RU2394926C1 - Procedure for processing titanium-magnetite concentrate - Google Patents
Procedure for processing titanium-magnetite concentrate Download PDFInfo
- Publication number
- RU2394926C1 RU2394926C1 RU2009107802A RU2009107802A RU2394926C1 RU 2394926 C1 RU2394926 C1 RU 2394926C1 RU 2009107802 A RU2009107802 A RU 2009107802A RU 2009107802 A RU2009107802 A RU 2009107802A RU 2394926 C1 RU2394926 C1 RU 2394926C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- titanium
- vanadium
- solution
- precipitate
- Prior art date
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Abstract
Description
Изобретение относится к способам переработки титаномагнетитового концентрата, содержащего ванадий, и может быть использовано для получения титановых продуктов, чистого оксида железа и железованадиевого концентрата, пригодного для легирования чугунов, сталей и сплавов.The invention relates to methods for processing a titanomagnetite concentrate containing vanadium, and can be used to obtain titanium products, pure iron oxide and iron-vanadium concentrate suitable for alloying cast irons, steels and alloys.
Титаномагнетитовые концентраты, содержащие, кроме 15-19% TiO2, 56-58% ΣFe и 0,3-1,5% V2O5, являются не только ценным титановым, но и ванадиевым сырьем. Потребление ванадия в мире, возрастающее ежегодно примерно на 2%, связано в основном с его использованием в производстве высокопрочных конструкционных, жаропрочных, быстрорежущих, инструментальных, нержавеющих и других сталей, чугунов, титановых сплавов, в цветной металлургии и др. отраслях промышленности. При переработке титаномагнетитовых концентратов наиболее распространенными пирометаллургическими методами не достигается высокая степень концентрирования ванадия в железосодержащем продукте, при этом существенная часть ванадия теряется с отходами, что снижает комплексность переработки сырья. Кроме того, пирометаллургические методы являются весьма энергоемкими и характеризуются выбросами серы в окружающую среду. В этой связи весьма перспективными являются гидрометаллургические методы. Однако существующие технологические разработки нуждаются в усовершенствовании с точки зрения повышения извлечения ценных компонентов и комплексности переработки сырья.Titanomagnetite concentrates containing, in addition to 15-19% TiO 2 , 56-58% ΣFe and 0.3-1.5% V 2 O 5 , are not only valuable titanium, but also vanadium raw materials. The world consumption of vanadium, increasing annually by about 2%, is mainly associated with its use in the production of high-strength structural, heat-resistant, high-speed, tool, stainless and other steels, cast irons, titanium alloys, non-ferrous metallurgy and other industries. During the processing of titanomagnetite concentrates by the most common pyrometallurgical methods, a high degree of vanadium concentration in the iron-containing product is not achieved, while a significant part of vanadium is lost with waste, which reduces the complexity of processing raw materials. In addition, pyrometallurgical methods are very energy intensive and are characterized by sulfur emissions into the environment. In this regard, hydrometallurgical methods are very promising. However, existing technological developments need to be improved in terms of increasing the extraction of valuable components and the complexity of processing raw materials.
Известен способ переработки титаномагнетитового концентрата (см. пат. 2025524 РФ, МПК5 С22В 34/22, 34/12, 1994), включающий шихтование концентрата состава, мас.%: 56,43 в пересчете на ΣFe; 15,6 TiO2; 0,42 MgO; 2,6 SiO2; 1,0 V2O5; 1,6 Al2O3; 1,25 CaO; 0,08 S с восстановителем, содержащем серу в виде нефтяного кокса, и сульфидирующей добавкой CaSO4, которую берут в количестве 0,6-0,9% по отношению к концентрату, обжиг шихты в электропечи при 1200-1300°С в течение 2 ч, измельчение полученного спека и мокрую магнитную сепарацию. Полученный магнитный продукт содержит 0,34-0,45% V, 8,8-10,7% TiO2, до 0,1% S, остальное - железо. Извлечение железа в магнитный продукт составляет 96,6-97,1%. Магнитный продукт является сырьем для производства чугуна, легированного ванадием.A known method of processing titanomagnetite concentrate (see US Pat. No. 2025524 of the Russian Federation, IPC 5 C22B 34/22, 34/12, 1994), comprising blending the concentrate of the composition, wt.%: 56.43 in terms of ΣFe; 15.6 TiO 2 ; 0.42 MgO; 2.6 SiO 2 ; 1.0 V 2 O 5 ; 1.6 Al 2 O 3 ; 1.25 CaO; 0.08 S with a reducing agent containing sulfur in the form of petroleum coke and a sulfiding additive CaSO 4 , which is taken in an amount of 0.6-0.9% with respect to the concentrate, firing the charge in an electric furnace at 1200-1300 ° C for 2 h, grinding the obtained cake and wet magnetic separation. The resulting magnetic product contains 0.34-0.45% V, 8.8-10.7% TiO 2 , up to 0.1% S, the rest is iron. The extraction of iron in the magnetic product is 96.6-97.1%. The magnetic product is the raw material for the production of vanadium alloyed cast iron.
К недостаткам данного способа относится недостаточно высокая степень извлечения железа и ванадия в магнитный продукт, значительные потери титана с магнитным продуктом и высокая энергоемкость способа. В способе используются серосодержащие реагенты, что ведет к неизбежному загрязнению серой магнитного продукта, используемого для легирования чугунов и других сплавов, понижая его качество. Способ реализуется с привлечением разнопрофильных процессов и сложного оборудования, что снижает его технологичность.The disadvantages of this method include the insufficiently high degree of extraction of iron and vanadium in the magnetic product, significant losses of titanium with the magnetic product and the high energy intensity of the method. The method uses sulfur-containing reagents, which leads to the inevitable sulfur contamination of the magnetic product used for alloying cast irons and other alloys, reducing its quality. The method is implemented using diverse processes and sophisticated equipment, which reduces its manufacturability.
Известен также способ переработки титаномагнетитового концентрата, с получением синтетического рутила (см. Reductive leaching of ilmenite ore in hydrochloric acid for preparation of synthetic rutile / Mahmoud M.H.H., Afifi A.A.I., Ibrahim I.A. // Hydrometallurgy. - 2004. - 73, №1-2. - С.99-109), включающий выщелачивание концентрата состава, мас.%: 41,1 TiO2; 24,4 FeO; 28,6 Fe2O3; 0,63 Al2O3; 0,64 MgO; 0,45 CaO; 0,36 Mn; 0,36 Cr2O3; 0,40 V2O5; 0,02 P2O5; 2,43 SiO2 с крупностью частиц менее 75 мкм раствором соляной кислоты с концентрацией 20% при расходе кислоты 1,2 от стехиометрии и температуре 110°С в течение 5 ч в присутствии металлического железа в количестве 1,1 от стехиометрии с переводом железа и ванадия в раствор выщелачивания и концентрированием титана в остатке - кеке. Раствор выщелачивания, содержащий железо и ванадий, упаривают для выделения FeCl2, который подвергают пиролизу для регенерации HCl и получения оксида железа. Титансодержащий кек подвергают сушке и прокаливанию при 110 и 900°С соответственно с получением синтетического рутила чистотой >90% TiO2. Общий выход TiO2 в рутил составил 97,7%, потери титана с раствором выщелачивания - 1,7%, эффективность очистки от Fe - 99,4%.There is also a method of processing titanomagnetite concentrate, with the production of synthetic rutile (see Reductive leaching of ilmenite ore in hydrochloric acid for preparation of synthetic rutile / Mahmoud MHH, Afifi AAI, Ibrahim IA // Hydrometallurgy. - 2004. - 73, No. 1-2 . - S.99-109), including leaching of the concentrate composition, wt.%: 41.1 TiO 2 ; 24.4 FeO; 28.6 Fe 2 O 3 ; 0.63 Al 2 O 3 ; 0.64 MgO; 0.45 CaO; 0.36 Mn; 0.36 Cr 2 O 3 ; 0.40 V 2 O 5 ; 0.02 P 2 O 5 ; 2.43 SiO 2 with a particle size of less than 75 μm, a solution of hydrochloric acid with a concentration of 20% at an acid flow rate of 1.2 from stoichiometry and a temperature of 110 ° C for 5 hours in the presence of metallic iron in an amount of 1.1 from stoichiometry with iron transfer and vanadium in a leach solution and concentration of titanium in the residue - cake. The leach solution containing iron and vanadium is evaporated to isolate FeCl 2 , which is pyrolyzed to regenerate HCl and produce iron oxide. The titanium-containing cake is dried and calcined at 110 and 900 ° C, respectively, to obtain synthetic rutile with a purity> 90% TiO 2 . The total yield of TiO 2 in rutile was 97.7%, the loss of titanium with a leach solution was 1.7%, and the purification efficiency from Fe was 99.4%.
