Способ переработки лейкоксенового концентрата

Изобретение относится к переработке титановых концентратов с высоким содержанием кремния, например лейкоксеновых концентратов. Cпособ переработки лейкоксеновых концентратов включает плавление концентрата совместно с содой. При этом содержащийся в концентрате диоксид кремния взаимодействует с содой с образованием растворимых в воде силикатов. Продукт плавления подвергают измельчению и выщелачиванию водой. В результате образуется шлам на основе диоксида титана, пригодный для дальнейшей переработки по традиционным технологиям с получением пигментного диоксида титана, металлического титана и другой титановой продукции. Техническим результатом является снижение экологической опасности за счет исключения использования кислот и щелочей. 1 табл.

 

Изобретение относится к переработке рудных концентратов, а более конкретно титановых концентратов с высоким содержанием кремния, например лейкоксеновых концентратов Ярегского месторождения. Ярегский концентрат содержит в среднем около 50% оксидов титана и 45% диоксида кремния, остальное примеси оксидов железа, алюминия и других элементов. Выделение титана из упомянутого концентрата осложнено тем, что оксиды титана и кремния образуют взаимопроникающую структуру и трудно поддаются разделению. В данном изобретении предложен способ, позволяющий отделить от концентрата кремний и получить синтетический рутил.

Известен способ разделения оксидов титана и кремния, составляющих лейкоксеновый концентрат, гидродинамическим методом. Для этого концентрат измельчают механически или ультразвуком до размера частиц <75 мкм. После этого разделение оксидов производят посредством тяжелых жидкостей или водного потока на винтовых шлюзах (Б.А. Остащенко, И.Н. Бурцев, Н.Н. Усков. Способ переработки лейкоксеновых концентратов. Патент РФ №2032756).

Недостатками указанного способа являются низкая степень разделения оксидов, использование сложного малопроизводительного и энергоемкого оборудования для измельчения концентрата и использование большого количества жидкости - воды, тяжелых жидкостей (3-4 т жидкости на 1 т концентрата).

Известен пирометаллургический способ, включающий помол концентрата, приготовление смеси концентрата с углеродом, изготовление брикетов путем прессования и обжиг брикетов в вакууме при температуре 1300-1500°С. При этом диоксид кремния SiO2 восстанавливается до монооксида SiO, который, являясь летучим соединением, испаряется из концентрата (Б.А. Голдин, П.В. Истомин, Ю.И. Рябков, Н.А. Секушин, Г.П. Швейкин. Способ обогащения лейкоксенового концентрата. Патент РФ №2075529).

Недостатками рассмотренного способа являются необходимость помола концентрата, изготовление брикетов, создание вакуума и высокие энергозатраты на восстановление и испарение оксида кремния.

Известны и применяются гидрометаллургические способы выделения титана из лейкоксенового концентрата. Известен способ, включающий обработку 93,5%-ной серной кислотой при температуре 260-270°С (В.А. Резниченко, B.C. Устинов, И.А. Карязин, А.Н, Петрунько. Электрометаллургия и химия титана. М., Наука, 1982, 280 с.).

Известны гидрометаллургические способы получения синтетического рутила, включающие предварительную пирометаллургическую обработку концентрата, например магнетизирующий обжиг перед обработкой щелочью (Г.Б. Садыхов. Новые подходы к решению проблемы использования комплексного титанового и других видов труднообогатимого рудного сырья России. В кн. «Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова РАН - 75 лет» Сб. научных трудов под редакцией академика К.А. Солнцева. М., Интерконтакт Наука, 2013, 792 с.).

Наиболее близким аналогом заявляемого изобретения является гидрометаллургический способ, включающий плавку концентрата с кальцийсодержащей добавкой перед обработкой концентрированной серной кислотой. Плавка с кальцийсодержащей добавкой позволяет снизить температуру кислотного разложения до 200°С (Л.Ф. Алексеев, Н.А. Ватолин, А.Н. Дмитриев, Л.И. Леонтьев, Т.А. Пряхина, Г.Г. Самойлова, Т.В. Сапожникова, А.В. Ченцов, С.В. Шаврин, Е.Х. Шахпазов. Способ переработки лейкоксенового концентрата. Патент РФ №2068393).

