тока за 2 стадии нейтрализации составил 281,8 А⋅ч/дм3.

Выделившийся осадок гидроксида бериллия отделяли фильтрованием, промывали от избытка щелочи, высушивали и рассчитывали извлечение бериллия в гидроксид. Маточный раствор после гидролиза направляли в катодную камеру электролизера 2-й стадии, где под действием тока происходил обратный процесс образования гидроксильных ионов. При этом содержание щелочи повышалось до 170-180 г/дм3 NaOH. Полученный раствор направляли в катодную камеру электролизера 1-й стадии, где происходила регенерация реагента до требуемой концентрации (400-600 г/дм3 NaOH).

Пример 2. Получение гидроксида бериллия по предлагаемому способу.

Вторую часть пульпы, полученной после автоклавного вскрытия, охлаждали до ≈ 70°С, после чего с помощью полого керамического барботера в пульпу подавали кислород со скоростью 5 мл/мин в течение 30 мин. Затем пульпу фильтровали: кек подвергали отмывке от водорастворимого бериллия (фиг. 3).

Раствор с исходной щелочностью 450 г/л NaOH направляли в анодную камеру электролизера для нейтрализации. В ходе эксперимента использовали источник постоянного тока (Б5-46). Материал электродов: анод выполнен из никеля, катод - из нержавеющей стали. Анодные и катодные камеры электролизеров разделены катионообменными мембранами МК-40 на основе сорбента КУ-2. При пропускании постоянного тока в анодной камере в количестве 237 А⋅ч/дм3 содержание NaOH снижали до границы устойчивости раствора бериллата натрия (≈ 90 г/дм3), после чего раствор из анодной камеры разделяли по объему на 4 равных части, и затем каждую часть раствора подвергали гидролизу. Гидролиз проводили при температуре кипения в присутствии затравки в течение различного времени. В качестве затравки использовали заранее полученный свежеосажденный гидроксид бериллия (от предыдущего цикла получения гидроксида бериллия). Опыты проводили при введении затравки в количестве 5, 10, 20 и 30% по бериллию от содержания его в исходном растворе. При этом затравочное отношение (ЗО - массовое отношение ВеО в затравке к ВеО в бериллатном растворе) составляло соответственно 0,05; 0,1; 0,2; 0,3.

Выделившиеся в процессе гидролиза осадки гидроксида бериллия отделяли фильтрованием, промывали от избытка щелочи, высушивали и рассчитывали извлечение бериллия в гидроксид. Маточный раствор после гидролиза направляли в катодную камеру электролизера, где под действием тока происходил обратный процесс образования гидроксильных ионов. При этом содержание щелочи повышалось до требуемой концентрации (400-600 г/дм3 NaOH).

Сравнительные результаты получения гидроксида бериллия из концентрата по предложенному способу и прототипу приведены в таблицах 1-3.

Как видно из таблицы, предложенный способ очистки технологического раствора от примеси железа и марганца путем барботирования кислорода непосредственно в пульпу после автоклавного вскрытия концентрата обеспечивает эффективную очистку от указанных примесей. Высокой степени очистки способствует также эффект соосаждения гидроксидов железа и марганца с натриево-кальциевым силикатным кеком автоклавного вскрытия концентрата.

Как следует из таблицы 2, при проведении гидролиза бериллата натрия введение затравки обеспечивает сокращение продолжительности процесса и повышение извлечения бериллия в гидроксид до 98,1%.

Оптимальным затравочным отношением (ЗО) следует считать 0,2, при котором полнота осаждения бериллия достигается за 30 мин. В присутствии затравочных зерен кристаллизуемого вещества происходит образование новых дополнительных центров кристаллизации (вторичное зародышеобразование), что приводит к массовому и наиболее полному осаждению гидроксида бериллия за более короткое время. Дальнейшее увеличение затравочного отношения до 0,3 не оказывает существенного влияния на степень извлечения бериллия в гидроксид.

Примечание: водород, выделяющийся в катодных камерах электролизеров как по способу-прототипу, так и по предлагаемому способу, может быть аккумулирован геттерами или использован для получения пара.


Способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов
Способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов
Способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 29.
10.02.2016
№216.014.c293

Способ ионообменного хроматографического разделения лютеция и иттербия

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ), и может быть использован в технологии хроматографического разделения лютеция и иттербия. В способе хроматографического разделения лютеция (Lu) и иттербия (Yb) используют...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002574921
Дата охранного документа: 10.02.2016
27.03.2016
№216.014.db5f

Способ очистки металлических поверхностей от отложений урана

Изобретение относится к технологии урана, применительно к эксплуатации производств по разделению изотопов урана, и может быть использовано для очистки различных металлических поверхностей, работающих в среде гексафторида урана, от нелетучих отложений урана. Способ очистки металлических...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579055
Дата охранного документа: 27.03.2016
10.04.2016
№216.015.2b5e

Способ сорбционного извлечения редкоземельных элементов из растворов.