Известный способ характеризуется относительно невысокой степенью извлечения железа и ванадия в раствор выщелачивания, а титана - в остаток за счет потерь с раствором выщелачивания. Излишне высокая температура прокаливания титансодержащего кека обусловливает повышенную энергоемкость процесса. Ассортимент получаемых продуктов ограничен при их невысоком качестве: титансодержащий продукт получают только рутильной модификации с повышенным содержанием примесей, в том числе железа и ванадия, а оксид железа содержит большое количество примесей при низком соотношении V/Fe (около 0,4%).The known method is characterized by a relatively low degree of extraction of iron and vanadium in the leach solution, and titanium in the residue due to losses with the leach solution. An excessively high temperature of annealing of a titanium-containing cake causes an increased energy intensity of the process. The range of products obtained is limited at their low quality: a titanium-containing product is obtained only with a rutile modification with a high content of impurities, including iron and vanadium, and iron oxide contains a large amount of impurities at a low V / Fe ratio (about 0.4%).
Настоящее изобретение направленно на достижение технического результата, заключающегося в повышении степени извлечения ванадия, железа и титана, а также в расширении ассортимента и улучшении качества получаемых продуктов при снижении энергоемкости способа.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in increasing the degree of extraction of vanadium, iron and titanium, as well as in expanding the range and improving the quality of the resulting products while reducing the energy intensity of the method.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки титаномагнетитового концентрата, включающем выщелачивание соляной кислотой при нагревании в присутствии металлического железа с переводом железа и ванадия в раствор выщелачивания и концентрированием титана в остатке, упаривание раствора с выделением железосодержащего осадка, пиролиз железосодержащего осадка с получением оксида железа и регенерированной соляной кислоты, сушку и прокаливание титансодержащего остатка с получением титанового продукта, согласно изобретению выщелачивание титаномагнетитового концентрата ведут при концентрации соляной кислоты 15-19% и температуре 95-105°С, из раствора выщелачивания осаждают железованадиевый продукт в виде осадка гидроксидов железа и ванадия путем обработки раствором аммиака при рН 2,4-2,8 с получением раствора хлорида железа (II), упариванию подвергают полученный раствор хлорида железа с выделением железосодержащего осадка и пиролизом осадка, а прокаливание титансодержащего остатка ведут при температуре 700-800°С.The technical result is achieved in that in a method for processing titanomagnetite concentrate, including leaching with hydrochloric acid when heated in the presence of metallic iron with the conversion of iron and vanadium into a leaching solution and concentrating titanium in the residue, evaporation of the solution with the release of an iron-containing precipitate, pyrolysis of an iron-containing precipitate to obtain iron oxide and regenerated hydrochloric acid, drying and calcining a titanium-containing residue to obtain a titanium product according to the invention In order to leach the titanomagnetite concentrate, the leaching is carried out at a concentration of hydrochloric acid of 15-19% and a temperature of 95-105 ° C, the iron-vanadium product is precipitated from the leaching solution in the form of a precipitate of iron and vanadium hydroxides by treatment with an ammonia solution at pH 2.4-2.8 to obtain a solution iron (II) chloride, the resulting solution of iron chloride is subjected to evaporation with the release of an iron-containing precipitate and pyrolysis of the precipitate, and annealing of the titanium-containing residue is carried out at a temperature of 700-800 ° C.
Достижению технического результата способствует то, что при осаждении железованадиевого продукта используют раствор аммиака с концентрацией 100-120 г/л.The achievement of the technical result is facilitated by the fact that when precipitating the iron-vanadium product, an ammonia solution with a concentration of 100-120 g / l is used.
Достижению технического результата способствует также то, что осадок гидроксидов железа и ванадия прокаливают при температуре 350-500°С.The technical result is also facilitated by the fact that the precipitate of iron and vanadium hydroxides is calcined at a temperature of 350-500 ° C.
Сущность заявленного изобретения заключается в следующем. При обработке соляной кислотой титаномагнетитового концентрата, представляющего сложный оксид состава FeO·Fe2O3·TiO2 и включающего ильменит FeO·TiO2 и оксиды примесных элементов Si, Ca, Mn, Mg, Al, V, Со и др., происходит выщелачивание в солянокислый раствор (за исключением SiO2, растворимого только во фтористоводородной кислоте и остающегося в нерастворимом остатке) кислоторастворимых соединений металлов, в том числе и титана в виде его оксохлорида TiOCl2.The essence of the claimed invention is as follows. When hydrochloric acid is treated with a titanomagnetite concentrate, which is a complex oxide of the composition FeO · Fe 2 O 3 · TiO 2 and includes ilmenite FeO · TiO 2 and oxides of impurity elements Si, Ca, Mn, Mg, Al, V, Co, etc., leaching occurs hydrochloric acid solution (with the exception of SiO 2 , soluble only in hydrofluoric acid and remaining in an insoluble residue) acid-soluble metal compounds, including titanium in the form of its oxochloride TiOCl 2 .
Растворение титаномагнетита протекает согласно реакции:The dissolution of titanomagnetite proceeds according to the reaction:
В раствор помимо железа и титана также полностью или частично переходят кислоторастворимые хлориды примесных металлов.In addition to iron and titanium, acid-soluble impurity metal chlorides also completely or partially pass into the solution.
В процессе выщелачивания при повышенной температуре оксохлорид титана TiOCl2 гидролизуется с образованием осадка диоксида титана по реакции:In the process of leaching at elevated temperature, titanium oxochloride TiOCl 2 is hydrolyzed to form a precipitate of titanium dioxide by the reaction:
При пониженной концентрации соляной кислоты (менее 20%) снижается кислотность реакционной среды, что способствует более глубокому гидролизу оксохлорида титана TiOCl2 с образованием осадка диоксида титана, вследствие чего повышается его извлечение в нерастворимый остаток и соответственно снижаются потери титана с раствором выщелачивания. Растворимость хлоридов железа (II) и примесных металлов, образующих простые хлориды, с понижением концентрации соляной кислоты увеличивается, что сопровождается повышением извлечения железа и ванадия в раствор выщелачивания. Все это способствует более высокой степени разделения титана с железом и примесными металлами и соответственно повышению очистки титанового продукта. Пониженная концентрация соляной кислоты позволяет осуществить процесс при более низкой температуре (105°С и менее). Выделение диоксида титана из раствора, содержащего значительное количество ионов других элементов, приводит к формированию метастабильного анатаза, сухой нанодисперсный порошок которого обладает высокой удельной поверхностью и фотокаталитической активностью, что позволяет использовать его в качестве фотокатализатора. Особенности формирования анатаза в растворе выщелачивания определяет и более низкую температуру фазового перехода анатазного диоксида титана в рутил, что способствует снижению энергоемкости способа.At a lower concentration of hydrochloric acid (less than 20%), the acidity of the reaction medium decreases, which contributes to a deeper hydrolysis of titanium oxochloride TiOCl 2 with the formation of a precipitate of titanium dioxide, as a result of which its extraction into an insoluble residue increases and, accordingly, losses of titanium with a leach solution decrease. The solubility of iron (II) chlorides and impurity metals forming simple chlorides increases with a decrease in the concentration of hydrochloric acid, which is accompanied by an increase in the extraction of iron and vanadium in the leach solution. All this contributes to a higher degree of separation of titanium with iron and impurity metals and, accordingly, to increase the purification of the titanium product. A reduced concentration of hydrochloric acid allows the process to be carried out at a lower temperature (105 ° C or less). The release of titanium dioxide from a solution containing a significant amount of ions of other elements leads to the formation of metastable anatase, the dry nanodispersed powder of which has a high specific surface area and photocatalytic activity, which allows it to be used as a photocatalyst. The specific features of the formation of anatase in a leach solution also determines the lower phase transition temperature of anatase titanium dioxide to rutile, which helps to reduce the energy intensity of the method.
