Национальной академии наук республики казахстан


REPORTS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES



Pdf көрінісі
бет16/30
Дата03.03.2017
өлшемі9,42 Mb.
#5613
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   30

REPORTS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES  
OF THE REPUBLIC OF KAZAKHSTAN 
ISSN 2224-5227 
Volume 3, Number 307 (2016), 93 – 101 
 
UDC 669.85./863 
 
SULFURIC ACID OPENING OF KUNDYBAY DEPOSIT  
ORE WITH RECOVERY OF RARE EARTH METALS 
 
Z.B. Karshigina, Z.S. Abisheva, Ye.G. Bochevskaya, E.A. Sargelova, S.T. Akchulakova 
 
“Centre of Earth Sciences, Metallurgy and Ore Beneficiation” JSC, Almaty, Kazakhstan 
zaure_karshyga@mail.ru 
 
Key words: rare earth metals, sulphatization, leaching, sinter, recovery, silicon-containing cake. 
High-siliceous ore of Kundybay deposit is one of the promising sources of precipitated silicon dioxide and rare 
earth metals (REMs) in Kazakhstan. In the article high-temperature method of ore processing in a mixture with 
sulfuric acid (hereinafter sulphatization) is shown. In purpose of ore opening and rare earth metals recovery the 
effect of solid-to-liquid (S: L) ratio, temperature, sulfuric acid concentration and duration on the sulfation process 
was studied. Sulphatization product (hereinafter sinter) was studied using chemical and instrumental methods of 
analysis. The optimum parameters of ore sulphatization process: S: L ratio is 1: 0.36; temperature is 200 ° C; sulfuric 
acid concentration is 9 mol/dm
3
; process time is 2 h. The article presents the results of research on water leaching of 
the sinter obtained after ore sulphatization. The effect of S: L ratio, temperature and duration on water leaching of 
the sinter was studied. The optimum parameters of water leaching of the sinter were determined: S: L ratio is 1: 2.5, 
temperature is 90 ° C, duration is 4 hours. Under these conditions, recovery of REMs in the solution were ~ 84 %. 
The obtained silicon-containing cake was studied by physical and chemical methods of analysis. Cake contains 
about 70 % SiO
2
 and further may be useful for producing of precipitated silicon dioxide ("white soot"). 
 
УДК 669.85./863 
 
СЕРНОКИСЛОТНОЕ ВСКРЫТИЕ РУДЫ  
МЕСТОРОЖДЕНИЯ КУНДЫБАЙ С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ  
РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ МЕТАЛЛОВ 
 
З.Б. Каршигина, З.С. Абишева, Е.Г. Бочевская, Э.А. Саргелова, С.Т. Акчулакова 
 
АО «Центр наук о земле, металлургии и обогащения», г. Алматы, Казахстан 
 
Ключевые  слова:  редкоземельные  металлы,  сульфатизация,  выщелачивание,  спек,  извлечение, 
кремнийсодержащий кек. 
Высококремнистая  руда  месторождения  Кундыбай  является  одним  из  перспективных  источников 
получения осажденного диоксида кремния и редкоземельных металлов (РЗМ) в Казахстане. В статье показан 
способ  высокотемпературной  обработки  руды  в  смеси  с  серной  кислотой  (далее  сульфатизация).  С  целью 
вскрытия  руды  и  извлечения  редкоземельных  металлов  изучено  влияние  соотношения  Т:Ж,  температуры, 
концентрации  серной  кислоты  и  продолжительности  на  процесс  сульфатизации.  Продукт  сульфатизации 
(далее  спек)  изучен  с  применением  химических  и  инструментальных  методов  анализа.  Определены 
оптимальные  параметры  процесса  сульфатизации  руды:  соотношение  Т:Ж = 1:0,36; температура – 200°С; 
концентрация серной кислоты – 9 моль/дм
3
; продолжительность процесса – 2 ч. Представлены результаты 
исследований  по  водному  выщелачиванию  спека.  Изучено  влияние  соотношения  Т:Ж,  температуры  и 
продолжительности  процесса  на  водное  выщелачивание  спека.  Определены  оптимальные  условия  водного 
выщелачивания спека: соотношение Т:Ж = 1:2,5; температура 90 °С и  продолжительность процесса – 4 часа. 
При  этих  условиях  извлечение  РЗМ  в  раствор  составило ~84 %. Раствор  в  дальнейшем  предполагается 

Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
94  
направлять  на  очистку  от  примесей  железа  и  алюминия.  Полученный  кек  изучен  физико-химическими 
методами  анализа.  Кек  содержит ~70 % SiO
2
  и  в  дальнейшем  может  быть  пригодным  для  получения 
осажденного диоксида кремния («белой сажи»). 
 
