химический каталог




Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия

Автор В.E.Плющев, Б.Д.Степин

держание хлорида натрия и механических примесей, присутствие в значительно большем Количестве хлорида калия (ср. с данным на стр. 302) значительно упрощают технологический процесс их химической переработки на магниевое, а затем и рубидиевое сырье.

Ниже приведены данные типового анализа природного Соликамского карналлита *:

Минералогический состав ........ Карналлит Галнт Ангидрит

Химический состав . . КС1 MgCI2 Н20 NaCl CaS04

Содержание соединений, вес. %..... 20.2 25,8 29,2 22,2 0,6

Минералогический состав ........Полевые Кальцит Магнезит Влага Сильвин

шпаты

Химический состав . . — СаСОз MgC03 Н20 КС1 Содержание соединений, вес. %..... 1,1 0,1 0,1 0,3 0,3

* Содержание хлорида рубидия в природном карналлите колеблется от 0003 до 0,012 вес.% [266, 267], а содержание брома —от 0,16 до 0,20 вес.% [267].

20*

307

Более целесообразным становится извлечение рубидия не из искусственного карналлита, а из отработанного электролита — остатка солей после электролитического выделения магния из

Карналлитовап порода

Просеивание

- Сильвинит

м.Р.

н,о

/- е растворение

I

Остаток

2-е растворение

Naci

Отстаивание (100-115 "С)

% Раствор

Шлам

М.Р.

Кристаллизация

Фильтробание

Фильтрование

Извлечение

Jf 1-й И. К.

}

KCI

(удобрение)

м.р,

Обезвоживание

I

CI,

н2о

Раслла Вление

/,5%CaF2(NaF)

Электролиз

-«-мд

Отработанный

Шлам (отвал) '

Растворение и фильтрование

\ м.Р.

электролит K4[Fe(CN)e];FeCI3;HCT

- Удобрение

Раствор Осаждение и отстаивание берлинской лазури

М.Р. Пульпа \ —

Упаривание Центрифугирование

H2Q(HCI;FeCl3)

¦ КС] (удобрение) t Ф.О.

Высушивание и прокаливание

М.Р. Н,0

Отходы — ~1 Г" Высушивание и прокаливание Ф.О. Фильтрование

*

Растворение и М.Р. _ Упаривание

фильтрование

Растворение и филь тровоние

мд(он)2;

h*Fe(OH)3

(отход)

Упаривание и осаждение

Са,

,[Fe(CN)e]

H20;HCT I

Ca(OH)2;Fe(OH)3

Рис 30. Технологическая схема комплексной переработки Соликамских карналлитов (СССР).

(М. Р.-маточный раствор; И. К.- искусственный карналлит; Ф. О. - ферроцианидный осадок.)

безводного искусственного карналлита. В отработанном электролите практически сосредоточен весь рубидий, концентрация которого почти в три раза больше, чем в исходном карналлите, и до-

308

стигает в среднем 0,03—0,04 вес.% [268]. Тем самым извлечение рубидия становится неотъемлемой частью комплексной переработки карналлита [266, 267, 269—276].

Вследствие того что шламовый хлорид калия (удобрение), металлический магний и отработанный электролит окупают стоимость природного сырья и его предварительную обработку, соли рубидия должны иметь низкую себестоимость, определяемую только расходами по переработке отработанного магниевого электролита (рабочая сила, электроэнергия, вспомогательные реактивы, пар, амортизация и т. д.).

Известно много способов комплексной переработки Соликамских карналлитов [266—281]. Ниже рассматривается один из возможных вариантов подобной переработки, отличающийся не только меньшими производственными затратами, но и более высокой степенью концентрирования рубидия в отработанном электролите.

Следует отметить, что выбору наиболее рационального способа переработки карналлита в значительной степени способствовали обширные исследования равновесий в водных растворах хлоридов рубидия *, калия, натрия и магния при температурах от —20 до +167° С, выполненные Н. С. Курнаковым и его сотр, [262, 273—275, 280].

Метод комплексной переработки Соликамского карналлита состоит в следующем (рис. 30): исходный карналлит отсеивают** на сите с размером отверстий 7 мм от кусков более твердого сильвинита и подают в растворитель непрерывного типа, подо-

* Исследованы изотерма растворимости и твердые фазы системы RbCl — KCl — MgCl2 — Н20 при 100° С [262]

** Для получения хорошо фильтрующегося шлама природный карналлит не следует подвергать дроблению.

Концентрация KCl , моль/1000р^оль воды

Рис. 31. Изотермы растворимости и зависимость плотности растворов от концентрации КС1 в системе KCl-MgCl2—Н20 [273, 280]. (?, Е' и е, е' - эвтонические точки.)

309

греваемын глухим паром, сюда же направляют горячий раствор, содержащий 295—330 г/л MgCl2. Температуру растворителя поддерживают равной 100—115° С. Плотность полученного таким способом раствора, практически насыщенного карналлитом, КО и NaCl, в среднем равна при 100° С примерно 1,31 г/см3. На каждую 1 ? исходного карналлита требуется для разложения около 0,9 ? раствора пои коэффициенте разложения карналлита порядка 0,7—0,8.

