Способ травления сырья ювелирного берилла методом избирательного химического травления

Способ травления сырья ювелирного берилла методом избирательного химического травления

Реферат

Изобретение относится к химии, обработке сырья смесями кислот, например, в области обогащения нерудных полезных ископаемых и может быть использовано при обогащении ювелирного сырья бериллов и изумрудов, добытого на месторождениях Урала, Россия.

В RU 2546945 описана переработка бериллийсодержащих рудных концентратов до гидроксида бериллия. Способ включает активацию смеси, сульфатизацию активированной смеси серной кислотой, выщелачивание сульфатизированной смеси, разделение пульпы выщелачивания на раствор сульфата бериллия и кек, осаждение гидроксида бериллия из раствора. При этом активацию смеси выполняют путем ее измельчения до получения рентгеноаморфного продукта с крупностью частиц менее 5 мкм. Активированную смесь сульфатизируют в течение 45 мин при температуре 100÷110°С с непрерывным механическим удалением продуктов реакции с поверхности частиц смеси растиранием и последующим проведением выдержки не менее 2 ч при температуре 280÷300°С. Техническим результатом является повышение извлечения бериллия в черновой гидроксид бериллия и исключение использования дорогостоящего реагента при активации концентратов.

Из RU 2547060 известен способ совместной переработки бериллиевых концентратов. Согласно изобретению берилловый концентрат активируют путем его измельчения до получения рентгеноаморфного продукта с крупностью частиц менее 5 мкм, а бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат активируют путем добавления в него фторсодержащих соединений в количестве, обеспечивающем содержание фтора 10÷25 мас.%. Затем активированный берилловый концентрат обрабатывают серной кислотой и полученную кислую пульпу добавляют в активированный бертрандит-фенакит-флюоритовый концентрат. Далее образовавшуюся реакционную массу сульфатизируют в течение 1,5÷2 ч при температуре 115÷125°С с непрерывным механическим удалением продуктов реакции с поверхности частиц активированных концентратов с последующей выдержкой при температуре 250÷300°С не менее 1 ч. Техническим результатом является повышение извлечения бериллия в черновой гидроксид бериллия за счет полноты осаждения.

Из WO 2006075118 известен способ получения материалов из твердых минералов, которые находят применение в широкой области. Способ включает следующие этапы: получение смеси, содержащей минеральную основу с добавлением воды, формирование пасты, добавление серной кислоты или соли серной кислоты, выбранной из сульфатов щелочных, щелочноземельных металлов, органических кислот и солей органических кислот, при этом получается композиция, содержащая кристаллические или аморфные минералы, или их комбинацию.

В RU 2561402 описано изобретение, относящееся к переработке бериллийсодержащих рудных концентратов с получением сульфата бериллия. Шихту приготавливают из расчета получения массового соотношения SiO₂/CaO в смеси концентратов, равного 2,25÷2,45, а добавку карбоната натрия назначают из расчета получения массового соотношения SiO₂/(CaO+Na2O) в шихте, равного 1,45÷1,65. Шихта из бертрандит-фенакит-флюоритового бериллового концентратов и карбоната натрия расширяет сырьевую базу в гидрометаллургии бериллия и обеспечивает высокую степень извлечения бериллия при переработке.

В RU 2075559 описывается изобретение, относящееся к способу получения окрашенных кристаллов берилла для использования в ювелирной промышленности. Поставленная цель достигается таким образом, что для получения окрашенных кристаллов берилла используют шихту состава, мас.%: фторид магния, кальция 52,5-65,0, фторид алюминия 3,0-10,0, оксиды металла - хромофора 0,5-2,0, берилл - остальное, которую расплавляют, выдерживают при 1220-1250°C в течение 12-24 ч, создают прямой температурный перепад между зоной растворения берилла при 1170-1250°C и зоной роста кристаллов со скоростью 1,0-3,0°C/сутки до температуры 950-1000°C.

Наиболее близким аналогом, принятым за прототип, можно считать способ, описанный в Beryllium and Beryllium Alloys, Approved for addition to the ASM Handbook by the ASM International Handbook Committee, Edited by Edgar E. Vidal, Brush Wellman, Inc. et al., и названный как «Degussa Extraction of Beryllium from Beryl», в котором описан способ химического извлечения берилла, основанный на последовательных стадиях, среди прочих, которые содержат стадии промывки водой, добавления серной кислоты, пероксида водорода и карбоната кальция, а также другие стадии.

Недостатком данного способа можно считать производство с высокой энергоемкостью, что обусловлено использованием большого количества стадий, что создает дополнительные трудности в получении кристаллов берилла.

Технической задачей настоящего изобретения является разработка способа избирательного химического травления сырья ювелирного берилла, обеспечивающего меньшее количество стадий обработки и, соответственно, меньшие энергозатраты.

Также результатом является извлечение кристаллов без механических повреждений. Известные способы обогащения кристаллов сырья берилла - промывкой и грохочением, дезинтегрирующие крупные куски горной породы, приводят к утрате ювелирных качеств получаемым материалом - к образованию трещин, сколов и прочих пороков в кристаллосырье, а также, вследствие этого, к значительному уменьшению выхода высококондиционного ювелирного берилла. Поэтапное избирательное химическое воздействие позволяет избежать порчи исходного ювелирного материала.