Рост  мирового  спроса  на  РЗМ  непосредственным  образом  оказывает  влияние  на  развитие 
редкоземельной отрасли с привлечением минерального сырья  сложного состава. Одним  из  таких 
источников  редкоземельного  сырья  является  месторождение  Кундыбай,  расположенное  в 
Северном Казахстане [1]. 
Руда  представлена  в  основном  минералами:  мусковитом KAl
2
(AlSi
3
)O
10
(OH,F)
2
,  каолинитом 
Al
2
(Si
2
O
5
)(OH)
4
,  кварцем  α-SiO
2
,  в  небольших  количествах  присутствуют  монтмориллонит 
Na
0,3
(Al,Mg)
2
Si
4
O
10
(OH)
2
·xH
2
O,  клинохлор (Mg,Fe)
5
Al(Si
3
Al)O
10
(OH)
8
  и  гетит FeO(OH). Редкие 
земли    в  коре  выветривания  находятся  в  глинистых  минералах  (каолинит,  галлуазит,  гетит)  в 
сорбированном  ассоциированном  состоянии,  вероятно,  в  узлах  и  междоузлиях  их  структурных 
решеток  в  виде  отдельных  ионов  и  небольших  агрегатов,  которые  высвобождаются  в  процессе 
выветривания  породообразующих  минералов.  Помимо  этого,  РЗМ  присутствуют  в  составе 
собственно  редкоземельных  минералов:  черчит,  иттриевый  и  неодимовый  бастнезит, 
иттрорабдофанит, иттриевый и неодимовый паризит [2,3].  
Вследствие  очень  тонкого  прорастания  и  аккумуляции  редкоземельных  металлов  на  пустой 
породе  традиционные  способы  обогащения  являлись  малоэффективными [4,5]. Имеются 
исследования [6], где  при  переработке  руды  месторождения  Кундыбай,  использовали 
нестандартные  приемы,  которые  заключались  в  сочетании  гидрометаллургических  способов  с 
традиционными  технологиями  обогащения.  В  работах [7,8] рассматривается  возможность 
гидрометаллургической  переработки  руды  с  извлечением  РЗМ  без  разрушения  структуры 
минералов-носителей. Весьма сложный и неоднородный состав руд, где с глинистыми минералами 
может  быть  связано  от 13 до 90,3 % от  валового  содержания [3], предполагает  использование 
способов,  приемлемых  для  всех  имеющихся  форм  нахождения  РЗМ.  Эффективная  переработка 
сырья  с  низким  содержанием  ценного  компонента  металлургическими  способами    предполагает 
комплексное его использование.  
Руда  месторождения  Кундыбай  содержит ~60% SiO
2
  и  может  служить  также  источником 
получения осажденного диоксида кремния, который является одним из востребованных продуктов в 
различных  отраслях  промышленности [9-15]. В  связи  с  этим  представляло  интерес  изучить 
разложение руды металлургическими способами с извлечением из нее ценных компонентов.  
Объект, цели и задачи исследований. Объектом исследований являлась руда месторождения 
Кундыбай  следующего  состава,  мас. %: 59,06 SiO
2
, 19,14 Al
2
O
3
, 6,21 Fe
2
O
3
, 0,68 TiO
2
; 1,55 K
2
O; 
1,26 MgO; 0,54 СаО и др. Сумма редкоземельных элементов (∑РЗЭ) составляет 438,0 г/т.  
Задачами исследования являлось определение оптимальных условий вскрытия руды способом 
сульфатизации  с  целью  извлечения  в  раствор  РЗМ  и  получение  кремнийсодержащего  кека, 
который в дальнейшем можно перерабатывать на «белую сажу».  
Методика  проведения  экспериментов.  Эксперименты  по  сульфатизации  проводили  в 
муфельной печи марки «SNOL 7,2/1300» при заданных температуре и времени выдержки.  
Опыты по выщелачиванию осуществляли в термостатированной ячейке емкостью 0,2 дм
3
 при 
перемешивании  механической  мешалкой «OSTbasic» со  скоростью  вращения – 500 об/мин. 
Постоянство температуры поддерживали с помощью термостата LT-100. 
При  определении  оптимальных  условий  сульфатизации  руды  водное  выщелачивание 
сульфатных  спеков  проводили  при  поддержании  следующих  условий:  температура – 60 °С, 
соотношение Т:Ж = 1: 6, продолжительность –4 ч.  
Полученные  спеки,  фильтраты  и  кеки  анализировали  на  содержание  ∑РЗМ,  алюминия  и 
железа. 
Методы  анализа.  Количественное  содержание  элементов  и  фазовый  состав  спека  и  кека 
определяли химическим и рентгенофазовым методами анализа. 
Для 
химического 
анализа 
состава 
проб 
использовали 
атомно-абсорбционный 
спектрофотометр 180-50 фирмы «Hitachi», оптической  эмиссионной  спектрометрии (Optima 2000 
DV с индукционно-связанной плазмой фирмы «PerkinElmerSCIEX»), гравиметрический, пламенно-
фотометрический, фотометрический и титриметрический методы анализа