Недостатком известных гидрометаллургических способов является необходимость использования опасных химически агрессивных реагентов - горячих кислот и щелочей, что снижает ресурс работы оборудования, ухудшает условия труда и экологические показатели процесса.

Задача, на решение которой направлено наше изобретение, заключается в снижении экологической опасности переработки лейкоксенового концентрата, улучшении условий труда и повышении ресурса работы оборудования.

Техническим результатом изобретения является получение из лейкоксенового концентрата синтетического рутила в качестве сырья титановой промышленности без использования кислот и щелочей.

Положительные особенности изобретения обусловлены тем, что переработка концентрата осуществляется без использования кислот, щелочей и других экологически опасных и химически агрессивных реагентов.

Технический результат достигается тем, что в способе переработки лейкоксенового концентрата, включающем плавку, измельчение и выщелачивание, согласно изобретению плавку концентрата осуществляют при температуре 2000-2300 К совместно с содой, масса которой в 1,8 раз превышает массу диоксида кремния в концентрате, а измельченный продукт плавки выщелачивают водой с получением синтетического рутила.

Сущность изобретения в заявленном способе переработки лейкоксенового концентрата осуществляется получением из указанного концентрата синтетического рутила, предназначенного для дальнейшей переработки известными методами (Зеликман А.Н., Крейн О.Е., Самсонов Г.В. Металлургия редких металлов. М., Металлургия, 1978, 560 с.). Заявленный способ включает плавку концентрата при температуре 2000-2300 К совместно с содой, масса которой в 1,8 раз превышает массу диоксида кремния в концентрате. При этом диоксид кремния, содержащийся в концентрате, взаимодействует с содой с образованием силикатов натрия. В результате получается плав на основе оксидов титана и силикатов натрия. Поскольку силикаты натрия растворимы в воде, они удаляются после измельчения плава выщелачиванием водой по известным технологиям.

Если количество соды превышает указанное, то происходит бесполезный расход соды и энергии на плавку. Если количество соды меньше указанного, то ее не хватит на полное удаление диоксида кремния.

Возможность образования силикатов натрия при взаимодействии лейкоксенового концентрата с содой, взятой в указанном количестве, подтверждена термодинамическим расчетом с использованием программы «Терра» (Трусов Б.Г. Компьютерное моделирование фазовых и химических равновесий. Инженерный вестник, 2012, №8, с. 1-7). В таблице 1 в % по массе приведен расчетный состав плава, полученного из концентрата (раствора), содержащего 50% ТiO2 и 50% SiO2 в диапазоне температур Т=1000-2500 К.

Несмотря на то, что образование силикатов натрия при взаимодействии карбоната натрия и диоксида кремния возможно и при температурах меньше 2000 К (изменение энергии Гиббса реакции SiO2+Na2СО3=Na2SiO3+СO2 приобретает отрицательное значение при Т>600 К), концентрат должен быть подвергнут плавлению, происходящему при температуре 2000-2300 К. Плавление необходимо, так как известно, что образование силикатов натрия наиболее эффективно происходит именно при сплавлении диоксида кремния с карбонатом натрия (Глинка Н.Л. Общая химия. Л., Химия, 1977, 720 с.).

Нагрев концентрата до температуры выше 2300 К нежелателен, так как он приводит к существенному увеличению содержания диоксида кремния в продуктах плавки (таблица 1).

При выщелачивании плава силикаты натрия и остатки соды перейдут в раствор и будут удалены. Синтетический рутил в виде оставшегося шлама согласно расчету будет включать всего 1-4% SiO2.