Обработка полученного раствора выщелачивания щелочным реагентом, преимущественно раствором аммиака, приводит к образованию объемного коллоидного осадка гидроксида железа (III), обладающего развитой поверхностью и коагулирующими свойствами, присутствие которого в солянокислом растворе выщелачивания железа (II) определяется протеканием в присутствии кислорода реакции окисления железа (II) в железо (III) с одновременным гидролизом и образованием труднорастворимого гидроксида железа (III). Протеканию этих реакций способствует повышение рН раствора.Processing the resulting leach solution with an alkaline reagent, mainly ammonia solution, leads to the formation of a bulk colloidal precipitate of iron (III) hydroxide having a developed surface and coagulating properties, the presence of which in the hydrochloric acid leaching solution of iron (II) is determined by the oxidation of iron (II) in the presence of oxygen ) to iron (III) with simultaneous hydrolysis and the formation of sparingly soluble iron (III) hydroxide. The course of these reactions contributes to an increase in the pH of the solution.
Извлечение ванадия в железосодержащий осадок основано на его коагуляции гидроксидами железа. При величине рН 2,4-2,8 извлечение ванадия из раствора FeCl2 достигает 99,98%, в то время как извлечение в осадок непосредственно железа составляет 14,4-19,6%. При этом около 80% железа остается в растворе. Помимо ванадия происходит коагуляция и других примесных металлов: Al, Mn, Cr, Ca, Mg, Co и др., что ведет к очистке раствора хлорида железа (II) и обеспечивает при последующей термической обработке получение чистого оксида железа с содержанием основного вещества не менее 99,3%.Extraction of vanadium into an iron-containing precipitate is based on its coagulation with iron hydroxides. At a pH of 2.4–2.8, the extraction of vanadium from the FeCl 2 solution reaches 99.98%, while the extraction of iron directly into the precipitate is 14.4–19.6%. At the same time, about 80% of the iron remains in solution. In addition to vanadium, other impurity metals also coagulate: Al, Mn, Cr, Ca, Mg, Co, etc., which leads to the purification of a solution of iron (II) chloride and ensures, upon subsequent heat treatment, the production of pure iron oxide with a content of the basic substance of at least 99.3%.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.The essential features of the claimed invention, which determine the scope of legal protection and are sufficient to obtain the above technical result, perform functions and relate to the result as follows.
Выщелачивание титаномагнетитового концентрата соляной кислотой ведут при концентрации кислоты 15-19%, что обеспечивает высокие технические показатели процесса выщелачивания. Использование соляной кислоты пониженной концентрации способствует повышению растворимости железа и других кислоторастворимых примесных соединений и усиливает гидролиз оксихлорида титана, что повышает степень извлечения целевых компонентов и их разделение. Однако снижение концентрации соляной кислоты ниже 15% приводит к снижению эффективности выщелачивания, ведет к необоснованному увеличению технологических потоков и повышению энергозатрат при их обработке. Повышение концентрации кислоты выше 19% приводит к увеличению растворимости соединений титана и соответствующему увеличению его потерь с раствором.Leaching of titanomagnetite concentrate with hydrochloric acid is carried out at an acid concentration of 15-19%, which ensures high technical performance of the leaching process. The use of hydrochloric acid of a reduced concentration increases the solubility of iron and other acid-soluble impurity compounds and enhances the hydrolysis of titanium oxychloride, which increases the degree of extraction of the target components and their separation. However, a decrease in the concentration of hydrochloric acid below 15% leads to a decrease in the leaching efficiency, leads to an unreasonable increase in process flows and an increase in energy consumption during their processing. An increase in acid concentration above 19% leads to an increase in the solubility of titanium compounds and a corresponding increase in its losses with the solution.
Выщелачивание титаномагнетитового концентрата при температуре 95-105°С обусловлено концентрациями используемой соляной кислоты и соображениями обеспечения требуемой эффективности процесса. Снижение температуры ниже 95°С приводит к снижению степени извлечения железа в раствор выщелачивания и ведет к увеличению продолжительности операции выщелачивания. Повышение температуры выше 105°С является нежелательным, поскольку не приводит к существенному увеличению степени извлечения железа в раствор.The leaching of titanomagnetite concentrate at a temperature of 95-105 ° C is due to the concentration of hydrochloric acid used and considerations of ensuring the required process efficiency. Lowering the temperature below 95 ° C leads to a decrease in the degree of extraction of iron in the leach solution and leads to an increase in the duration of the leaching operation. Raising the temperature above 105 ° C is undesirable, since it does not lead to a significant increase in the degree of extraction of iron in the solution.
Обработка раствора выщелачивания щелочным реагентом - раствором аммиака при рН 2,4-2,8 позволяет осуществить частичный перевод из раствора в осадок коллоидного гидроксида железа (III) с практически полной коагуляцией на нем ванадия. В качестве щелочного реагента могут быть использованы также щелочи натрия и калия, однако они более дорогостоящие и вносят в конечные продукты свои катионы, что нежелательно. В результате обработки раствора выщелачивания получают железованадиевый продукт в виде осадка гидроксидов железа и ванадия и раствор хлорида железа (II), который подвергают упариванию с выделением железосодержащего осадка и пиролизом полученного осадка. Полученный раствор чистого хлорида железа (II) характеризуется пониженным содержанием не только ванадия, но и других примесных металлов: Са, Mn, Mg, Al, Co.Treatment of the leach solution with an alkaline reagent - ammonia solution at pH 2.4-2.8 allows partial transfer of colloidal iron (III) hydroxide from the solution to the precipitate with almost complete coagulation of vanadium on it. Alkalis of sodium and potassium can also be used as an alkaline reagent, however, they are more expensive and add their cations to the final products, which is undesirable. As a result of processing the leaching solution, the iron-vanadium product is obtained in the form of a precipitate of iron and vanadium hydroxides and a solution of iron (II) chloride, which is evaporated to separate an iron-containing precipitate and pyrolyze the resulting precipitate. The resulting solution of pure iron (II) chloride is characterized by a reduced content of not only vanadium, but also other impurity metals: Ca, Mn, Mg, Al, Co.
Понижение рН гидролиза ниже 2,4 ведет к уменьшению степени извлечения ванадия из раствора в железованадиевый осадок и повышению остаточной концентрации ванадия в растворе хлорида железа (II), который упаривают с получением железосодержащего осадка, подвергаемого пиролизу. Повышение рН выше 2,8 приводит к необоснованному повышению степени извлечения железа в железованадиевый осадок и соответственно к снижению в последнем соотношения ванадия и железа (V/Fe<2,3%), поскольку при указанном рН извлечение ванадия в осадок достигает практически 100%.Lowering the pH of hydrolysis below 2.4 leads to a decrease in the degree of extraction of vanadium from the solution into the iron-vanadium precipitate and an increase in the residual concentration of vanadium in the solution of iron (II) chloride, which is evaporated to obtain an iron-containing precipitate subjected to pyrolysis. Raising the pH above 2.8 leads to an unreasonable increase in the degree of extraction of iron in the iron-vanadium precipitate and, accordingly, to a decrease in the ratio of vanadium and iron in the latter (V / Fe <2.3%), since at the indicated pH the extraction of vanadium in the precipitate reaches almost 100%.
Прокаливание титансодержащего остатка при температуре 700-800°С обеспечивает полноту перехода диоксида титана из анатазной модификации в рутил. Прокаливание титансодержащего остатка при температуре менее 700°С не гарантирует полноты трансформации анатаза в рутил, а прокаливание при более 800°С технологически нецелесообразно.Annealing of the titanium-containing residue at a temperature of 700-800 ° C ensures the complete transition of titanium dioxide from the anatase modification to rutile. Annealing a titanium-containing residue at a temperature of less than 700 ° C does not guarantee the complete transformation of anatase to rutile, and annealing at more than 800 ° C is technologically impractical.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в повышении степени извлечения ванадия, железа и титана, а также в расширении ассортимента и улучшении качества получаемых продуктов при снижении энергоемкости способа.The combination of the above features is necessary and sufficient to achieve the technical result of the invention, which consists in increasing the degree of extraction of vanadium, iron and titanium, as well as in expanding the range and improving the quality of the resulting products while reducing the energy intensity of the method.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие конкретные операции и режимные параметры.In particular cases of carrying out the invention, the following specific operations and operating parameters are preferred.
