Регистрация / Вход
Прислать материал

14.582.21.0008

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.582.21.0008
Тематическое направление
Рациональное природопользование
Исполнитель проекта
Акционерное общество "Ведущий научно-исследовательский институт химической технологии"
Название доклада
Разработка инновационной технологии получения бериллийсодержащих концентратов и гидроксида бериллия из минерального и техногенного сырья
Докладчик
Ананьев Алексей Владиленович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
1) Разработка экологически безопасной технологии получения бериллиевого концентрата из минерального и техногенного сырья;
2) разработка экологически безопасной технологии получения гидроксида бериллия из бериллиевого концентрата.
3) Технико-экономическое обоснование организации производства бериллия в России
Актуальность и новизна исследования
Применение бериллия не имеет альтернативы в важнейших стратегических отраслях промышленности и наукоемких разработках по направлениям: атомная и термоядерная энергетика, авиакосмическая техника, телекоммуникация, компьютерная техника, сплавы и композиционные материалы для нужд электротехнической и нефтегазовой промышленности. В настоящее время в России нет производства бериллия. Потребность в нем удовлетворяется за счет переработки вторичного бериллия и поставок бериллиевой продукции из Республики Казахстан (УМЗ). Однако сырье, на котором работает УМЗ (стратегический резерв СССР), заканчивается. В Казахстане нет бериллиевых месторождений, рентабельных для разработки. В связи с договором о нераспространении ядерного оружия и контролем за передвижением бериллия со стороны МАГАТЭ, рассчитывать на поставки бериллия из США трудно. Поэтому, чтобы не остаться на обочине технологического прогресса, Российская Федерация, обладающая современными технологиями атомной и термоядерной энергетики, ракетно-космической техники, должна иметь собственное бериллиевое производство, начиная со стадии переработки руды. Предпосылками для этого является наличие в России достаточно мощной сырьевой базы.
Новизна проводимых исследований заключается в разработке современной, более эффективной и экологически безопасной технологии получения гидроксида бериллия взамен морально устаревшей сульфатной технологии. Предлагаемые решения по данной теме защищены двумя патентами РФ.
Описание исследования

Технология получения гидроксида бериллия включает два крупных раздела: обогащение руды с получением бериллиевого концентрата и переработку концентрата с получением гидроксида бериллия.

Для решения поставленных задач на данном этапе выполнения ПНИЭР в лабораторных условиях проведен комплекс исследований по разработке технологии обогащения руды Ермаковского месторождения с получением бериллиевого и флюоритового концентратов.

Для переработки руд Ермаковского месторождения, отличающегося высоким содержанием флюорита, принят метод флотационного обогащения, который включает следующие операции:

-измельчение руды до крупности 90% класса -0,074 мм;

-сульфидную флотацию;

-флюоритовую флотацию; с получением флюоритового концентрата;

-бериллиевую флотацию из хвостов флюоритовой флотации с получением бериллиевого концентрата.

Одновременно проводили эксперименты по технологии щелочного автоклавного вскрытия боксита (имитатора бериллиевого концентрата). Полученные после автоклавного вскрытия растворы алюмината натрия переработали методом электродиализа. При этом в анодной камере электролизера происходило разложение щелочи, после чего проводили гидролиз алюминатного раствора, а в катодной – регенерация NaOH из маточных растворов до требуемой для автоклавного вскрытия концентрации (450 г/л). В процессе исследований определяли основные технологические показатели: силу тока, выход щелочи по току, производительность процесса.

Методом гидролиза определяли границы существования устойчивых и пересыщенных растворов в системах Na2O.Al2O3.Н2О и ВеО.Al2O3.Н2О для достижения максимального извлечения бериллия в гидроксид и наибольшего эффекта очистки его от примесей.

Результаты исследования

1. Изучен минералогический и элементный анализ малообъемных проб минеральной руды Ермаковского месторождения и техногенных руд Ермаковского и Завитинского месторождений. Приоритетным для проведения исследований и испытаний являются руды Ермаковского месторождения, отличающиеся более высоким содержанием бериллия.