Используемые термины и определения

Синтетический рутил - материал, содержащий 85-90% ТiO2, являющийся традиционным сырьем титановой промышленности и предназначенный для переработки по известным технологиям.

Плав - застывший оксидный расплав сложного состава.

Выщелачивание - обработка твердой смеси каким-либо растворителем, например водой, с удалением одного из компонентов путем растворения.

Сода - карбонат натрия Na2CO3.

Силикаты натрия - химические вещества Na2SiO3 и Na2Si2O5.

Предлагаемое изобретение позволяет получить из лейкоксенового концентрата синтетический рутил, при этом упрощается способ переработки концентрата, улучшаются экологические показатели процесса, улучшаются условия труда, повышается ресурс работы оборудования и улучшается экономичность процесса в целом.

Изобретение может быть использовано в титановой промышленности для переработки лейкоксенового концентрата с получением синтетического рутила как сырья для производства по известным технологиям пигментного диоксида титана, металлического титана и другой титановой продукции.

Способ переработки лейкоксенового концентрата, включающий плавление концентрата, измельчение плава и выщелачивание, отличающийся тем, что плавление концентрата осуществляют при температуре 2000-2300 К совместно с содой, масса которой в 1,8 раз превышает массу диоксида кремния, содержащегося в концентрате, а измельченный плав выщелачивают водой с получением синтетического рутила.



 

Похожие патенты:

Группа изобретений относится к получению порошка из губчатого титана. Установка снабжена герметичной системой, состоящей из дозирующего устройства, роторной дробилки с патрубком для загрузки губчатого титана, патрубком для выгрузки порошка, патрубком для подачи аргона и патрубком для вывода пылевой смеси, циклона, соединенного с дробилкой и выполненного в виде бункера с верхним, боковым и нижним патрубками, и емкости для сбора порошка.
Группа изобретений относится к металлургии титана. Титансодержащая шихта для получения тетрахлорида титана содержит титановый шлак, углеродсодержащий материал, хлорид натрия, измельченную формованную смесь из угольных отходов, полученных с фильтров по очистке газов при сушке и транспортировке углеродсодержащего материала, пылевых отходов, полученных с фильтров тонкой очистки газов производства титанового шлака, и связующего.
Изобретение относится к металлургии, а именно к получению металлического титана из титановых шлаков, в частности к подготовке шихты для выплавки титановых шлаков в рудно-термической печи.

Изобретение относится к мелкодисперсному получению порошка титана. Способ включает активирование исходного материала, гидрирование, измельчение полученного гидрида титана, термическое разложение гидрида титана в вакууме и измельчение образовавшегося титанового спека.

Изобретение относится к способу переработки ванадийсодержащего железотитанооксидного концентрата. Формируют шихту из концентрата и хлорида натрия.
Изобретение относится к магниетермическому получению губчатого титана. Способ включает заливку магния в реторту, подачу тетрахлорида титана и проведение процесса восстановления тетрахлорида титана магнием при подаче тетрахлорида титана в количестве, меньшем его теоретического количества в 1,0-1,25 раза.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к системе для контроля процесса очистки губчатого титана от примесей вакуумной сепарацией. Технический результат - повышение срока службы и цикловой производительности аппаратов сепарации.

Изобретение относится к области цветной металлургии, в частности к процессу очистки губчатого титана от примесей с помощью вакуумной сепарации. Способ включает в себя установку аппарата сепарации в электропечь, создание вакуума в аппарате с помощью вакуумного насоса, измерение абсолютного давления датчиком абсолютного давления, установленного на патрубке для вакуумирования фланца крышки реторты-реактора, создание вакуума в реторте-конденсаторе с помощью вакуумного насоса, измерение абсолютного давления датчиком абсолютного давления, установленного на хвостовике реторты-конденсатора.