Обеспечение заданного интервала значений рН при осаждении железованадиевого продукта может быть осуществлено растворами аммиака различных концентраций. Однако предпочтительно использование раствора аммиака с концентрацией 100-120 г/л, что обеспечивает плавное и контролируемое изменение рН реакционной среды. Повышение концентрации раствора аммиака выше 120 г/л усложняет поддержание рН в заданном интервале значений. Снижение концентрации аммиака ниже 100 г/л ведет к необоснованному увеличению объема технологических растворов.Providing a given range of pH values during the precipitation of the iron-vanadium product can be carried out with ammonia solutions of various concentrations. However, it is preferable to use an ammonia solution with a concentration of 100-120 g / l, which provides a smooth and controlled change in the pH of the reaction medium. Increasing the concentration of ammonia solution above 120 g / l complicates the maintenance of pH in a given range of values. A decrease in the concentration of ammonia below 100 g / l leads to an unreasonable increase in the volume of technological solutions.
Прокаливание осадка гидроксидов железа и ванадия при температуре 350-500°С обеспечивает дегидратацию гидроксидов и кристаллизацию оксидов железа и ванадия с получением железованадиевого продукта в виде оксидов железа и ванадия.Annealing the precipitate of iron and vanadium hydroxides at a temperature of 350-500 ° C provides the dehydration of hydroxides and crystallization of iron and vanadium oxides to obtain the iron-vanadium product in the form of iron and vanadium oxides.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения получения высоких технологических показателей процесса.The above particular features of the invention allow the method to be carried out in an optimal mode from the point of view of obtaining high technological parameters of the process.
Сущность заявляемого изобретения и его преимущества могут быть пояснены следующими Примерами конкретного выполнения.The essence of the claimed invention and its advantages can be illustrated by the following Examples of specific performance.
Пример 1. 100 г титаномагнетитового концентрата, измельченного до крупности менее 40 мкм и содержащего, мас.%: 16,6 TiO2; 1,96 SiO2; 43,0 FeO; 35,0 Fe2O3 (57,9 в пересчете на ΣFe); 0,59 V2O5 (0,33 в пересчете на V); остальное - примеси, обрабатывают в присутствии металлического железа 19% соляной кислотой, взятой с 20% избытком по отношению к общему количеству железа. Металлическое железо берут в виде стружки с 10% избытком относительно содержания железа (III). Выщелачивание ведут при температуре 105°С в течение 7 часов с последующим охлаждением до 25°С. Титансодержащий остаток отделяют фильтрацией от раствора выщелачивания. Извлечение железа в раствор выщелачивания составило 99,6%, ванадия - 98,7%, примесей - 97,0%, а титана в титансодержащий остаток - 98,9%. Раствор выщелачивания объемом 0,418 л, содержащий, г/л: 0,41 TiO2; 241,6 Fe2O3; 1,39 V2O5, 6,60 суммы примесей ΣМеО и 45,3 HCl, обрабатывают раствором аммиака с концентрацией 100 г/л при рН 2,4 с получением осадка гидроксидов железа и ванадия, и 0,437 л раствора хлорида железа (II), содержащего, г/л: 198,3 Fe2O3; 0,089 V2O5; 1,26 суммы примесей ΣМеО; 41,2 HCl. Осадок отделяют фильтрацией. Извлечение железа в осадок массой 20,2 г составило 14,4%, ванадия - 93,3%, суммы примесей - 80%. Полученный железованадиевый продукт содержит, мас.%: 0,88 TiO2; 75,7 Fe2O3; 2,82 V2O5; 20,6 - сумма примесей. Соотношение в железованадиевом продукте V/Fe 2,98. Раствор хлорида железа (II) упаривают с выделением осадка FeCl2, который подвергают пиролизу с получением регенерированной соляной кислоты и оксида железа массой 87,24 г состава, мас.%: 99,32 Fe2O3; 0,04 V2O5; 0,64 суммы примесей ΣМеО. Полученный титансодержащий остаток сушат при 110°С. Доля анатазной формы TiO2 в сухом титановом продукте массой 22,06 г равна 100%. Сухой титановый продукт содержит, мас.%: 74,5 TiO2; 8,88 SiO2; 2,63 Fe2O3; 0,032 V2O5; 0,39 суммы примесей ΣMeO, в т.ч. 16,2% Н2О, и представляет собой нанодисперсный порошок со средним размером частиц 18 нм, обладающий фотокаталитической активностью в области излучений видимого света. После прокаливания сухого титанового продукта при температуре 800°С доля рутила в прокаленном титановом продукте массой 18,48 г составила 100%. Прокаленный титановый продукт содержит, мас.%: 88,9 TiO2; 10,6 SiO2; 3,14 Fe2O3; 0,038 V2O5; 0,46 суммы примесей ΣMeO.Example 1. 100 g of titanomagnetite concentrate, crushed to a particle size of less than 40 microns and containing, wt.%: 16.6 TiO 2 ; 1.96 SiO 2 ; 43.0 FeO; 35.0 Fe 2 O 3 (57.9 in terms of ΣFe); 0.59 V 2 O 5 (0.33 in terms of V); the rest is impurities, treated in the presence of metallic iron with 19% hydrochloric acid, taken with a 20% excess relative to the total amount of iron. Metallic iron is taken in the form of chips with a 10% excess relative to the content of iron (III). Leaching is carried out at a temperature of 105 ° C for 7 hours, followed by cooling to 25 ° C. The titanium-containing residue is separated by filtration from the leach solution. The extraction of iron into the leach solution was 99.6%, vanadium - 98.7%, impurities - 97.0%, and titanium into the titanium-containing residue - 98.9%. A 0.418 L leach solution containing, g / l: 0.41 TiO 2 ; 241.6 Fe 2 O 3 ; 1.39 V 2 O 5 , 6.60 the sum of ΣMeO impurities and 45.3 HCl, is treated with a solution of ammonia with a concentration of 100 g / l at pH 2.4 to obtain a precipitate of iron and vanadium hydroxides, and 0.437 l of a solution of iron chloride (II ) containing, g / l: 198.3 Fe 2 O 3 ; 0.089 V 2 O 5 ; 1.26 sums of ΣMeO impurities; 41.2 HCl. The precipitate was separated by filtration. The extraction of iron into the precipitate weighing 20.2 g was 14.4%, vanadium - 93.3%, the amount of impurities - 80%. The obtained iron-vanadium product contains, wt.%: 0.88 TiO 2 ; 75.7 Fe 2 O 3 ; 2.82 V 2 O 5 ; 20.6 is the sum of impurities. The ratio in the iron-vanadium product V / Fe is 2.98. The solution of iron (II) chloride is evaporated to precipitate FeCl 2 , which is subjected to pyrolysis to obtain regenerated hydrochloric acid and iron oxide weighing 87.24 g of the composition, wt.%: 99.32 Fe 2 O 3 ; 0.04 V 2 O 5 ; 0.64 sum of impurities ΣМеО. The resulting titanium-containing residue is dried at 110 ° C. The proportion of the anatase form of TiO 2 in a dry titanium product weighing 22.06 g is 100%. The dry titanium product contains, wt.%: 74.5 TiO 2 ; 8.88 SiO 2 ; 2.63 Fe 2 O 3 ; 0.032 V 2 O 5 ; 0.39 sum of ΣMeO impurities, incl. 16.2% H 2 O, and it is a nanosized powder with an average particle size of 18 nm, which has photocatalytic activity in the field of visible light emissions. After calcining the dry titanium product at a temperature of 800 ° C, the proportion of rutile in the calcined titanium product weighing 18.48 g was 100%. The calcined titanium product contains, wt.%: 88.9 TiO 2 ; 10.6 SiO 2 ; 3.14 Fe 2 O 3 ; 0.038 V 2 O 5 ; 0.46 sum of impurities ΣMeO.
