РАЗРАБОТКА СПОСОБА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ОБЕСКРЕМНИВАНИЯ ПОЛИМЕТАЛЛИЧЕСКОГО ШЛАКА РАСТВОРОМ NH4HF2
Аннотация
В работе рассмотрен способ удаления диоксида кремния из полиметаллических шлаков Нерчинских сереброплавильных заводов, действовавших с 17 до 19 века. Основные компоненты представлены как в кислородсодержащей форме (железо, кремний и др.), так и в форме сульфидов (свинец, цинк). По результатам работы установлено, что в ходе процесса кремний переходит в раствор в виде гексафторосиликата аммония. Железо, алюминий и ряд других компонентов реагируют с NH4HF2, но остаются в твердой фазе из-за своей низкой растворимости в получаемой системе. После удаления кремния твердый остаток был подвергнут пирогидролизу с получением продукта, который может быть подвергнут магнитной сепарации с получением концентрата железа и концентрата цветных металлов, которые в дальнейшем могут быть направлены на извлечение цинка, свинца, серебра и т.д. Фтор выводится из процесса с продуктом пирогидролиза в виде фторида кальция. Продуктивный раствор используют для осаждения гидратированного диоксида кремния гидроксидом аммония. Последующая дегидратация данного осадка приводит к получению SiO2. Итоговый раствор фторида аммония является сырьем для получения гидродифторида аммония путем выпаривания воды. В процессе упаривания раствора фторида аммония происходит отщепление молекулы аммиака с образованием гидродифторида аммония. Весь процесс обескремнивания показан на технологической схеме. Основные этапы метода требуют типового оборудования, что позволяет говорить о применимости метода в промышленности как для минерального, так и различного техногенного сырья с высоким содержанием диоксида кремния или силикатов различного состава.
Для цитирования:
Смороков А.А., Кантаев А.С., Брянкин Д.В., Миклашевич А.А. Разработка способа низкотемпературного обескремнивания полиметаллического шлака раствором NH4HF2. Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2022. Т. 65. Вып. 8. С. 70-76. DOI: 10.6060/ivkkt.20226508.6608.
Литература
State report «On the state and use of mineral resources of the Russian Federation in 2020». Ed. by E.I. Petrov, D.D. Tetenkin. M.: VIMS. 2021. 572 p. (in Russian).
Toporkova Y.I, Bludova D., Mamyachenkov S.V., Anisimova O.S. A review of processing methods for electric arc furnace dust // Metallurgiya Materialoved. 2021. V. 25. N 5. P. 643-680 (in Russian). DOI: 10.21285/1814-3520-2021-5-643-680.
Mukherjee A., Awasthi A. Fluorination of Thorium Oxide by Ammonium Bifluoride and Its Reduction to Metal. In: Thorium – Energy for the Future. Ed. by A. Nayak, B. Sehgal. Singapore: Springer. 2019. DOI: 10.1007/978-981-13-2658-5_16.
Claux B., Benes O., Capelli E., Soucek P., Meier R. On the fluorination of plutonium dioxide by ammonium hydrogen fluoride. J. Fluor. Chem. 2016. V. 183. P. 10–13. DOI: 10.1016/j.jfluchem.2015.12.009.
Kabangu M.J., Crouse P.L. Separation of niobium and tantalum from Mozambican tantalite by ammonium bifluoride digestion and octanol solvent extraction. Hydrometallurgy. 2012. V. 129–130. P. 151–155. DOI: 10.1016/j.hydromet.2012.06.008.
Li G.-H., Rao M.-J., Li Q., Peng Z.-W., Jiang T. Extraction of cobalt from laterite ores by citric acid in presence of ammonium bifluoride. Trans. Nonferrous Metals Soc. China. 2010. V. 20. N 8. P. 1517–1520. DOI: 10.1016/S1003-6326(09)60331-9.
Smorokov A.A., Kantaev A.S., Borisov V.A. Research of titanomagnetite concentrate decomposition by means of ammonium fluoride and ammonium hydrogen fluoride. AIP Conf. Proc. 2019. V. 2143. Art. 020022. DOI: 10.1063/1.5122921.
