Способ переработки титан-кремнийсодержащего сырья

Изобретение относится к способу переработки титан-кремнийсодержащего сырья и может быть использовано для обескремнивания минерального сырья, получения искусственного рутила, диоксида кремния, диоксида титана и модифицирования его поверхности. Способ включает фторирование исходного сырья фторсодержащей солью аммония с получением профторированной массы, содержащей смесь соединений кремния и титана. После фторирования проводят разделение смеси соединений кремния и титана и получение товарных продуктов на основе диоксидов титана и кремния. Фторирование исходного сырья ведут при температуре 110-195°С или без нагрева. Разделение смеси соединений кремния и титана ведут возгонкой кремнефторида аммония при температуре 305-450°С или водным выщелачиванием. Техническим результатом изобретения является снижение затрат переработки титан-кремнийсодержащего сырья и повышение качества продуктов.

 

Изобретение относится к переработке титан-кремнийсодержащего сырья, технологиям металлического титана и пигмента на основе его диоксида, и может быть использовано для обескремнивания минерального сырья и получения искусственного рутила. Изобретение может быть использовано для получения диоксидов кремния и титана высокой чистоты, для модифицирования поверхности диоксида титана.

Известен способ переработки лейкоксенового концентрата [патент РФ №2216517, С01G 23/047], содержащего 45-60% диоксида титана и оксида кремния 30-45%, с получением искусственного рутила, включающий обжиг концентрата при температуре 1450-1525°С, последующее охлаждение, измельчение и предварительную дешламацию. После чего продукт выщелачивают в автоклаве, фильтруют с повторной дешламацией твердой фазы. В результате данного способа в конечном продукте содержание диоксида кремния составляет 1,5-3,8 мас.%. Недостатки способа: энергоемкость, многостадийность, недостаточное обекремнивание сырья.

Известен способ [Патент РФ 2250926, С22В 34/12, "Способ переработки титанкремнийсодержащих концентратов"], согласно которому измельченный черновой лейкоксеновый концентрат классифицируют по классу 0,2 мм и подвергают мокрой магнитной сепарации для отделения железосодержащей фракции. Полученную немагнитную фракцию обезвоживают и осуществляют разделение титан- и кремнийсодержащих фракций постадийной флотацией, при этом флотацию на всех стадиях проводят в кислой среде смесью первичных и вторичных аминов. Недостатки способа: многостадийность переработки, использование большого числа реагентов не поддающихся регенерации, как следствие - высокая стоимость.

Известен способ переработки титан-кремнийсодержащих концентратов [патент РФ №2264478, С22В 34/12], выбранный в качестве прототипа, включающий фторирование при 195-205°С кварц-лейкоксенового концентрата (крупностью 0,1 мм) фторидом аммония при нагревании с отделением аммиачной воды, термообработку полученного продукта, разделение соединений кремния и титана возгонкой кремнефторида аммония при 295-305°С, получение диоксидов титана и кремния в виде товарных продуктов. Возгоны кремнефторида аммония осаждают аммиачной водой с получением осадка диоксида кремния, а раствор фторида аммония упаривают с получением фторида аммония, который направляется на фторирование новой порции концентрата. Недостатком способа является повышенные требования к исходному сырью - использование флотационного кварц-лейкоксенового концентрата крупностью 0,1 мм.

Техническим результатом заявленного способа является подготовка сырья для дальнейшей переработки с получением высокочистого диоксида титана. Что достигается тем, что в способе переработки титан-кремнийсодержащего сырья, который включает фторирование исходного сырья фторсодержащей солью аммония при температуре от комнатной до температуры кипения фторирующего реагента, то есть до 240°С, разделение соединений кремния и титана возгонкой кремнефторида аммония при 305-450°С или водным выщелачиванием, получение товарных продуктов на основе диоксидов титана и кремния. Согласно изобретению фторирование исходного сырья осуществляется фторидами аммония в количестве, взятом из расчета содержания кремния в сырье и с учетом образования гексафторосиликата аммония по реакциям:

SiO2+6NH4F=(NH4)2SiF6+4NH3+2H2O,SiO2+3NH4HF2=(NH4)2SiF6+NH3+2H2O.

