способ переработки магнезитодоломитового сырья

Формула изобретения

Способ переработки магнезитодоломитового сырья, включающий измельчение сырья, классификацию и последующее выщелачивание магния кислотой, отличающийся тем, что из магнезитодоломитового сырья выделяют частицы крупностью 0,2-4,0 мм, выщелачивание ведут при температуре 15-20°С 10-50% водным раствором азотной кислоты при стехиометрическом составе кислота : доломит от 1,1:1 до 1,3:1 с растворением доломита, из полученного раствора, содержащего ионы магния и кальция, фильтрованием выделяют осадок магнезита, добавляют в раствор серную кислоту с осаждением кальция в виде гипса и получением азотной кислоты в результате реакции Са(NO ₃)₂+H₂SO₄+2H₂ O CaSO₄·2H₂O +2HNO₃, затем извлекают гипс фильтрованием, раствор продувают углекислым газом, получают осадок гидрокарбонатов магния, отделяют его фильтрованием, а полученный раствор азотной кислоты кондиционируют до требуемой концентрации и подают на выщелачивание.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к горно-перерабатывающей промышленности, а именно к технологии переработки магнезитодоломитового сырья, и может быть использовано при утилизации отходов добычи и обогащения магнезитовых руд Саткинского и др. месторождений с получением концентратов магнезита и гидрокарбонатов магния.

Известен способ извлечения магнезита MgCO₃ - сырья для производства магнийсодержащих продуктов (огнеупоры и др.) из магнезитодоломитовых отходов (МДО), основанный на использовании рентгенорадиометрической сепарации (РРС) горной массы, состоящей из кусков магнезита и доломита CaMg[CO]₂ с получением магнезитового концентрата и магнезитодоломитовых хвостов [1].

Недостатком известного способа переработки МДО является ограничение МДО по гранулометрическому составу, куски магнезита и доломита в которых должны быть больше 20 мм при использовании современных установок РРС для обогащения сырья. Перед РРС исходные МДО подвергаются грохочению на решете с отверстиями 20 мм: надрешетный продукт отправляется на РРС, подрешетный продукт, как хвосты - в отвал с потерями кусков магнезита размером меньше 20 мм и отчуждением значительных земельных ресурсов под хвостохранилище.

По технической сущности к изобретению наиболее близким является способ переработки руды, содержащей магний, включающий измельчение сырья, классификацию и выщелачивание магния соляной кислотой, упарку раствора, синтез синтетического карналлита, сгущение и отделение магнийсодержащего продукта - синтетического карналлита (KMgCl₂·6Н₂О) от маточного раствора [2].

Основными недостатками рассмотренного выше способа являются значительные затраты энергии на упарку раствора, использование для синтеза карналлита калийсодержащих веществ, являющихся ценным сырьем для производства удобрений и др. продуктов химической промышленности.

Технический результат, получаемый при использовании изобретения, заключается в повышении извлечения из магнезитодоломитового сырья магния в виде карбоната и гидрокарбонатов магния.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе переработки магнезитодоломитового сырья, включающем измельчение сырья, классификацию и последующее выщелачивание магния кислотой, из магнезитодоломитового сырья выделяют частицы крупностью 0,2-4,0 мм, выщелачивание ведут при температуре 15-20°С 10-50% водным раствором азотной кислоты при стехиометрическом составе кислота : доломит от 1,1:1,0 до 1,3:1,0 с растворением доломита, из полученного раствора, содержащего ионы магния и кальция, фильтрованием выделяют осадок магнезита, добавляют в раствор серную кислоту с осаждением кальция в виде гипса и получением азотной кислоты в результате реакции Са(NO₃)₂+H₂SO₄+2Н ₂О CaSO₄·2Н₂О +2HNO₃, затем извлекают гипс фильтрованием, раствор продувают углекислым газом, получают осадок гидрокарбонатов магния, отделяют его фильтрованием, а полученный раствор азотной кислоты кондиционируют до требуемой концентрации и подают на выщелачивание.

Выделение частиц крупностью 0,2-4,0 мм из магнезитодоломитового сырья для их выщелачивания позволяет реализовать эффект критической крупности частиц доломита (kkd), использование которого позволяет растворять доломит в азотной кислоте при Т меньше 20°С без затрат энергии на нагревание. Значения kkd, равные 0,2 и 4 мм при температурах Т₁ и Т₂ соответственно 15 и 20°С, установлены экспериментально. При других значениях kkd Т определяются интерполяцией, экстраполяцией и др. методами с уточнением полученных результатов экспериментами, так как ошибка в величине kkd приведет к снижению эффективности процесса извлечения магния из сырья за счет, например неполного растворения доломита с величиной частиц больше kkd.

Использование раствора кислоты с концентрацией меньше 10% замедляет процесс выщелачивания, при концентрации больше 50% выделяются экологически опасные летучие соединения азота. При массовой доле кислоты в растворе меньше 1,1 в соотношении кислота : доломит 1,1:1 есть вероятность неполного растворения доломита при расходе кислоты в реакциях с примесями, например с кальцитом, при содержании кислоты больше 1,3 в соотношении 1,3:1 увеличиваются затраты на приобретение кислоты.

Пример. Хвосты крупностью - 20 мм раздробили и классифицировали на сите с отверстиями 4 мм. Минусовой класс - 4 мм, соответствующий критерию kkd, выщелачивали в 20% растворе азотной кислоты с соотношением кислота : доломит 1,15:1 при Т=20°С. Доломит реагировал с кислотой бурно с выделением пузырьков углекислого газа. На магнезите пузырьки СО₂ отсутствовали. После растворения доломита из полученного раствора, содержащего ионы Са²⁺ и Mg²⁺ был выделен фильтрованием магнезит, в раствор добавили серную кислоту для селективного выделения кальция в виде гипса, получили азотную кислоту по (1) и обработали раствор углекислым газом. Осадок гидрокарбонатов магния выделили фильтрованием, раствор после кондиционирования его до требуемой концентрации азотной кислоты возвратили в начало процесса для выщелачивания сырья.

Осадок гипса может быть использован для изготовления алебастра, гипсокартона и в сельском хозяйстве для гипсования почвы, т.е. предложенный способ переработки магнезитодоломитового сырья характеризуется исключением отходов производства.

Источники информации

1. Шемякин В.С., Скопов С.В. Технология рентгенорадиометрического обогащения минерального сырья Урала. Научные основы, практика и перспективы развития информационных методов обогащения минерального и техногенного сырья: Материалы научно-технической конференции, проводимой в рамках IV Уральского горнопромышленного форума, 12-14 октября 2011 г., г.Екатеринбург / под ред. Е.Ф. Ципина. - Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2011. - С.25-36.

2. RU патент 2259320. МПК⁷ С22В 3/04, C01F 5/30. Способ переработки руды, содержащей магний / Фрейдлина Р.Г, Гулякин А.И., Сабуров Л.Н., Овчинникова Н.Б. Опубликовано 27.08.2005.