Изобретение относится к порошковой металлургии. Способ получения ультрадисперсного порошка титана с размером частиц 10-2000 мкм включает подачу тетрахлорида титана в камеру электродугового плазмотрона постоянного тока с обеспечением взаимодействия тетрахлорида титана с потоком водородной плазмы, охлаждение и конденсацию порошка в приемном бункере.

Изобретение относится к цветной металлургии и может быть использовано при управлении процессом очистки губчатого титана от примесей с помощью вакуумной сепарации.

Изобретение относится к способу получения фтортанталата калия. Способ включает приготовление исходного фтортанталсодержащего раствора, его нагрев, осаждение фтортанталата калиесодержащим реагентом, охлаждение и выдержку пульпы для кристаллизации фтортанталата калия, отстаивание пульпы, последующую ее декантацию, репульпацию фтортантаталата калия промывным раствором, фильтрацию полученной пульпы и сушку кристаллов фтортанталата калия.
Изобретение относится к способу селективного извлечения иттрия и европия из продуктов переработки отходов люминофоров. Способ включает растворение исходного продукта, взятого в виде плава хлоридов, в дистиллированной воде.

Изобретение относится к области обогащения шлаков и выломок металлургических печей. Выломки и шлаки обрабатывают СВЧ-энергией в течение 1-10 минут, измельчают, гравитационными методами извлекают крупные частицы металла, а хвосты гравитации подвергают флотации с использованием в качестве собирателя ксантогената и аэрофлота при рН=8÷9, затем при рН=3,5÷5.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ получения глинозема из хромсодержащих бокситов включает мокрое спекание шихты, выщелачивание спека промывной водой с получением алюминатных растворов, из которых извлекают гидроксид алюминия.

Группа изобретений относится к цветной металлургии, в частности к способам переработки продуктов окисления упорных сульфидных золотосодержащих флотоконцентратов.

Изобретение предназначено для кучного выщелачивания золота из минерального сырья. Фотоэлектроактивированный пероксидно-карбонатный и/или пероксидно-гидроксидный раствор используют для окомкования исходного сырья.
Изобретение к способу извлечения золота из упорных руд и техногенного минерального сырья Способ заключается в том, что при агломерации в массу сырья подают электроактивированный концентрированный раствор цианидов щелочных металлов, а после получения окатышей - подогретый сжатый воздух, в который после удаления основной части влаги из окатышей закачивают химически активные газы.

Изобретение относится к способу переработки растворов после карбонатного вскрытия вольфрамовых руд. Способ включает извлечение вольфрама из раствора после карбонатного выщелачивания в фазу органического анионита, извлечение вольфрама из анионита в водный продуктивный раствор с получением из него паравольфрамата аммония, возвращение растворов после извлечения вольфрама на автоклавное разложение.
Изобретение относится к способу извлечения золота из золошлаковых отходов, включающее контакт исходного сырья в виде золы от сжигания угля с растворяющей средой. При этом используют золу от сжигания угля при температуре, превышающей температуру плавления золота, и которая обеспечивает содержание частиц золота в золе ультратонких и наноразмеров.

Изобретение относится к cпособу переработки глиноземсодержащего сырья и может быть использовано в спекательной технологии получения глинозема и содопродуктов из нефелиновой руды.

Изобретение относится к области металлургии цветных металлов и может быть использовано для получения сплава алюминий-скандий в условиях промышленного производства.

Изобретение относится к переработке титановых концентратов с высоким содержанием кремния, например лейкоксеновых концентратов. Cпособ переработки лейкоксеновых концентратов включает плавление концентрата совместно с содой. При этом содержащийся в концентрате диоксид кремния взаимодействует с содой с образованием растворимых в воде силикатов. Продукт плавления подвергают измельчению и выщелачиванию водой. В результате образуется шлам на основе диоксида титана, пригодный для дальнейшей переработки по традиционным технологиям с получением пигментного диоксида титана, металлического титана и другой титановой продукции. Техническим результатом является снижение экологической опасности за счет исключения использования кислот и щелочей. 1 табл.

Наверх