ISSN 2224–5227                                                                                                                               
№ 3. 2016  
 
 
95 
Рентгенофазовый  анализ  производился  на  приборе D8 ADVANCE (Bruker AXS GmbH) с 
кобальтовым  анодом,  излучение 
а-Cu.  Расшифровку  дифрактограмм  и  расчет  межплоскостных 
расстояний проводили с помощью программного обеспечения EVA, расшифровка проб и поиск фаз 
– по программе «Search/match» с использованием базы данных карточек ASTM [16]. 
Результаты  и  их  обсуждение.  Ранее  проведенные  исследования [17-19] по  определению 
способа  вскрытия  высококремнистой  руды  месторождения  Кундыбай  показали,  что  наиболее 
эффективным  является  процесс  сульфатизации  с  использованием  в  качестве  вскрывающего 
реагента серной кислоты.  
Определение  оптимальных  условий  процесса  сульфатизации  руды.  Изучено  влияние 
соотношения  Т:Ж,  температуры,  концентрации  серной  кислоты  и  продолжительности  процесса. 
Эксперименты проводили при соблюдении следующих постоянных условий: температура – 200 ºС; 
концентрация  H
2
SO
4
 – 18,62 моль/дм
3
;  продолжительность – 2 ч;  соотношение  Т:Ж – 1:0,36. 
Результаты экспериментов представлены в таблице 1. 
Влияние соотношения Т:Ж изучалось при следующих варьируемых значениях – 1:0,36; 1:0,46; 
1:0,58; 1:0,68; 1:0,76; 1:0,86.  
Целесообразно  на  достаточном  уровне  перевести  в  раствор  алюминий,  так  как  присутствие 
его  в  кремнийсодержащем  кеке  в  форме  легко  разлагаемых  соединений  может  привести  при 
дальнейшей его переработке на осажденный диоксид кремния к снижению показателей процесса.  
 
Таблица 1 – Влияние условий сульфатизации руды на извлечение РЗМ, алюминия и железа 
 
Изучаемые 
параметры 
сульфатизации 
Концентрация  в  растворе  после  водного 
выщелачивания 
Извлечение 
в 
раствор 
при 
выщелачивании , % 
∑РЗМ, мг/дм
3
 Al
2
O
3
, г/дм
3
 Fe
2
O
3
, г/дм
3
  ∑РЗМ Al
2
O

Fe
2
O
3
 
Соотношение Т:Ж 
Влияние соотношения Т:Ж  
1:0,36 41,50 
12,93 
3,24 
87,05 
62,40 
62,26 
1:0,46 41,55 
15,60 
3,98 
87,10 
75,90 
64,26 
1:0,58 41,65 
16,00 
4,21 
87,14 
78,55 
74,07 
1:0,68 41,71 
16,20 
4,25 
87,20 
79,00 
74,86 
1:0,76  
 
41,83 
16,30 
4,31 
87,29 
79,99 
75,67 
1:0,86 42,00 
16,36 
4,56 
87,40 
80,28 
77,68 
Температура, °С
 