Подобный способ обработки карналлитовой породы называется методом «горячего шламового разложения» или «способом растворения на конечный щелок» *. По сравнению с другими методами, в частности методом холодного разложения [277—279], метод горячего шламового разложения имеет ряд преимуществ, заключающихся в возможности получения богатого хлоридом магния и бедного хлоридом калия конечного раствора без затраты тепла на предварительное упаривание; в более высоком обогащении рубидием искусственного карналлита; в увеличении размеров частичек шлама (КО) почти в два раза и в более высокой (почти в полтора раза) скорости его осаждения [269—271].

Остаток от разложения карналлита содержит (вес.%):

КС1 · MgCl2 · 6Н20 . ~47 Глина, гипс...... 2

NaCl........ 34 Раствор........ 9

КС1........ 8

Этот остаток подвергают вторичному разложению при нагревании до 85—100° С раствором, полученным при фильтровании шлама, с концентрацией MgCl2 не менее 200 г/л (см. рис. 31). Пульпу из второго растворителя подают на сита для отделения твердой части, которую затем сбрасывают с сит в специальный солесборник [276].

Отбросы от вторичного разложения имеют следующий состав [270, 272] (вес.%):

NaCl........ 64-69 MgCl2...... . 3-4

КС1........12-22 Гипс, глина .... 1,5-2,5

Маточный оаствоо с этой операции, содержащий не менее 300 г/л MgCl2 (MgCl2 —27, КО — 7, NaCl —4, CaS04 — 6 вес.%), направляют на растворение .природного карналлита.

Количество отбросов (хлорид- натрия) от вторичного растворения карналлита огромно, и их направляют главным образом на закладку выработанных пространств карналлитовых рудников, Целесообразна также отгрузка отходов предприятиям содовой и хлорной промышленности для замены дорогостоящей баскунчак-ской соли; наконец, часть отходов может быть использована для выпуска пищевой соли.

* В технологии переработки карналлита раствор, остающийся после кристаллизации искусственного карналлита, принято называть «конечным щелоком».

810

Из 1-го растворителя шламовую пульпу направляют в подогреваемый до 100—115°С отстойник (см. рис. 30), откуда после осветления раствор декантируют в кристаллизатор. Кристаллизация проводится при непрерывном перемешивании и охлаждении водой до температуры 15—20°С*. Выделившийся мелкокристаллический искусственный карналлит отфильтровывают на отстойной центрифуге. Применение в этом случае вакуум-фильтров не рекомендуется, так как они часто забиваются находящимися в осветленном растворе глинистыми примесями.

К оставшемуся в отстойнике шламу добавляют холодную воду в количестве 14—20% от массы горячей сгущенной пульпы и после размешивания и охлаждения до 70° С пульпу подают на фильтр-пресс.

В отфильтрованном шламе, который в дальнейшем используется как калийное удобрение, после удаления воды содержится (вес.%):

КС1....... 78-79 NaCl...... 5-6

MgCl2......6—13 Нерастворимый

остаток * . . . 3

* Нерастворимый остаток содержит до 1,5 вес. % CaS04.

Присутствие в шламе MgCl2 объясняется неполнотой разложения карналлита. Таким образом из природного карналлита в шлам переходит в среднем КО — 57, CaS04— 26, механических примесей— 31 и NaCl — около 1 вес%.

Искусственный карналлит, направляемый на стадию электролитического получения магния, содержит (вес.%):

MgCl2 ......... 30-35 Сульфаты.......0,14

КС1..........18—27 Нерастворимые примеси 0,13

NaCl *........3-5 Н20 .......... 35-38

* Содержание NaCl иногда достигает 12 вес. И.

В искусственном карналлите концентрируется более 90% хлоридов рубидия и цезия.

Перед электролизом искусственный карналлит сначала подвергают трехстадийному обезвоживанию (в температурном интервале от 336—345° С до 400—420° С) во вращающихся барабанных печах, во время которого содержание воды понижается до 1,5— 1,8%, а количество MgO возрастает до 2,5—3,6%. Окончательное обезвоживание карналлита производится при 800° С [276].

Отработанный электролит, периодически удаляемый из электролизных ванн, и является рубидиевым сырьем. При получении

* Раствор перед кристаллизацией искусственного карналлита характеризуется температурой кипения около 124° С и птотиостью 1,329 г/см3. Плотность маточного раствора после охлаждения и отделения карналлита равна 1,269 г/см*.

311

каждой тонны металлического магния выводится из цикла 6—8 г отработанного электролита, содержащего (вес.%):

КО....... 76-80 CaF2* .... 1,0-1,5

NaCl......8-10 MgO..... 0,3-0,5

MgCl2......4-10

* CaF2 специально добавляется к обезвоженному искусственному карналлиту для улучшения некоторых параметров процесса электролитического выделения магния.

Отработанный электролит содержит также примеси сульфатов, железа, алюминия и некоторые другие. Количество хлорида рубидия в отработанном электролите составляет 0,03—0,04 [268], а иногда 0,06 вес.% [256].

Извлечение рубидия из отработанного электролита производят по методу, предложенному И. В. Тананаевым и его сотр. [268, 282—284] и использованному впоследствии другими исследователями для выделения цезия из радиоактивных отходов [285, 286] и из природного Соликамского карналлита [287]. Метод основан на способности осадков смешанных ферроцианидов железа (берлинская лазурь) и ферроцианидов никеля извлекать из растворов незначительн

страница 77
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100

Скачать книгу "Химия и технология соединений лития, рубидия и цезия" (3.51Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
трезвый водитель
купить картридж для принтера
шкафы многоячеечные аупить
матрасы 160х200 распродажа

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(24.09.2017)