Сущность изобретения заключается в способе фторирования исходного сырья и отделения кремниевой составляющей. Взаимодействие соединений кремния оксидной формы (диоксид кремния или силикаты) с фторсодержащей солью аммония протекает интенсивно в расплаве фторирующего реагента, то есть при температуре 110-240°С. Однако взаимодействие диоксида кремния с фторидами аммония начинается уже при пониженных температурах (с фторидом аммония образование (NH4)2SiF6 начинается при 130°С, а с гидродифторидом аммония при 50°С). Таким образом, выдерживая смесь при комнатной температуре возможно профторировать кремниевую составляющую сырья, затратив на это большее время, но при этом нет затрат на осуществление нагрева смеси к тому же упрощается аппаратурное оформление и снижаются требования к используемым материалам.

Кремнефториды аммония хорошо растворимы в воде (растворимость (NH4)2SiF6 217,8 г/л при 26,7°С и 369,3 г/л при 68,3°С), соответственно помимо отделения соединений кремния возгонкой при 305-450°С, в результате водного выщелачивания профторированной массы происходит растворение (NH4)2SiF6; последующая фильтрация позволит разделить соединения кремния и титана. Раствор (NH4)2SiF6 возможно использовать как компонент растворов для травления стекла, в производстве NH4HF2, NH4F, NaHF2, CaF2. Действием щелочи на раствор (NH4)2SiF6 получают гель гидратированного диоксида кремния, после фильтрационного отделения которого и термообработки получают диоксид кремния с высокой удельной поверхностью («белая сажа»). При осаждении кремнефторида аммиаком возможна практически полная регенерация фторирующего агента.

Температурный интервал 305-450°С возгонки кремнефторида аммония обусловлен практически полным отделением (NH4)2SiF6 при 305. Верхний уровень температуры прокаливания смеси 450°С обусловлен увеличением скорости возгонки кремнефторида, увеличение данного уровня температуры приводит к необоснованному увеличению затрат на реализацию переработки сырья.

Исходный титансодержащий концентрат содержит не менее 3 мас.% кварца, соответственно проводят дополнительное обескремнивание либо концентрата, либо полупродукта. В пигментных марках диоксида титана содержание диоксида кремния, как правило, колеблется от 0,5 до 2 мас.% В избытке фторирующего агента и при недостаточном перемешивании смеси реагентов происходит образование гептафторосиликата аммония ((NH4)3SiF7 или (NH4)2SiF6·NH4F). На основании этого при переработке исходного сырья удаление диоксида кремния необходимо как минимум наполовину, для чего в заявленном способе фторирующий агент берут в количестве 50-125% от стехиометрии.

Пример 1

Ильменитовый концентрат в количестве 100 г с содержанием диоксида кремния 4 мас.% смешивают с 11,5 г гидродифторида аммония, что соответствует стехиометрическому соотношению для протекания реакции:

SiO2+3NH4HF2=(NH4)2SiF6+NH3+2H2O.

Смесь нагревают до температуры 150°С в течение 30 минут, затем при температуре 350°С отгоняют гексафторосиликат аммония в течение часа. По данным рентгенофлуоресцентного анализа содержание диоксида кремния в твердом остатке не превышало 0,1 мас.%. Содержание титана в возгоне менее 1 мас.%.

Пример 2

Отличается от Примера 1 тем, что после фторирования смеси проводят водное выщелачивание (приливали 3л воды и перемешивали) с последующей фильтрацией осадка ильменита от раствора гексафторосиликата аммония. Степень разделения продуктов как в Примере 1.

Пример 3

Отличается от Примеров 1 и 2 тем, что смесь прессуют и фторирование проводят в течение трех дней без нагревания. После водного выщелачивания и фильтрации ильменита от раствора, содержание диоксида кремния составило 0,3 мас.%.