 
Влияние температуры сульфатизации  
100 37,62 
2,22 
3,59 
82,80 
12,71 
63,00 
200 41,50 
12,93 
3,24 
87,05 
62,40 
62,26 
300 41,25 
13,40 
2,70 
87,02 
64,90 
48,20 
400 38,85 
14,00 
1,38 
84,25 
66,35 
26,20 
500 36,62 
14,70 
0,52 
81,27 
69,10 
11,91 
600 36,50 
15,05 
0,45 
81,21 
75,20 
10,60 
700 33,83 
8,22 
0,06 
78,78 
39,39 
1,31 
Концентрация 
H
2
SO
4
, моль/дм
3
 
Влияние концентрации серной кислоты 
3 24,43 
1,12 
0,61 
65,61 
5,26 
8,50 
6 28,00 
3,38 
1,40 
71,12 
 
15,62 
19,88 
9 40,94 
8,82 
1,55 
85,89 
40,28 
 
23,10 
12 41,02 
10,16 
1,88 
86,07 
49,80 
37,73 
15 41,28 
11,66 
3,27 
86,79 
57,71 
63,40 
18,62 41,50 
12,93 
3,24 
87,05 
62,40 
62,26 
Время, часы 
Влияние продолжительности сульфатизации 
0,5 36,84 
2,83 
2,09 
81,90 
14,85 
39,96 
1 37,27 
9,69 
2,13 
82,69 
42,56 
41,54 
1,5 39,76 
10,57 
3,08 
85,09 
47,93 
59,25 
2 41,50 
12,93 
3,24 
87,05 
62,40 
62,26 
2,5 41,59 
13,79 
3,68 
87,12 
65,00 
65,81 
 
Как показано в таблице 1, увеличение соотношения Т:Ж не оказывало существенного влияния 
на  концентрацию  ∑РЗМ . Концентрации  алюминия  и  железа  при  увеличении  Т:Ж  до 1:0,58 
немного возрастали и далее практически не изменялись. Извлечение ∑РЗМ в раствор уже достигло 
максимальных значений при соотношении Т:Ж = 1:0,36, что соответствует ~79 % от стехиометрии 
реакций  взаимодействия  серной  кислоты  с  основными  составляющими  руды.  Извлечение 

Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
96  
алюминия  и  железа  с  увеличением  Т:Ж  возрастало.  Наиболее  оптимальным  соотношением  Т:Ж 
являлось 1:0,36, при котором уже достигнуто извлечение ∑РЗМ 87 %.  
Влияние  температуры  сульфатизации  изучалось  при  поддержании  следующих  значений 
температур – 100; 200; 300; 400; 500; 600; 700 ºС.  
C  повышением  температуры  сульфатизации  концентрация  и  извлечение  железа  в  раствор 
значительно  понижались,  что  возможно  объясняется  частичной  потерей  серной  кислоты  при 
температурах  выше 200 °С,  максимальное  количество  которой  к  тому  же  не  превышает 79 % от 
стехиометрического  количества  и,  как  следствие,  не  происходит  в  полной  мере  образования 
водорастворимого  сульфата  железа.  К  тому  же,  при  температурах  выше 500 °С  образующийся 
сульфат  железа  разлагается  с  образованием  его  оксида  и  серного  ангидрида.  Полученный  при 
температуре 500 °С спек подтверждает отсутствие в нем фазы сульфата железа (рисунок 1), так как 
железо присутствует в форме гематита Fe
2
O
3

Cульфатный  спек  состоит,  мас.%  из:  биотита  H
4
K
2
Mg
6
Al
2
Si
6
О
24 
– 33,4, миллосевичитa 
Al
2
(SO
4
)

– 21,9, кварца α-SiO

– 13,5, каолинита Al
2
(Si
2
O
5
)(OH)
4
 – 9,1, гидроалюмосиликата калия 
K
10,9
Al
11,1
O
72
Si
24,9
·25H
2
O – 5,9, диоксида  кремния SiO
2
 – 5,5, алунита KAl
3
(SO
4
)
2
(OH)
6
 – 4,1, 
сульфата  алюминия-калия KAl(SO
4
)
2
 – 3,1, гематита Fe
2
O
3
 – 1,7, альбита Na(AlSi
3
O
8
) – 0,9 и 
хромистого мусковита K(Al,Cr)
2
(AlSi
3
)O
10
(OH,F)

– 0,8.  
  