Пример 2. 100 г титаномагнетитового концентрата состава по Примеру 1 обрабатывают аналогично Примеру 1. Отличие заключается в том, что обработку ведут 19% соляной кислотой при температуре 95°С. Извлечение железа в раствор выщелачивания составило 99,3%, ванадия - 98,8%, примесных металлов - 95%, а титана в титансодержащий остаток - 99%. Раствор выщелачивания объемом 0,418 л, содержащий, г/л: 3,97 ТiO2; 242,3 Fe2O3; 1,39 V2O5; 6,48 суммы примесей ΣМеО; 43,35 HCl, обрабатывают раствором аммиака с концентрацией 120 г/л при рН 2,5 с получением осадка гидроксидов железа и ванадия, и 0,437 л раствора хлорида железа (II), содержащего, г/л: 195,6 Fe2O3; 0,053 V2O5 (0,029 в пересчете на V); 1,17 суммы примесей ΣMeO, 39,4 HCl. Осадок отделяют фильтрацией и прокаливают при температуре 500°С. Извлечение железа в осадок массой 18,73 г составило 15,6%, ванадия - 96%, суммы примесей - 81%. Полученный железованадиевый продукт содержит, мас.%: 1,88 TiO2; 84,35 Fe2O3; 2,99 V2O5; 11,74 суммы примесей ΣМеО. Соотношение в железованадиевом продукте V/Fe 2,83. Раствор хлорида железа (II) упаривают с выделением осадка FeCl2, который подвергают пиролизу с получением регенерированной соляной кислоты и оксида железа массой 86,03 г состава, мас.%: 99,38 Fe2O3; 0,03 V2O5; 0,59 суммы примесей ΣМеО. Полученный титансодержащий остаток сушат при 110°С. Доля анатазной формы TiO2 в сухом титановом продукте массой 23,05 г равна 100%. Сухой титановый продукт содержит, мас.%: 71,28 TiO2; 8,50 SiO2; 2,52 Fe2O3; 0,03 V2O5; 0,61 суммы примесей ΣМеО, в т.ч. 17,6% Н2О, и представляет собой нанодисперсный порошок со средним размером частиц 14 нм, обладающий фотокаталитической активностью в области излучений видимого света. После прокаливания сухого титанового продукта при температуре 700°С доля рутила в прокаленном титановом продукте массой 19,0 г составила 100%. Прокаленный титановый продукт содержит, мас.%: 86,47 TiO2; 10,32 SiO2; 3,05 Fe2O3; 0,037 V2O5; 0,73 суммы примесей ΣМеО.Example 2. 100 g of titanomagnetite concentrate of the composition according to Example 1 is treated similarly to Example 1. The difference is that the treatment is carried out with 19% hydrochloric acid at a temperature of 95 ° C. The extraction of iron into the leach solution was 99.3%, vanadium - 98.8%, impurity metals - 95%, and titanium to the titanium-containing residue - 99%. A 0.418 L leach solution containing, g / l: 3.97 TiO 2 ; 242.3 Fe 2 O 3 ; 1.39 V 2 O 5 ; 6.48 sums of ΣMeO impurities; 43.35 HCl, treated with a solution of ammonia with a concentration of 120 g / l at pH 2.5 to obtain a precipitate of iron and vanadium hydroxides, and 0.437 l of a solution of iron (II) chloride containing, g / l: 195.6 Fe 2 O 3 ; 0,053 V 2 O 5 (0,029 in terms of V); 1.17 total impurities ΣMeO, 39.4 HCl. The precipitate was separated by filtration and calcined at a temperature of 500 ° C. The extraction of iron in the precipitate weighing 18.73 g was 15.6%, vanadium - 96%, the amount of impurities - 81%. The obtained iron-vanadium product contains, wt.%: 1.88 TiO 2 ; 84.35 Fe 2 O 3 ; 2.99 V 2 O 5 ; 11.74 sums of ΣMeO impurities. The ratio in the iron-vanadium product V / Fe is 2.83. The solution of iron (II) chloride is evaporated to precipitate FeCl 2 , which is subjected to pyrolysis to obtain regenerated hydrochloric acid and iron oxide weighing 86.03 g of the composition, wt.%: 99.38 Fe 2 O 3 ; 0.03 V 2 O 5 ; 0.59 sum of ΣMeO impurities. The resulting titanium-containing residue is dried at 110 ° C. The proportion of the anatase form of TiO 2 in a dry titanium product weighing 23.05 g is 100%. The dry titanium product contains, wt.%: 71.28 TiO 2 ; 8.50 SiO 2 ; 2.52 Fe 2 O 3 ; 0.03 V 2 O 5 ; 0.61 sums of ΣMeO impurities, incl. 17.6% H 2 O, and it is a nanodispersed powder with an average particle size of 14 nm, which has photocatalytic activity in the field of visible light emissions. After calcining the dry titanium product at a temperature of 700 ° C, the proportion of rutile in the calcined titanium product weighing 19.0 g was 100%. The calcined titanium product contains, wt.%: 86,47 TiO 2 ; 10.32 SiO 2 ; 3.05 Fe 2 O 3 ; 0.037 V 2 O 5 ; 0.73 sum of impurities ΣМеО.
Пример 3. 100 г титаномагнетитового концентрата состава по Примеру 1 обрабатывают аналогично Примеру 1. Отличие заключается в том, что обработку ведут 17% соляной кислотой при температуре 105°С. Извлечение железа в раствор выщелачивания составило 99,6%, ванадия - 98,6%, примесей - 97%, а титана в титансодержащий остаток - 99,2%. Раствор выщелачивания объемом 0,470 л, содержащий, г/л: 0,28 TiO2; 216,0 Fe2O3; 1,24 V2O5; 5,87 суммы примесей ΣМеО, 38,6 HCl, обрабатывают раствором аммиака с концентрацией 100 г/л при рН 2,6 с получением осадка гидроксидов железа и ванадия, и 0,492 л раствора хлорида железа (II), содержащего, г/л: 206,1 Fe2O3; 0,002 V2O5; 1,02 суммы примесей ΣМеО; 35,1 HCl. Осадок отделяют фильтрацией и прокаливают при температуре 450°С. Извлечение железа в осадок массой 20,02 г составило 16,8%, ванадия - 99,8% и суммы примесей - 82%. Полученный железованадиевый продукт содержит, мас.%: 0,65 TiO2; 85,15 Fe2O3; 2,9 V2O5; 11,3 суммы примесей ΣМеО. Соотношение в железованадиевом продукте V/Fe 2,73. Раствор хлорида железа (II) упаривают с выделением осадка FeCl2, который подвергают пиролизу с получением регенерированной соляной кислоты и оксида железа массой 101,9 г состава, мас.%: 99,51 Fe2O3; 0,001 V2O5; 0,489 суммы примесей ΣМеО. Полученный титансодержащий остаток сушат при 110°С. Доля анатазной формы TiO2 в сухом титановом продукте массой 22,72 г равна 100%. Сухой титановый продукт содержит, %: 72,49 TiO2; 8,63 SiO2; 1,45 Fe2O3; 0,035 V2O5; 0,40 суммы примесей ΣМеО, в т.ч. 17% Н2О, и представляет собой нанодисперсный порошок со средним размером частиц 13 нм, обладающий фотокаталитической активностью в области излучений видимого света. После прокаливания сухого титанового продукта при температуре 750°С доля рутила в прокаленном титановом продукте массой 18,86 г составила 100%. Прокаленный титановый продукт содержит, мас.%: 87,3 TiO2; 10,39 SiO2; 1,75 Fe2O3; 0,042 V2O5; 0,48 суммы примесей ΣМеО.Example 3. 100 g of titanomagnetite concentrate of the composition according to Example 1 is treated similarly to Example 1. The difference is that the treatment is carried out with 17% hydrochloric acid at a temperature of 105 ° C. The extraction of iron into the leach solution was 99.6%, vanadium - 98.6%, impurities - 97%, and titanium to the titanium-containing residue - 99.2%. 0.470 L leach solution containing, g / l: 0.28 TiO 2 ; 216.0 Fe 2 O 3 ; 1.24 V 2 O 5 ; 5.87 amounts of ΣMeO impurities, 38.6 HCl, are treated with a solution of ammonia with a concentration of 100 g / l at pH 2.6 to obtain a precipitate of iron and vanadium hydroxides, and 0.492 l of a solution of iron (II) chloride containing, g / l: 206.1 Fe 2 O 3 ; 0.002 V 2 O 5 ; 1.02 sum of impurities ΣМеО; 35.1 HCl. The precipitate was separated by filtration and calcined at a temperature of 450 ° C. The extraction of iron in the precipitate weighing 20.02 g was 16.8%, vanadium - 99.8% and the amount of impurities - 82%. The obtained iron-vanadium product contains, wt.%: 0.65 TiO 2 ; 85.15 Fe 2 O 3 ; 2.9 V 2 O 5 ; 11.3 sums of ΣMeO impurities. The ratio in the iron-vanadium product V / Fe is 2.73. The solution of iron (II) chloride is evaporated to precipitate FeCl 2 , which is subjected to pyrolysis to obtain regenerated hydrochloric acid and iron oxide weighing 101.9 g of the composition, wt.%: 99.51 Fe 2 O 3 ; 0.001 V 2 O 5 ; 0.489 sum of impurities ΣМеО. The resulting titanium-containing residue is dried at 110 ° C. The proportion of the anatase form of TiO 2 in a dry titanium product weighing 22.72 g is 100%. The dry titanium product contains,%: 72.49 TiO 2 ; 8.63 SiO 2 ; 1.45 Fe 2 O 3 ; 0.035 V 2 O 5 ; 0.40 the sum of ΣMeO impurities, incl. 17% H 2 O, and is a nanodispersed powder with an average particle size of 13 nm, with photocatalytic activity in the region of visible light emissions. After calcining the dry titanium product at a temperature of 750 ° C, the proportion of rutile in the calcined titanium product weighing 18.86 g was 100%. The calcined titanium product contains, wt.%: 87.3 TiO 2 ; 10.39 SiO 2 ; 1.75 Fe 2 O 3 ; 0.042 V 2 O 5 ; 0.48 sum of impurities ΣМеО.