Пример 4

Отличается от Примеров 1, 2, 3 тем, что в качестве исходного сырья берут кварц-лейкоксеновый концентрат с содержанием диоксида титана 55 мас.% и диоксида кремния 40 мас.%, который смешивают с NH4HF2 в соотношении 1:1,15. При температуре 120°С смесь выдерживают в течение 40 минут с последующим нагреванием до 450°С и выдержкой при этой температуре 30 минут. Содержание диоксида кремния в лейкоксене 0,3 мас.%.

Пример 5

Отличается от Примера 1 тем, что профторированную смесь прокаливают при 305°С в течение 4,5 часов.

Способ переработки титан-кремнийсодержащего сырья, включающий фторирование исходного сырья фторсодержащей солью аммония с получением профторированной массы, содержащей смесь соединений кремния и титана, разделение смеси соединений кремния и титана, получение товарных продуктов на основе диоксидов титана и кремния, отличающийся тем, что фторирование сырья ведут при температуре 110-195°С или без нагрева, а разделение смеси соединений кремния и титана ведут возгонкой кремнефторида аммония при температуре 305-450°С или водным выщелачиванием.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано при производстве распыляемых магнетронных мишеней в технологии производства кремниевых интегральных схем в микроэлектронике.

Изобретение относится к получению титановых концентратов с низким содержанием радионуклидных элементов и может быть использовано в производстве пигментов на основе диоксида титана.
Изобретение относится к способам очистки природного и техногенного кремний-кальцийсодержащего концентрата от примесей серы, фосфора и углерода и может найти применение в производстве материалов, используемых в покрытиях сварочных электродов.
Изобретение относится к способу переработки титансодержащего сырья и может быть использовано для получения тонкодисперсных порошков на основе диоксида титана и оксида железа.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способу переработки ильменитовых концентратов для производства титановых шлаков, являющихся сырьем для получения пигментного диоксида титана и металлического титана, и передельного чугуна.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана. .

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано в металлургии титана, в частности при получении титановой губки магниетермическим восстановлением, в частности к способу переработки титановой губки.

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к способу переработки концентратов из руды, содержащей оксиды железа, титана и ванадия, и устройству для его осуществления.

Изобретение относится к цветной металлургии, а именно к получению медного купороса при переработке медно-хлоридного плава, являющегося отходом очистки тетрахлорида титана.
Изобретение относится к металлургии благородных металлов и может быть использовано для переработки отходов аффинажного производства, в частности для переработки пылевозгонов или водонерастворимых остатков пылевозгонов, являющихся концентратом пыли аффинажного производства.

Изобретение относится к области цветной металлургии и может быть использовано на цинковых заводах, работающих по схеме непрерывного выщелачивания продуктов обжига.

Изобретение относится к способу извлечения благородных металлов из руд кор выветривания, россыпных и золоторудных месторождений, в том числе комплексных, содержащих уран и другие редкие элементы.
Изобретение относится к металлургии, в частности к способу переработки кадмийсодержащих материалов, например, кадмийсодержащего скрапа. .
Изобретение относится к металлургии, а именно к способам переработки набивок положительных ламелей железо-кадмиевых аккумуляторов. .
Изобретение относится к металлургии, а именно способам получения кадмия и может быть использовано при переработке набивок положительных ламелей железо-кадмиевых аккумуляторов.

Изобретение относится к способу переработки сподуменсодержащих концентратов бериллия. .
Изобретение относится к гидрометаллургии и может быть использовано при переработке продуктов с высоким содержанием серебра, свинца, меди и других цветных металлов для разделения цветных и благородных металлов.

Изобретение относится к способу мокрого обезвреживания огнеупорного пористого материала, содержащего шестивалентный хром. .
Изобретение относится к способу переработки титансодержащего сырья и может быть использовано для получения тонкодисперсных порошков на основе диоксида титана и оксида железа.
Наверх