2 Theta-scale 
– биотит;       – миллосевичит;      – кварц;       – каолинит; 
– гидроалюмосиликат калия;     – диоксид кремния;    – алунит;   – сульфат алюминия-калия;     
 – гематит;     – альбит;     – хромистый мусковит 
 
Рисунок 1 – Дифрактограмма спека 
 
Концентрация  и  переход  алюминия  в  раствор  с  повышением  температуры  от 100 до 600 °С 
увеличивались, при этом, имея наибольший скачок в диапазоне температур 100-200°С. Как показал 
рентгенофазовый  анализ  спека,  соединения  алюминия  при  взаимодействии  с  серной  кислотой 
образуют  водорастворимый  сульфат  алюминия – миллосевичит,  который  разлагается  на  оксид 
алюминия  и  серный  ангидрид  лишь  при  температурах  770 °С  и  выше.  Возможно,  понижение 
извлечения  алюминия  при  температуре 700 °С  связано  с  частичным  разложением    сульфата 
алюминия  и  образованием  его  оксида.  Концентрация  и  извлечение  в  раствор  ∑РЗМ  при 
температуре  сульфатизации 200 °С  достигли  максимальных  значений,  а  с  дальнейшим 
увеличением  температуры  уменьшались.  Разложение  сульфатов  РЗМ  в  основном  начинается  от 
800 °С, за исключением эрбия и гадолиния, температуры разложения которых несколько ниже и 
составляют 400 и 555 °С,  соответственно.  Вероятно,  при  высоких  температурах  уже  начинается 
In
ten
s
ity
 
0
1000
2000
3000
4000
5000
5
10
20
30
40
50
60
70
80
9
d=
9.
9
2
3
7
d=
7.
9
8
5
2
d=
7.
1
5
6
8
d=
5.
8
6
7
4
d=
4.
9
6
5
7
d=
4.
4
6
0
1
d=4.2
518
d=
3.
5
7
7
5
d=3.51
69
d=3.3
400
d=3.31
01
d=3.
2034
d=2.9
311
d=2.6
823
d=2.56
46
d=2.4
567
d=2.2
805
d=2.23
54
d=2.
1267
d=1.98
74
d=1.81
76
d=
1.
6
7
2
0
d=1.54
13
d=1.
4529
d=1.4
186
d=
1.
3
7
4
5
d=
1.
2
8
7
8
d=1
.255
7
d=1.2
282
d=
1.
1
9
9
7
d=1.18
02
d=1.1
532
d=
1.
1
3
1
9

ISSN 2224–5227                                                                                                                               
№ 3. 2016  
 
 
97 
частичное  разложение  сульфатов  РЗМ,  в  особенности  указанных  элементов,  что  стало  одной  из 
причин  пониженного  извлечения  редких  земель.  Исходя  из  полученных  данных,  наиболее 
оптимальной температурой являлась 200°С.  
Влияние  концентрации  серной  кислоты  осуществляли  при  следующих  варьируемых 
значениях H
2
SO
4
 – 3; 6; 9; 12; 15; 18,62 моль/дм
3

С  повышением  концентрации  серной  кислоты  (таблица 1) концентрации  и  извлечение 
алюминия  и  железа  в  раствор  увеличивались.  С  увеличением  концентрации  серной  кислоты  при 
сульфатизации  с 3 до 9 моль/дм
3
  концентрация  и  извлечение  в  раствор  ∑РЗМ  возрастали  и  при 
дальнейшем  повышении  концентрации  кислоты  практически  оставались  на  достигнутом  уровне. 
Наиболее  оптимальной  концентрацией  серной  кислоты  являлась 9 моль/дм
3
,  при  которой 
концентрация  и  извлечение  ∑РЗМ  в  раствор  имели  почти  максимальные  значения,  извлечение 
алюминия также находилось на достаточном уровне.  
Влияние продолжительности процесса сульфатизации проводили при  следующих значениях 
выдержки – 0,5; 1; 1,5; 2; 2,5 ч. 
С  увеличением  времени  сульфатизации  концентрация  и  извлечение  ∑РЗМ,  алюминия  и 
железа  в  растворе  возрастали.  Наиболее  оптимальной  продолжительностью  процесса 
сульфатизации  являлось 2 ч,  при  этом  степень  извлечения  и  концентрация  ∑РЗМ  в  растворе 
достигли максимальных значений, алюминий также извлекался на достаточно хорошем уровне. 
Исходя  из  полученных  результатов  исследований,  оптимальными  параметрами  процесса 
сульфатизации руды месторождения Кундыбай являлись: соотношение Т:Ж = 1:0,36; температура 
– 200 °С; концентрация серной кислоты – 9 моль/дм
3
 и продолжительность процесса – 2 ч. 
Спек,  полученный  после  сульфатизации  при  оптимальных  условиях,  согласно  данным 
рентгенофазового  анализа  состоит,  мас.%  из:  глауконита  (К, Na)(Fe, Al, Mg)
2
(Si, Al)
4
О
10
(ОН)