Пример 4. 100 г титаномагнетитового концентрата состава по Примеру 1 обрабатывают аналогично Примеру 1. Отличие заключается в том, что обработку ведут 15% соляной кислотой при температуре 100°С. Извлечение железа в раствор выщелачивания составило 99,4%, ванадия - 98,7%, примесей - 96,9%, а титана в титансодержащий остаток - 99,3%. Раствор выщелачивания объемом 0,537 л, содержащий, г/л: 0,22 TiO2; 188,6 Fe2O3; 1,08 V2O5; 5,14 суммы примесей ΣМеО; 33,7 HCl, обрабатывают раствором аммиака с концентрацией 100 г/л при рН 2,7 с получением осадка гидроксидов железа и ванадия и 0,563 л раствора хлорида железа (II), содержащего, г/л: 147,2 Fe2O3; 0,004 V2O5; 0,48 суммы примесей ΣМеО; 30,6 HCl. Осадок отделяют фильтрацией и прокаливают при температуре 400°С. Извлечение железа в осадок массой 21,41 г составило 18,2%, ванадия - 99,87% и суммы примесей - 83%. Полученный железованадиевый продукт содержит, мас.%: 0,56 TiO2; 86,05 Fe2O3; 2,71 V2O5; 10,68 суммы примесей ΣМеО. Соотношение в железованадиевом продукте V/Fe 2,51. Раствор хлорида железа (II) упаривают с выделением осадка FeCl2, который подвергают пиролизу с получением регенерированной соляной кислоты и оксида железа массой 83,34 г состава, мас.%: 99,43 Fe2O3; 0,003 V2O5; 0,567 суммы примесей ΣМеО. Полученный титансодержащий остаток сушат при 110°С. Доля анатазной формы TiO2 в сухом титановом продукте массой 22,98 г равна 100%. Сухой титановый продукт содержит, мас.%: 71,71 TiO2; 8,53 SiO2; 2,13 Fe2O3; 0,033 V2O5; 0,38 суммы примесей ΣМеО, в т.ч. 17,2% Н2О, и представляет собой нанодисперсный порошок со средним размером частиц 11 нм, обладающий фотокаталитической активностью в области излучений видимого света. После прокаливания сухого титанового продукта при температуре 800°С доля рутила в прокаленном титановом продукте массой 19,03 г составила 100%. Прокаленный титановый продукт содержит, мас.%: 86,6 TiO2; 10,3 SiO2; 2,57 Fe2O3; 0,04 V2O5; 0,46 суммы примесей ΣМеО.Example 4. 100 g of titanomagnetite concentrate of the composition according to Example 1 is treated similarly to Example 1. The difference is that the treatment is carried out with 15% hydrochloric acid at a temperature of 100 ° C. The extraction of iron into the leach solution was 99.4%, vanadium - 98.7%, impurities - 96.9%, and titanium to the titanium-containing residue - 99.3%. A 0.537 L leach solution containing, g / L: 0.22 TiO 2 ; 188.6 Fe 2 O 3 ; 1.08 V 2 O 5 ; 5.14 sums of ΣMeO impurities; 33.7 HCl, treated with a solution of ammonia with a concentration of 100 g / l at pH 2.7 to obtain a precipitate of iron and vanadium hydroxides and 0.563 l of a solution of iron (II) chloride, containing, g / l: 147.2 Fe 2 O 3 ; 0.004 V 2 O 5 ; 0.48 sum of impurities ΣМеО; 30.6 HCl. The precipitate was separated by filtration and calcined at a temperature of 400 ° C. The extraction of iron in the precipitate weighing 21.41 g was 18.2%, vanadium - 99.87% and the amount of impurities - 83%. The obtained iron-vanadium product contains, wt.%: 0.56 TiO 2 ; 86.05 Fe 2 O 3 ; 2.71 V 2 O 5 ; 10.68 sums of ΣMeO impurities. The ratio in the iron-vanadium product V / Fe is 2.51. The solution of iron (II) chloride is evaporated to precipitate FeCl 2 , which is subjected to pyrolysis to obtain regenerated hydrochloric acid and iron oxide weighing 83.34 g of the composition, wt.%: 99.43 Fe 2 O 3 ; 0.003 V 2 O 5 ; 0.567 sum of impurities ΣМеО. The resulting titanium-containing residue is dried at 110 ° C. The proportion of the anatase form of TiO 2 in a dry titanium product weighing 22.98 g is 100%. The dry titanium product contains, wt.%: 71.71 TiO 2 ; 8.53 SiO 2 ; 2.13 Fe 2 O 3 ; 0.033 V 2 O 5 ; 0.38 the sum of ΣMeO impurities, including 17.2% H 2 O, and it is a nanosized powder with an average particle size of 11 nm, which has photocatalytic activity in the field of visible light emissions. After calcining the dry titanium product at a temperature of 800 ° C, the proportion of rutile in the calcined titanium product weighing 19.03 g was 100%. The calcined titanium product contains, wt.%: 86.6 TiO 2 ; 10.3 SiO 2 ; 2.57 Fe 2 O 3 ; 0.04 V 2 O 5 ; 0.46 sum of impurities ΣМеО.