Sachkov V.I., Nefedov R.A., Orlov V.V., Medvedev R.O., Sachkova A.S. Hydrometallurgical processing tech-nology of titanomagnetite ores. Minerals. 2018. V. 8. N 1. Art. 2. DOI: 10.3390/min8010002.
Kemp D., Cilliers A.C. Fluorination of rare earth, thorium, and uranium oxides and phosphates from monazite: a theoretical approach. Adv. Mater. Res. 2014. V. 1019. P. 439–445. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.1019.439.
du Plessis W., Pienaar A.D., Postma C.J., Crouse P.L. Effect of the value of x in NH4F·xHF on the digestion of plasma-dissociated zircon. Int. J. Miner. Process. 2016. V. 147. P. 43–47. DOI: 10.1016/j.minpro.2016.01.002.
Nel J.T., du Plessis W., Nhlabathi T. Reaction kinetics of the microwave enhanced digestion of zircon with ammonium acid fluoride. J. Fluor. Chem. 2011. V. 132. N 4. P. 258–262. DOI: 10.1016/j.jfluchem.2011.01.012.
Nhlabathi T.N., Nel J.T., Puts G.J., Crouse P.L. Micro-wave digestion of zircon with ammonium acid fluoride: derivation of kinetic parameters from non-isothermal reaction data. Int. J. Miner. Process. 2012. V. 114–117. P. 35–39. DOI: 10.1016/j.minpro.2012.09.002.
Laptash N., Maslennikova I. Hydrofluoride decomposition of natural materials including zirconium-containing minerals. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng. 2016. V. 112. Art. 012024. DOI: 10.1088/1757-899X/112/1/012024.
Sharafeef S.M., Vereshchagin V.I. Phase formation processes at low-temperature fluorination of zirconium silicate. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2021. V. 64. N 4. P. 67-72 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20216404.6336
Andreev A.A., D’yachenko A.N., Kraidenko R.I. Fluoro-ammonium method of ilmenite processing. Khim. Prom-t’ Segodnya. 2007. N 9. P. 13–17 (in Russian).
Andreev A.A., D’yachenko A.N., Kraidenko R.I. Halo-genammonium separation of a mineral oxide mixture into individual components. Khim. Prom-t’ Segodnya. 2007. N 3. P. 6–11 (in Russian).
Resentera A.C., Rosales G.D., Esquivel M.R., Rodriguez M.H. Thermal and structural analysis of the reaction path-ways of α-spodumene with NH4HF2. Thermochim. Acta. 2020. V. 689. P. 178609. DOI: 10.1016/j.tca.2020.178609.
Hubley N., Brown J.W.N., Guthrie J., Robertson J.D., Brockman J.D. Development of ammonium bifluoride fu-sion method for rapid dissolution of trinitite samples and analysis by ICP-MS. J. Radioanal. Nucl. Chem. 2016. V. 307. P. 1777–1780. DOI: 10.1007/s10967-015-4371-3.
Hubley N.T., Brockman J.D., Robertson J.D. Evaluation of ammonium bifluoride fusion for rapid dissolution in post-detonation nuclear forensic analysis. Radiochim. Acta. 2017. V. 105. N 8. P. 629 – 635. DOI: 10.1515/ract-2016-2735.
Dmitriev A.N., Smorokov A.A., Kantaev A.S., Nikitin D.S., Vit’kina G.Yu. Fluorammonium method of titanium slag processing. Izv. Vuzov. Chern. Metallurgiya. 2021. V. 64. N 3. P. 178-183 (in Russian). DOI: 10.17073/0368-0797-2021-3-178-183.
Smorokov A.A., Kantaev A.S., Bryankin D.V., Mi-klashevich A.A. Development of a low-temperature desili-conization method for the leucoxene concentrate of the Yarega deposit with a solution of ammonium hydrogen fluoride. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2022. V. 65. N 2. P. 127-133 (in Russian). DOI: 10.6060/ivkkt.20226502.6551.
Weng Y., Zhang Y., Liang G., Zhao X. Fabrication and properties of amorphous silica particles by fluorination of zircon using ammonium bifluoride. J. Fluor. Chem. 2020. V. 232. P. 1–10. DOI: 10.1016/j.jfluchem.2020.109467.