Способ обогащения включает в себя поэтапное воздействие химических травителей на предварительно отобранное кристаллосырье берилла, содержащее блоки ювелирного качества, с последующим удалением продуктов травления. Существенным моментом изобретения является учет минеральных ассоциатов природных бериллов.

Реализация технического результата достигается тем, что разработан способ травления сырья ювелирного берилла методом избирательного химического травления, включающий минералогическое исследование образца, его отмывку в проточной воде с использованием моющих средств с последующей сушкой при температуре 38-42°С в течение не менее 30 мин, после чего высушенный образец помещают в раствор перекиси водорода на 47-49 ч, извлекают его из раствора и промывают проточной водой с повторной сушкой, затем погружают на 47-49 ч в раствор смеси кислот - серной с концентрацией 92-94% и азотной с концентрацией 97,5% в их массовом соотношении 1:1, а после травления извлекают из раствора и промывают проточной водой с механическим удалением остаточных продуктов реакции, и высушивают.

Моющие средства, использующиеся в процессе травления, могут быть выбраны из кальцинированной соды и трилона-Б.

В случае заметного пассивирования поверхности добавляют смеси концентрированных кислот: для серной - 92-94%, для азотной 97.5% в массовом соотношении 1:1 кислоты.

Примеры.

Схема А. Подходит для образцов, не содержащих плагиоклаз. По этапам:

1. Минералогическое исследование образца.

2. Предварительная отмывка образцов в проточной воде с использованием моющих средств и инструментов.

3. Сушка при температуре 40°С, 30 мин.

4. Погружение в раствор перекиси водорода на 2 суток.

5. Извлечение из раствора, промывка проточной водой, сушка (см. п. 2).

6. Погружение в раствор смеси серной и азотной кислот на 2 суток.

7. Извлечение из раствора, промывка проточной водой с механическим удалением остаточных продуктов реакции.

8. Сушка.

9. Осмотр образца, в случае неудовлетворительного результата - повтор всех стадий с 4 этапа.

Пример 1.

Для проведения контрольных экспериментов по избирательному травлению и опробованию предложенной схемы А был отобран образец, при визуальной диагностике, содержащий флогопит и берилл. Берилл представляет собой сросток крупных, призматического облика, кристаллов удлиненной формы. Площадь выхода берилла составляет порядка 15-20% от поверхности штуфа. Флогопит практически полностью покрывает выделения берилла, образуя основную массу образца. Каких-либо других минералов в заметном количестве не обнаружено. В соответствии с этапами обработки схемы образец был промыт кальцинированной содой и высушен при температуре 40°С, 30 мин, и помещен сначала в раствор перекиси водорода (2 суток), а после промывки в раствор смеси кислот - серной с концентрацией 92-94% и азотной с концентрацией 97,5%, где подвергался травлению в течение 48 ч (в других примерах 47 или 49 ч). После извлечения из кислот был промыт проточной водой и мойкой высокого давления. После чего образец высушен. Площадь выхода берилла в штуфе увеличилась до 35-40%, тогда как площадь, занимаемая флогопитом, уменьшилась на 20-25%. Налицо существенное избирательное травление флогопита. Берилл хорошо обнажился, на нем не отмечаются какие-либо следы воздействия. Поверхность граней берилла глянцевая - полуглянцевая.

Пример 2.

Выполнен согласно примеру 1, с использованием моющего средства - трилона-Б, при температуре сушки 38°С в течение не менее 30 мин, после чего высушенный образец добавляли в раствор перекиси водорода на 47 ч, а травление кислотами проводили в течение 47 ч.

Пример 3.

Выполнен согласно примеру 1, с использованием моющего средства - трилона-Б, при температуре сушки 42°С в течение не менее 30 мин, после чего высушенный образец добавляли в раствор перекиси водорода на 49 ч, а травление кислотами проводили в течение 49 ч.

Пример 4.

Выполнен согласно примеру 1, с использованием моющего средства - кальцинированной соды, при температуре сушки 42°С в течение не менее 30 мин, после чего высушенный образец добавляли в раствор перекиси водорода на 49 ч, а травление кислотами проводили в течение 49 ч.

1. Способ травления сырья ювелирного берилла методом избирательного химического травления, включающий минералогическое исследование образца, его отмывку в проточной воде с использованием моющих средств с последующей сушкой при температуре 38-42°С в течение не менее 30 мин, после чего высушенный образец помещают в раствор перекиси водорода на 47-49 ч, извлекают его из раствора и промывают проточной водой с повторной сушкой, затем погружают на 47-49 ч в раствор смеси кислот: серной с концентрацией 92-94% и азотной с концентрацией 97,5% в их массовом соотношении 1:1, а после травления извлекают из раствора и промывают проточной водой с механическим удалением остаточных продуктов реакции, и высушивают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве моющего средства используют кальцинированную соду или трилон-Б.