Пример 5. 100 г титаномагнетитового концентрата состава по Примеру 1 обрабатывают аналогично Примеру 1. Отличие заключается в том, что обработку ведут 15% соляной кислотой при температуре 95°С. Извлечение железа в раствор выщелачивания составило 99,1%, ванадия - 98,8%, примесей - 96,7%, а титана в титансодержащий остаток - 99,2%. Раствор выщелачивания объемом 0,537 л, содержащий, г/л: 0,24 TiO2; 188,3 Fe2O3; 1,08 V2O5; 5,13 суммы примесей ΣMeO; 33,7 HCl, обрабатывают раствором аммиака с концентрацией 110 г/л при рН 2,8 с получением осадка гидроксидов железа и ванадия и 0,564 л раствора хлорида железа (II), содержащего, г/л: 144,1 Fe2O3; <0,001 V2O5; 0,79 суммы примесей ΣМеО; 33,8 HCl. Осадок отделяют фильтрацией и прокаливают при температуре 350°С. Извлечение железа в осадок массой 22,83 г составило 19,6%, ванадия - 99,98% и суммы примесей - 84%. Полученный железованадиевый продукт содержит, мас.%: 1,57 TiO2; 86,76 Fe2O3; 2,55 V2O5; 10,12 суммы примесей ΣMeO. Соотношение в железованадиевом продукте V/Fe 2,36. Раствор хлорида железа (II) упаривают с выделением осадка FeCl2, который подвергают пиролизу с получением регенерированной соляной кислоты и оксида железа массой 81,73 г состава, мас.%: 99,45 Fe2O3; 0,0002 V2O5; 0,546 суммы примесей ΣMeO. Полученный титансодержащий остаток сушат при 110°С. Доля анатазной формы TiO2 в сухом титановом продукте массой 23,16 г равна 100%. Сухой титановый продукт содержит, мас.%: 71,1 TiO2; 8,46 SiO2; 3,2 Fe2O3; 0,03 V2O5; 0,41 суммы примесей ΣMeO, в т.ч. 16,8% Н2О, и представляет собой нанодисперсный порошок со средним размером частиц 16 нм, обладающий фотокаталитической активностью в области излучений видимого света. После прокаливания сухого титанового продукта при температуре 700°С доля рутила в прокаленном титановом продукте массой 18,62 г составила 100%. Прокаленный титановый продукт содержит, мас.%: 85,47 TiO2; 10,17 SiO2; 3,84 Fe2O3; 0,036 V2O5; 0,49 суммы примесей ΣМеО.Example 5. 100 g of titanomagnetite concentrate of the composition according to Example 1 is treated similarly to Example 1. The difference is that the treatment is carried out with 15% hydrochloric acid at a temperature of 95 ° C. The extraction of iron into the leach solution was 99.1%, vanadium - 98.8%, impurities - 96.7%, and titanium to the titanium-containing residue - 99.2%. A 0.537 L leach solution containing, g / L: 0.24 TiO 2 ; 188.3 Fe 2 O 3 ; 1.08 V 2 O 5 ; 5.13 sums of ΣMeO impurities; 33.7 HCl, treated with a solution of ammonia with a concentration of 110 g / l at pH 2.8 to obtain a precipitate of iron and vanadium hydroxides and 0.564 l of a solution of iron (II) chloride, containing, g / l: 144.1 Fe 2 O 3 ; <0.001 V 2 O 5 ; 0.79 sum of impurities ΣМеО; 33.8 HCl. The precipitate was separated by filtration and calcined at a temperature of 350 ° C. The extraction of iron in the precipitate weighing 22.83 g was 19.6%, vanadium - 99.98% and the amount of impurities - 84%. The obtained iron-vanadium product contains, wt.%: 1.57 TiO 2 ; 86.76 Fe 2 O 3 ; 2.55 V 2 O 5 ; 10.12 sums of ΣMeO impurities. The ratio in the iron-vanadium product V / Fe is 2.36. The solution of iron (II) chloride is evaporated to precipitate FeCl 2 , which is subjected to pyrolysis to obtain regenerated hydrochloric acid and iron oxide weighing 81.73 g of the composition, wt.%: 99.45 Fe 2 O 3 ; 0.0002 V 2 O 5 ; 0.546 sum of impurities ΣMeO. The resulting titanium-containing residue is dried at 110 ° C. The proportion of the anatase form of TiO 2 in a dry titanium product weighing 23.16 g is 100%. The dry titanium product contains, wt.%: 71.1 TiO 2 ; 8.46 SiO 2 ; 3.2 Fe 2 O 3 ; 0.03 V 2 O 5 ; 0.41 sum of ΣMeO impurities, incl. 16.8% H 2 O, and is a nanosized powder with an average particle size of 16 nm, with photocatalytic activity in the region of visible light. After calcining the dry titanium product at a temperature of 700 ° C, the proportion of rutile in the calcined titanium product weighing 18.62 g was 100%. The calcined titanium product contains, wt.%: 85.47 TiO 2 ; 10.17 SiO 2 ; 3.84 Fe 2 O 3 ; 0.036 V 2 O 5 ; 0.49 sum of impurities ΣМеО.
Пример 6. 100 г титаномагнетитового концентрата, измельченного до крупности менее 75 мкм и содержащего, мас.%: 41,1 TiO2; 2,43 SiO2; 24,4 FeO; 28,6 Fe2O3; 0,40 V2O5; остальное - примеси, в присутствии металлического железа обрабатывают 20% соляной кислотой, взятой с 20% избытком по отношению к общему количеству железа. Металлическое железо берут с 10% избытком относительно содержания железа (III) в концентрате. Выщелачивание ведут при температуре 110°С в течение 5 часов с последующим охлаждением. Титансодержащий остаток отделяют фильтрацией от раствора выщелачивания. Извлечение железа в раствор выщелачивания составило 98,8%, ванадия - 88,98%, примесных металлов - 95%, а титана в титансодержащий остаток - 97,7%. Раствор выщелачивания объемом 0,358 л, содержащий, г/л: 2,65 TiO2; 198,86 Fe2O3; 0,99 V2O5; 8,16 суммы примесей ΣMeO; 50,8 НС1, упаривают с выделением осадка FeCl2, который подвергают пиролизу с получением регенерированной соляной кислоты и оксида железа массой 75,46 г состава, мас.%: 94,4 Fe2O3; 0,47 V2O5; 5,13 суммы примесей ΣМеО. Соотношение в оксиде железа V/Fe 0,40. Полученный титансодержащий остаток сушат и прокаливают при 110°С и 900°С соответственно с получением титанового продукта - синтетического рутила массой 43 г, содержащего, мас.%: 91,0% TiO2; 5,8 SiO2; 0,77 Fe2O3; 0,10 V2O5; 1,83 суммы примесей ΣMeO.Example 6. 100 g of titanomagnetite concentrate, crushed to a particle size of less than 75 microns and containing, wt.%: 41.1 TiO 2 ; 2.43 SiO 2 ; 24.4 FeO; 28.6 Fe 2 O 3 ; 0.40 V 2 O 5 ; the rest is impurities, in the presence of metallic iron is treated with 20% hydrochloric acid, taken with a 20% excess in relation to the total amount of iron. Metallic iron is taken with a 10% excess relative to the content of iron (III) in the concentrate. Leaching is carried out at a temperature of 110 ° C for 5 hours, followed by cooling. The titanium-containing residue is separated by filtration from the leach solution. The extraction of iron into the leach solution was 98.8%, vanadium 88.98%, impurity metals 95%, and titanium to the titanium containing residue 97.7%. A 0.358 L leach solution containing, g / L: 2.65 TiO 2 ; 198.86 Fe 2 O 3 ; 0.99 V 2 O 5 ; 8.16 sums of ΣMeO impurities; 50.8 HCl, evaporated to give a precipitate of FeCl 2 , which is subjected to pyrolysis to obtain regenerated hydrochloric acid and iron oxide weighing 75.46 g of the composition, wt.%: 94.4 Fe 2 O 3 ; 0.47 V 2 O 5 ; 5.13 sums of ΣMeO impurities. The ratio in iron oxide is V / Fe of 0.40. The obtained titanium-containing residue is dried and calcined at 110 ° C and 900 ° C, respectively, to obtain a titanium product - synthetic rutile weighing 43 g, containing, wt.%: 91.0% TiO 2 ; 5.8 SiO 2 ; 0.77 Fe 2 O 3 ; 0.10 V 2 O 5 ; 1.83 sums of ΣMeO impurities.
Основные технологические параметры и полученные результаты по Примерам 1-5 согласно заявляемому способу, а также по Примеру 6 по прототипу представлены в Таблице.The main technological parameters and the results obtained in Examples 1-5 according to the claimed method, as well as in Example 6 of the prototype are presented in the Table.