Заявляемый способ относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из растворов, и может быть использован в технологии получения концентратов редкоземельных элементов. Способ сорбционного извлечения редкоземельных элементов из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002579327
Дата охранного документа: 10.04.2016
10.08.2016
№216.015.52ba

Способ испарения гексафторида урана из баллона

Изобретение относится к переработке гексафторида урана (ГФУ) и может быть использовано для извлечения гексафторида урана из баллонов различной вместимости. Способ испарения гексафторида урана из баллона, включающий нагрев баллона двухсекционным индуктором, подачу азота в баллон в импульсном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594009
Дата охранного документа: 10.08.2016
10.08.2016
№216.015.52be

Способ конверсии гексафторида урана до тетрафторида урана и безводного фторида водорода

Изобретение относится к области разработки технологии конверсии обедненного гексафторида урана с получением тетрафторида урана и, далее, металлического урана для военных целей или оксидов урана для длительного хранения или использования в быстрых реакторах, а также безводного HF. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002594012
Дата охранного документа: 10.08.2016
12.01.2017
№217.015.5ef7

Способ извлечения урана

Изобретение относится к гидрометаллургии урана. Способ извлечения урана из урансодержащей руды включает выщелачивание руды сернокислым выщелачивающим раствором с окислителем, содержащим надсерную кислоту. В качестве окислителя используют полученный электролизом из раствора, содержащего не менее...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002590737
Дата охранного документа: 10.07.2016
13.01.2017
№217.015.7673

Способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов

Изобретение относится к области получения соединений бериллия, а именно гидроксида бериллия, широко используемого в производстве металлического бериллия, медно-бериллиевой лигатуры, керамики из оксида бериллия и солей бериллия. Описан способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598444
Дата охранного документа: 27.09.2016
25.08.2017
№217.015.9aed

Способ сорбционного извлечения редкоземельных элементов из растворов

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из растворов, и может быть использовано в технологии получения концентратов редкоземельных элементов. В способе сорбционного извлечения редкоземельных элементов из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610205
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9b22

Способ сорбционного извлечения редкоземельных элементов из пульп

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из пульп, и может быть использовано в технологии получения концентратов редкоземельных элементов. В способе сорбционного извлечения редкоземельных элементов из пульп сорбцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610203
Дата охранного документа: 08.02.2017
25.08.2017
№217.015.9bd7

Способ сорбционного извлечения редкоземельных элементов из пульп

Изобретение относится к гидрометаллургии редких металлов, в частности к способу извлечения редкоземельных элементов (РЗЭ) из пульп и может быть использовано в технологии получения концентратов редкоземельных элементов. В способе сорбционного извлечения редкоземельных элементов из пульп сорбцию...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002610201
Дата охранного документа: 08.02.2017
Показаны записи 1-7 из 7.
10.08.2013
№216.012.5d50

Способ переработки кобальтсодержащих отходов

Изобретение относится к гидрометаллургии. Отходы самарий-кобальтовых магнитов растворяют в азотной кислоте, полученный раствор обрабатывают аммиаком до рН не менее 3 с окислением кобальта(II) до кобальта(III) с образованием аммиаката кобальта. Затем осаждают оксалат самария оксалатом аммония...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002489509
Дата охранного документа: 10.08.2013
10.09.2013
№216.012.6781

Способ переработки металлических бериллиевых отходов

Изобретение относится к переработке бериллийсодержащих металлических отходов. Способ включает растворение металлических бериллиевых отходов в щелочном растворе в присутствии нитрата натрия или калия. Вводят в процесс азотную кислоту в количестве 2,09-2,26 моль/моль бериллия. Азотная кислота...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002492144
Дата охранного документа: 10.09.2013
20.09.2013
№216.012.6b3a

Способ переработки отходов металлического бериллия и спецкерамики на основе оксида бериллия

Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано для переработки отходов с получением соединений бериллия и других металлов высокой чистоты. Очистка фторбериллата аммония осуществляется в режиме перекристаллизации ФБА методом изменения состава микропримесей. Изменение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493101
Дата охранного документа: 20.09.2013
10.10.2013
№216.012.727b

Способ получения фторида бериллия

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Фторид бериллия получают растворением материалов, содержащих бериллий, в плавиковой кислоте. В исходный раствор перед выпариванием вносят фторид аммония в количестве, обеспечивающем мольное отношение фтора к бериллию в пределах...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494964
Дата охранного документа: 10.10.2013
10.08.2015
№216.013.699b

Способ переработки бериллийсодержащих отходов

Изобретение может быть использовано в металлургии. Способ переработки бериллийсодержащих отходов производства медно-бериллиевой лигатуры включает плавление с флюсом, выдержку расплава и последующее разделение продуктов плавки с получением металлической фазы и вторичного шлака. Процесс плавления...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002558588
Дата охранного документа: 10.08.2015
20.12.2015
№216.013.9cca

Способ извлечения бериллия методом ионного обмена

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для извлечения бериллия методом ионного обмена проводят измельчение бериллийсодержащей руды, ее сульфатизацию, выщелачивание, разделение пульпы. Извлечение бериллия ведут методом сорбции непосредственно из сернокислотных пульп...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002571763
Дата охранного документа: 20.12.2015
13.01.2017
№217.015.7673

Способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих концентратов

Изобретение относится к области получения соединений бериллия, а именно гидроксида бериллия, широко используемого в производстве металлического бериллия, медно-бериллиевой лигатуры, керамики из оксида бериллия и солей бериллия. Описан способ получения гидроксида бериллия из бериллийсодержащих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002598444
Дата охранного документа: 27.09.2016
+ добавить свой РИД