 – 
31,5, кварца α-SiO
2
 – 20,3, каолинита Al
2
(Si
2
O
5
)(OH)
4
 – 7,4, мусковита KAl
2
(AlSi
3
)O
10
(OH,F)
2
 – 3,3. 
В  нем  присутствуют  сульфаты  железа  в  виде  соединений:  микасаит Fe
2
(SO
4
)
3
 – 5,8, бутлерит 
Fe(SO
4
)(ОН)(Н
2
О)
2
 – 3,1 и алюминия – миллосевичит Al
2
(SO
4
)
3
 – 3,8. 
Как показали результаты анализов, в спеке алюминий присутствует помимо мусковита, в виде 
частично разлагаемых серной кислотой фазы каолинита, также в виде водорастворимого сульфата 
алюминия – миллосевичита,  а  железо  содержится  в  форме  водорастворимого  сульфата – 
микасаита. Редкоземельные элементы в процессе сульфатизации, по всей видимости, переходят в 
форму растворимых сульфатов [20].  
С целью извлечения РЗМ в раствор на следующем этапе были проведены исследования 
условий водного выщелачивания сульфатных спеков. Эксперименты проводились со спеком 
следующего состава, мас. %: 15 Al
2
O
3
; 5,18 Fe
2
О
3
; 48,7 SiO
2
; 0,0359 ∑окс.РЗМ и др. 
Изучено  влияние  следующих  физико-химических  параметров  водного  выщелачивания  РЗМ-
содержащих  сульфатных  спеков:  соотношение  Т:Ж,  температура  и  продолжительность  процесса. 
Исследования проводились при поддержании следующих постоянных условий: соотношение Т:Ж–  
1:2,5;  температура 90 ºС  и  продолжительность  процесса – 4 ч.  Результаты  экспериментов 
представлены в таблице 2. 
Влияние соотношения Т:Ж изучалось при варьировании следующих значений Т:Ж– 1:1,5; 1:2; 
1:2,5; 1:3; 1:3,5 и 1:4.  
С  увеличением  соотношения  Т:Ж  концентрации  ∑РЗМ,  алюминия  и  железа  уменьшались. 
Извлечение  железа  в  раствор  уменьшалось,  что,  по  всей  видимости,  связано  с  увеличением 
степени  гидролиза  перешедшего  в  раствор  сульфата  железа,  который  обычно  имеет  место  при 
повышенных  температурах.  Снижение  извлечения  железа  в  раствор  с  увеличением  соотношения 
Ж:Т  возможно  объясняется  следующим.  В  результате  реакции  гидролиза (1) образуется  серная 
кислота: 
 
                                   Fe
2
(SO
4
)
3
 + 2H
2
O → 2FeSO
4
(OH)↓ + H
2
SO
4
                                        (1) 
 
Увеличение  соотношения  Ж:Т  сопровождается  увеличением  количества  воды  на 
выщелачивание  спека  и  снижением  концентрации  образующейся  серной  кислоты,  что,  в  свою 
очередь  сдвигает  равновесие  реакции (1) в  правую  сторону,  т.е.  в  сторону  увеличения  степени 

Доклады Национальной академии наук Республики Казахстан  
 
 
   
98  
гидролиза.  В  результате  гидролиза  часть  железа  выпадает  в  осадок  и  извлечение  его  в  раствор 
понижается.  
 