Как видно из данных, приведенных в Примерах и Таблице, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение извлечения титана в титансодержащий остаток и соответственно титановый продукт - до 99,3%, а извлечения железа и ванадия в раствор выщелачивания - до 99,6% и 98,8% соответственно. Титановый продукт может быть получен в двух модификациях: в виде нанодисперсного анатаза, обладающего фотокаталитическими свойствами, и/или рутила. Дополнительная обработка раствора выщелачивания раствором аммиака обеспечивает практически полное извлечение ванадия и около 20% железа в железованадиевый продукт при содержании в нем V2O5 2,55-2,99 мас.% с повышенным (до 2,98%) соотношением V/Fe. Железованадиевый продукт в сухом виде является сырьем для получения соединений ванадия, а прокаленный - может быть использован для легирования различных сплавов. Способ позволяет получить чистый оксид железа с содержанием не менее 99,3 мас.% Fe2O3. Способ расширяет ассортимент получаемых продуктов повышенного качества. Реализация предлагаемого способа при пониженной температуре прокаливания позволяет снизить его энергоемкость.As can be seen from the data given in the Examples and the Table, the use of the proposed method provides an increase in the extraction of titanium in the titanium-containing residue and, accordingly, the titanium product to 99.3%, and the extraction of iron and vanadium in the leaching solution to 99.6% and 98.8 % respectively. The titanium product can be obtained in two versions: in the form of nanodispersed anatase with photocatalytic properties, and / or rutile. Additional processing of the leach solution with an ammonia solution ensures almost complete extraction of vanadium and about 20% iron in the iron-vanadium product with a V 2 O 5 content of 2.55-2.99 wt.% With an increased (up to 2.98%) V / Fe ratio . Dry iron-vanadium product is the raw material for the preparation of vanadium compounds, and calcined - can be used for alloying various alloys. The method allows to obtain pure iron oxide with a content of not less than 99.3 wt.% Fe 2 O 3 . The method expands the range of products of high quality. Implementation of the proposed method at a low calcination temperature reduces its energy intensity.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009107802A RU2394926C1 (en) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Procedure for processing titanium-magnetite concentrate |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009107802A RU2394926C1 (en) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Procedure for processing titanium-magnetite concentrate |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2394926C1 true RU2394926C1 (en) | 2010-07-20 |
Family
ID=42685992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009107802A RU2394926C1 (en) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Procedure for processing titanium-magnetite concentrate |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2394926C1 (en) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490346C1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-08-20 | Богатырева Елена Владимировна | Processing method of arizonite and ilmenite concentrates |
| CN104858047A (en) * | 2015-06-12 | 2015-08-26 | 鞍钢集团矿业公司 | Method for recleaning vanadium-titanium magnetite concentrates by oxidation alkaline leaching, grading and magnetic separation |
| CN104878221A (en) * | 2015-06-12 | 2015-09-02 | 鞍钢集团矿业公司 | Method for utilizing oxidation alkaline leaching and desliming to re-concentrate vanadium-titanium magnetite concentrates |
| CN104959217A (en) * | 2015-06-12 | 2015-10-07 | 鞍钢集团矿业公司 | Method for reselecting vanadium-titanium magnetite concentrate by using oxidization alkaline leaching, classification and reverse flotation |
| CN105013602A (en) * | 2015-06-12 | 2015-11-04 | 鞍钢集团矿业公司 | Vanadium-titanium magnetite concentrate re-concentration method achieved through oxidation alkaline leaching, classification and reselection |
| CN105219968A (en) * | 2015-10-20 | 2016-01-06 | 郑州大学 | The method of titanium and iron in a kind of acidleach-precipitate flotation combined recovery red mud |
| RU2649208C1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-03-30 | Виктор Иванович Сачков | Method for processing titanomagnetite crude ore |
| DE102019007087B3 (en) | 2019-10-11 | 2020-06-10 | Bernd Kunze | Process to remove vanadium from secondary raw materials |
-
2009
- 2009-03-04 RU RU2009107802A patent/RU2394926C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MAHMOUD M.H.H., AFIFI A.A.I., IBRAHIM LA. Hydrometallurgy, 2004, 73, №l-2, c.99-109. * |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2490346C1 (en) * | 2012-04-02 | 2013-08-20 | Богатырева Елена Владимировна | Processing method of arizonite and ilmenite concentrates |
| CN104858047A (en) * | 2015-06-12 | 2015-08-26 | 鞍钢集团矿业公司 | Method for recleaning vanadium-titanium magnetite concentrates by oxidation alkaline leaching, grading and magnetic separation |
| CN104878221A (en) * | 2015-06-12 | 2015-09-02 | 鞍钢集团矿业公司 | Method for utilizing oxidation alkaline leaching and desliming to re-concentrate vanadium-titanium magnetite concentrates |
| CN104959217A (en) * | 2015-06-12 | 2015-10-07 | 鞍钢集团矿业公司 | Method for reselecting vanadium-titanium magnetite concentrate by using oxidization alkaline leaching, classification and reverse flotation |
| CN105013602A (en) * | 2015-06-12 | 2015-11-04 | 鞍钢集团矿业公司 | Vanadium-titanium magnetite concentrate re-concentration method achieved through oxidation alkaline leaching, classification and reselection |
| CN105219968A (en) * | 2015-10-20 | 2016-01-06 | 郑州大学 | The method of titanium and iron in a kind of acidleach-precipitate flotation combined recovery red mud |
| CN105219968B (en) * | 2015-10-20 | 2017-03-15 | 郑州大学 | A kind of method of titanium and iron in acidleach precipitate flotation combined recovery red mud |
| RU2649208C1 (en) * | 2016-12-28 | 2018-03-30 | Виктор Иванович Сачков | Method for processing titanomagnetite crude ore |
| DE102019007087B3 (en) | 2019-10-11 | 2020-06-10 | Bernd Kunze | Process to remove vanadium from secondary raw materials |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2394926C1 (en) | Procedure for processing titanium-magnetite concentrate | |
| Zhang et al. | A novel chemical pathway for energy efficient production of Ti metal from upgraded titanium slag | |
| Mahmoud et al. | Reductive leaching of ilmenite ore in hydrochloric acid for preparation of synthetic rutile | |
| US10689730B2 (en) | Methods of producing a titanium product | |
| KR101021454B1 (en) | Method for recovering rare metals in a zinc leaching process | |
| CN107032400B (en) | TiCl4The method that purification tailings alkali is soaked standby high-purity vanadium oxide | |
| NL8101735A (en) | METHOD FOR EXTRACTING FIRE-RESISTANT METAL | |
| JP6656694B2 (en) | Recovery method of titanium oxide from ilmenite ore | |
| JP4880909B2 (en) | Purification method for removing sulfur from nickel compounds or cobalt compounds, and ferronickel production method | |
| Vásquez et al. | Effects of thermal preoxidation on reductive leaching of ilmenite | |
| WO2020237312A1 (en) | Recovery of titanium products from titanomagnetite ores | |
| JP7050925B2 (en) | Recovery of metals from pyrite | |
| CN110306065A (en) | A kind of method that vanadium slag prepares ammonium metavanadate | |
| RU2606813C1 (en) | Method of processing vanadium containing iron-titanium concentrate | |
| CN109809494A (en) | A kind of stabilization processes arsenic alkaline slag prepares the Arsenic fixation method of scorodite | |
| NZ258438A (en) | Removal of iron impurities of titanium-containing ores by heating the ore with a flux (alkali metal hydroxide) to form distinct separable oxides | |
| NL8001091A (en) | METHOD FOR RECOVERING VALUABLE METALS FROM CATALYSTS | |
| Behnajady et al. | Separation of arsenic from hazardous As-bearing acidic leached zinc plant purification filter cake selectively by caustic baking and water leaching | |
| WO2020138137A1 (en) | Method for purifying vanadium oxide | |
| Wang et al. | Production of TiO 2 from CaTiO 3 by alkaline roasting method | |
| RU2571244C1 (en) | Method for obtaining pure tungstic acid | |
| RU2299254C1 (en) | Method of vanadium extraction out of the highly concentrated lime slag | |
| Lin et al. | One-step extraction of bismuth from bismuthinite in sodium carbonate–sodium chloride molten salt using ferric oxide as sulfur-fixing agent | |
| Ebrahimi-Kahrizsangi et al. | Molybdenite alkali fusion and leaching: reactions and mechanism | |
| Júnior et al. | Processing of spent platinum-based catalysts via fusion with potassium hydrogenosulfate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210305 |