2. Разработана технология обогащения руды Ермаковского месторождения по флотационной схеме с последовательностью флотаций: сульфидная, флюоритовая, бериллиевая. Показана возможность получения бериллиевого концентрата высшего сорта с содержанием ВеО 10-12 % при извлечении бериллия из руды 84,5 % и флюоритового концентрата с содержанием CaF2 на уровне 92% при извлечении 64 %. Обогащение техногенной пробы руды по предложенной схеме обеспечивает получение бериллиевого концентрата с содержанием ВеО 5 %, CaF2 - 20 %. Технология утилизации отвалов Ермаковского месторождения создает предпосылки для организации более эффективного и экономически менее затратного производства. Инновационность разработанной технологии определяется тем, что впервые предложена технологическая схема обогащения сырья Ермаковского месторождения, включающая новые процессы сульфидной и флюоритовой флотации в сильнощелочной среде по достаточно простым реагентным режимам, применение комбинированного собирателя на базе эфиров фосфорной кислоты и жирнокислотных собирателей в циклах флюоритовой и бериллиевой флотации. Ведение всего технологического процесса в сильнощелочной среде, что исключает переход бериллия в жидкую фазу пульпы. Все это позволяет повысить селективность процесса флотации и упростить технологическую схему в целом. Процесс основан на применении доступных, экологически мало опасных реагентов.

3. В лабораторных условиях испытана технология щелочного автоклавного вскрытия боксита – имитатора бериллиевого концентрата в режиме, аналогичном вскрытию бериллиевого концентрата: температура 2600С, соотношение т:ж = 1:7,5, концентрация NaОН 480 – 500 г/дм3, каустический модуль 12. Извлечение алюминия в раствор составило 96 %. Технология щелочного автоклавного вскрытия концентрата защищена патентом РФ. Полученные растворы алюмината натрия переработаны по технологической цепочке, аналогичной технологии получения гидроксида бериллия.

4. Впервые в практике получения гидроксида бериллия в процессах нейтрализации и регенерации щелочи с положительными результатами испытан метод мембранного электродиализа. Определены основные технико-экономические показатели процесса. Испытанный процесс позволяет исключить операцию выпаривания разбавленных растворов, сократить энергозатраты, организовать замкнутый водооборот в системе производства гидроксида бериллия и значительно снизить сброс токсичных продуктов на хвостохранилище. Получен патент на способ получения гидроксида бериллия из бериллиевых концентратов с использованием метода электродиализа.

5. Выданы технические задания на проектирование укрупненных экспериментальных установок переработки руды Ермаковского месторождения с получением бериллиевых концентратов и переработки этих концентратов с получением гидроксида бериллия. Ведется проектирование экспериментальных установок.

Практическая значимость исследования
Замена действующей на всех предприятиях мира сульфатной технологии получения гидроксида бериллия на щелочную автоклавную технологию позволит:
- исключить высокотемпературную операцию плавления концентрата в рудно-термической печи и последующую сульфатизацию плава, вследствие чего значительно сокращаются энергопотребление, нагрузка на систему пылегазоочистки и вынос аэрозолей бериллия в атмосферу;
- вовлекать в переработку концентраты любой минерализации, независимо от содержания фтора;
- сократить номенклатуру используемых реагентов;
- ликвидировать операцию выпарки щелочных растворов;
- создать замкнутый технологический цикл по воде;
- использовать для изготовления промышленного оборудования доступные материалы (сталь 3, сталь Х18Н10Т или сталь 20 К), что значительно снизит производственные затраты;
- автоматизировать производство получения гидроксида бериллия за счет организации непрерывных процессов на операциях технологического цикла.

Необходимость развития наукоёмких областей промышленности и политическая обстановка в мире диктует необходимость организации собственного производства бериллия в России. При этом также будет решена проблема импортозамещения материалов для нужд оборонной и других отраслей промышленности.