 
Таблица 2 – Влияние соотношения Т:Ж на извлечение в раствор ∑РЗМ, алюминия  
и железа при водном выщелачивании спека 
 
Изучаемый 
параметр 
выщелачивания 
Концентрация в растворе 
Извлечение в раствор, % 
∑РЗМ, мг/дм
3
 Al
2
O
3
, г/дм
3
 Fe
2
O
3
, г/дм
3
 
∑РЗМ Al
2
O
3
 Fe
2
O
3
Соотношение Т:Ж 
Влияние соотношения Т:Ж 
1:1,5 
128,10  32,30 10,40 80,03 31,82 28,03 
1:2 
112,00  28,55 9,95  81,05 32,51 26,32 
1:2,5 
99,00  25,67 9,41  83,86 33,85 24,79 
1:3 
74,10  23,40 8,30  83,87 34,02 22,19 
1:3,5 
64,50  21,20 7,20  83,89 34,50 19,85 
1:4 
58,30  19,40 6,19  83,92 34,92 18,02 
Температура, °С 
Влияние температуры выщелачивания  
25 
78,16  20,36 13,22 76,85 29,09 42,49 
40 79,63 
21,02 
11,90 
76,89 
 
30,05 
38,85 
60 
83,73  22,76 10,65 78,98 31,33 33,25 
80 90,20 
23,52 
9,88 
80,50 
 
32,78 
28,06 
90 
99,00  25,67 9,41  83,86 33,85 24,79 
Время, часы 
Влияние продолжительности выщелачивания 

77,51  22,03 10,55 76,50 31,04 32,73 

82,02  23,53 10,20 78,08 32,82 30,92 

89,95  24,62 9,91  80,15 33,31 28,55 

99,00  25,67 9,41  83,86 33,85 24,79 
 
Извлечения ∑РЗМ и алюминия в раствор возрастали, достигнув максимальных значений при 
соотношении  Т:Ж = 1:2,5, и  с  дальнейшим  увеличением  Т:Ж  держались  на  достигнутом  уровне. 
Исходя из полученных данных наиболее оптимальным соотношением выбрано Т:Ж = 1:2,5. 
Влияние  температуры  процесса  изучалось  при  поддержании  следующих  температур 
выщелачивания: 25, 40, 60, 80 и 90 ºС.  
С  увеличением  температуры  процесса  (таблица 2) концентрации  и  извлечение  в  раствор 
∑РЗМ  и  алюминия  возрастали.  Концентрация  и  переход  в  раствор  железа,  напротив,  с  ростом 
температуры  понижались,  что  аналогично  может  объясняться  увеличением  степени  гидролиза 
сульфата железа. Наиболее оптимальной выбрана температура выщелачивания 90 ºС. 
Влияние  продолжительности  процесса  исследовали  при  выдержке  следующих  значений 
длительности процесса – 1; 2; 3 и 4 ч.  
Как  видно  из  таблицы 2, концентрации  и  извлечение  в  раствор  ∑РЗМ  и  алюминия 
повышались  с  увеличением  продолжительности  выщелачивания  с  максимальными  показателями 
при времени 4 ч. Напротив, концентрация и переход в раствор железа уменьшались с увеличением 
времени  выдержки  при  высоких  температурах,  что  также  может  объясняться  увеличением 
длительности  процесса  гидролиза  сульфата  железа.  По  результатам  экспериментов,  наиболее 
оптимальным являлось время выщелачивания – 4 ч. 
Выбраны  следующие  оптимальные  параметры  водного  выщелачивания  сульфатного  спека: 
соотношение  Т:Ж = 1:2,5; температура 90 ºС;  продолжительность  процесса – 4 ч.  При  этом 
извлечение ∑РЗМ составляло ~84, железа ~25 и алюминия ~34 %.  
Кек, полученный при оптимальных условиях, имеет следующий состав, мас. %: 70,2 SiO
2
; 4,2 
Fe
2
O
3
; 12,3 Al
2
O
3
; 0,013 ∑окс. РЗМ и др.  
По результатам рентгенофазового анализа кек состоит из следующих фаз, мас. %: кварц α-SiO


51,4,  мусковит KAl
2
(AlSi
3
)O
10
(OH,F)
2
 – 41,7, алюмосиликат  натрия NaAl
3
Si
3
O
11
 – 4,5 и  альбита 
Na(AlSi
3
O
8
) – 0,9 (рисунок 2).  
Кремний  в  кеке  большей  частью  представлен  кварцем,  который  поддается  разложению 
щелочными растворами при высокой температуре под давлением выше атмосферного. Поэтому в 
дальнейшем  предполагается  проведение  автоклавного  выщелачивания  кеков  раствором 


Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   12   13   14   15   16   17   18   19   ...   30




©emirsaba.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет