RU2571904C1 - Способ переработки титансодержащего материала - Google Patents
Способ переработки титансодержащего материала Download PDFInfo
- Publication number
- RU2571904C1 RU2571904C1 RU2014145044/05A RU2014145044A RU2571904C1 RU 2571904 C1 RU2571904 C1 RU 2571904C1 RU 2014145044/05 A RU2014145044/05 A RU 2014145044/05A RU 2014145044 A RU2014145044 A RU 2014145044A RU 2571904 C1 RU2571904 C1 RU 2571904C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- sulfuric acid
- leaching
- extraction
- carried out
- Prior art date
Links
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 116
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims abstract description 93
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 85
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 85
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 61
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 53
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 33
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 33
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims abstract description 26
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 claims abstract description 16
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 15
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims abstract description 15
- 238000009283 thermal hydrolysis Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 12
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical compound O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 10
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 7
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 6
- 150000002506 iron compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 3
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 13
- -1 Aliphatic alcohols Chemical class 0.000 claims description 8
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 claims description 8
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 6
- YKGBNAGNNUEZQC-UHFFFAOYSA-N 6-methyl-n,n-bis(6-methylheptyl)heptan-1-amine Chemical compound CC(C)CCCCCN(CCCCCC(C)C)CCCCCC(C)C YKGBNAGNNUEZQC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N n,n-dioctyloctan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCN(CCCCCCCC)CCCCCCCC XTAZYLNFDRKIHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 125000005270 trialkylamine group Chemical group 0.000 claims description 4
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 claims description 3
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 20
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 abstract description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 abstract description 2
- 235000011149 sulphuric acid Nutrition 0.000 abstract 7
- 239000001117 sulphuric acid Substances 0.000 abstract 7
- 239000012071 phase Substances 0.000 abstract 3
- 229910009973 Ti2O3 Inorganic materials 0.000 abstract 1
- GQUJEMVIKWQAEH-UHFFFAOYSA-N titanium(III) oxide Chemical compound O=[Ti]O[Ti]=O GQUJEMVIKWQAEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 48
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 25
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 11
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 10
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 10
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 10
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 9
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 7
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 7
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 6
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 description 5
- KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 1-Octanol Chemical compound CCCCCCCCO KBPLFHHGFOOTCA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 4
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 4
- MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N decan-1-ol Chemical compound CCCCCCCCCCO MWKFXSUHUHTGQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 210000002257 embryonic structure Anatomy 0.000 description 4
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 3
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical compound [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 2
- 230000008929 regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 2
- XUJLWPFSUCHPQL-UHFFFAOYSA-N 11-methyldodecan-1-ol Chemical compound CC(C)CCCCCCCCCCO XUJLWPFSUCHPQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PTTPXKJBFFKCEK-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-4-heptanone Chemical compound CC(C)CC(=O)CC(C)C PTTPXKJBFFKCEK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 1
- NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Chemical compound CC(C)CC(C)=O NTIZESTWPVYFNL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N Methyl isobutyl ketone Natural products CCC(C)C(C)=O UIHCLUNTQKBZGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003929 acidic solution Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052918 calcium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000378 calcium silicate Substances 0.000 description 1
- OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N calcium;dioxido(oxo)silane Chemical compound [Ca+2].[O-][Si]([O-])=O OYACROKNLOSFPA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 description 1
- 229910052602 gypsum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010440 gypsum Substances 0.000 description 1
- 231100001261 hazardous Toxicity 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003701 inert diluent Substances 0.000 description 1
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910021653 sulphate ion Inorganic materials 0.000 description 1
- ZMBHCYHQLYEYDV-UHFFFAOYSA-N trioctylphosphine oxide Chemical compound CCCCCCCCP(=O)(CCCCCCCC)CCCCCCCC ZMBHCYHQLYEYDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Способ переработки титансодержащего материала включает выщелачивание измельченного материала серной кислотой при нагревании с получением суспензии. Затем суспензию фильтруют и отделяют твердый остаток от сернокислого раствора выщелачивания, содержащего соединения титана и железа. Проводят экстракционную обработку раствора выщелачивания, разделение органической и водной фаз, водную реэкстракцию, термический гидролиз с образованием гидроксида титана. Гидроксид титана отделяют и обжигают с получением диоксида титана. Выщелачивание титансодержащего материала осуществляют серной кислотой с концентрацией 600-800 г/л. Экстракционную обработку сернокислого раствора выщелачивания проводят с переводом 55-65 мас.% серной кислоты в органическую фазу, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу. Реэкстракцию ведут с получением раствора серной кислоты. Водную фазу обрабатывают постоянным электрическим током при плотности тока 0,02-0,10 А/см2 до обеспечения содержания Ti2O3 не более 5 г/л и подвергают термическому гидролизу. В качестве титансодержащего материала используют сфеновый, перовскитовый, ильменитовый концентраты с крупностью частиц не более 40 мкм. Изобретение позволяет повысить степень извлечения титана из титансодержащего материала в чистый диоксид титана, уменьшить объем материальных потоков, повысить экологичность. 8 з.п. ф-лы, 4 пр.
Description
Изобретение относится к сернокислотной переработке титансодержащих материалов, в том числе сфенового, перовскитового, ильменитового концентратов, с получением диоксида титана, используемого в качестве пигмента, а также для производства катализаторов, специальных сплавов и конденсаторов.
При переработке титансодержащих материалов, в состав которых помимо ценных компонентов входят компоненты, снижающие качественные характеристики конечных продуктов, возникает необходимость полного или частичного удаления нежелательных примесей. Существующие методы переработки титансодержащих материалов при обеспечении высокой чистоты получаемого диоксида титана характеризуются недостаточно высокой степенью извлечения диоксида титана, а также значительным объемом материальных потоков, что отрицательно сказывается на экологии. На решение этой проблемы направлено настоящее изобретение.
Известен способ переработки титансодержащего материала, в частности сфенового концентрата (см. а.с. 1611909 СССР, МКИ5 С09С 1/36, 1990), включающий его обработку раствором, содержащим 230-240 г/л серной кислоты, в режиме кипения, отделение образовавшегося гидратированного титансодержащего осадка и кислотную обработку осадка раствором, содержащим 950-1100 г/л серной кислоты, при 130-155°С в течение 1-3 часов с переводом титана в жидкую фазу. После этого отделяют кальцийсиликатный твердый остаток, а полученный титансодержащий раствор выдерживают при той же температуре до остаточного содержания титана 0,5-3,0 г/л в расчете на TiO2 с образованием суспензии. Далее выделяют из суспензии твердую часть в виде титанилсульфата, растворяют его в воде, а образовавшийся при этом титансодержащий раствор подвергают термогидролизу в режиме кипения с получением осадка гидроксида титана, который отделяют, промывают водой и подвергают солевой обработке. После термообработки при 850°С получают пигментный диоксид титана рутильной модификации при его содержании 96%. Извлечение TiO2 в пигмент составляет 88,4-92,7%
Данный способ не предусматривает приемов, позволяющих ограничить переход примесей из концентрата в диоксид титана, и характеризуется недостаточно высокой степенью извлечения диоксида титана. Способ включает образование значительного количества труднофильтруемых промежуточных осадков, промывка которых требует большого объема водных растворов с образованием слабокислых стоков, что ухудшает экологичность способа. Все это снижает эффективность способа.
Известен также принятый за прототип способ переработки титансодержащего материала (см. пат. 2315123 РФ, МПК С22В 34/12, С22В 3/08, C01G 23/053, 2008), включающий двухстадийное выщелачивание в автоклаве измельченного до крупности 50% частиц 32 мкм титансодержащего материала, преимущественно ильменита, раствором, содержащим 400-700 г/л серной кислоты, в присутствии металлического железа в качестве восстановителя при температуре 95-120°С в течение 3-6 часов на каждой стадии. При этом образуется суспензия, которая включает кислый раствор титанилсульфата и сульфата двухвалентного железа и твердый остаток. Затем твердый остаток отделяют от раствора, из которого кристаллизацией осаждают сульфат железа, который отделяют фильтрацией. Полученный при этом раствор титанилсульфата подвергают экстракционной обработке при температуре 50°С и отношении O:B=2-5:1. В качестве экстрагента используют триоктилфосфиноксид и бутилдибутилфосфонат в сочетании с модификатором в виде метилизобутилкетона, диизобутилкетона и изотридеканола. Разделяют органическую и водную фазы. Реэкстракцию титанилсульфата из органической фазы производят водой при температуре 50-60°С и отношении О:В=0,33-30:1. Полученный разбавленный раствор титанилсульфата с концентрацией 12-25 г/л по титану (20-42 г/л по TiO2) подвергают термическому гидролизу с образованием твердой фазы в виде гидроксида титана. Разделяют твердую и жидкую фазы, производят водную промывку твердой фазы и обжигают ее при температуре 1000°С с образованием конечного продукта в виде диоксида титана. Получаемый продукт содержит 99,67 мас. % TiO2 и примеси в количестве: Fe - 0,07%, S<0,02%. Степень извлечения титана после 2-й стадии выщелачивания составляет 72-87%.
Известный способ характеризуется высокой чистотой получаемого диоксида титана, однако не позволяет обеспечить высокую степень извлечения титана по причине использования разбавленных растворов, что ведет к значительному повышению объемов материальных потоков и увеличению потерь диоксида титана. Проведение экстракции и реэкстракции при высокой температуре делает процесс пожароопасным. Наличие большого количества слабокислых стоков после гидролиза ухудшает экологичность способа. Кроме того, обжиг гидроксида титана при высокой (1000°С) температуре повышает энергоемкость способа. Все это снижает эффективность способа.
Технический результат заключается в повышении эффективности способа за счет увеличения степени извлечения титана при сохранении высокой чистоты получаемого диоксида титана. Технический результат заключается также в ограничении объема материальных потоков и улучшении экологичности способа.
Технический результат достигается тем, что в способе переработки титансодержащего материала, включающем выщелачивание измельченного материала серной кислотой при нагревании с получением суспензии, фильтрацию суспензии с отделением твердого остатка от сернокислого раствора выщелачивания, содержащего соединения титана и железа, экстракционную обработку раствора выщелачивания, разделение органической и водной фаз, водную реэкстракцию, термический гидролиз с образованием гидроксида титана, его отделение и обжиг с получением диоксида титана, согласно изобретению, выщелачивание титансодержащего материала осуществляют серной кислотой с концентрацией 600-800 г/л, экстракционную обработку сернокислого раствора выщелачивания проводят с переводом 55-65 мас. % серной кислоты в органическую фазу, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу, реэкстракцию ведут с получением раствора серной кислоты, а водную фазу обрабатывают постоянным электрическим током при плотности тока 0,02-0,10 А/см2 до обеспечения содержания Ti2O3 не более 5 г/л и подвергают термическому гидролизу.
Достижению технического результата способствует то, что в качестве титансодержащего материала используют сфеновый, перовскитовый, ильменитовый концентраты с крупностью частиц не более 40 мкм.
Достижению технического результата способствует также то, что выщелачивание проводят при температуре не менее 115°С в течение 5-10 часов.
Достижению технического результата способствует также и то, что выщелачивание ильменитового концентрата проводят в присутствии восстановителя.
Достижению технического результата способствует и то, что экстракционную обработку ведут смесью, содержащей 65-90 об. % алифатических спиртов и 10-35 об. % третичных аминов, при отношении O:B=4-6:1 на 3-5 ступенях.
На достижение технического результата направлено то, что в качестве алифатических спиртов используют спирты, содержащие 8-10 атомов углерода.
На достижение технического результата направлено также то, что в качестве третичных аминов используют триалкиламин, триоктиламин, триизооктиламин.
На достижение технического результата направлено также и то, что реэкстракцию серной кислоты ведут при O:B=6-7:1 на 5-8 ступенях с получением сернокислого раствора, который используют на стадии выщелачивания.
На достижение технического результата направлено и то, что обжиг гидроксида титана ведут при температуре 870-900°С.
Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.
Выщелачивание измельченного титансодержащего материала серной кислотой с концентрацией 600-800 г/л активизирует переход титана в жидкую фазу суспензии, что позволяет повысить извлечение титана в конечный продукт в виде диоксида титана. Выщелачивание титансодержащего материала серной кислотой с концентрацией менее 600 г/л приводит к снижению степени извлечения титана в жидкую фазу и, соответственно, к снижению извлечения титана в конечный продукт, а с концентрацией более 800 г/л вызывает снижение устойчивости титана в жидкой фазе суспензии и сопровождается его переходом в титансодержащую твердую фазу и затем в твердый остаток, что также приводит к снижению извлечения титана в конечный продукт.
Экстракционная обработка сернокислого раствора выщелачивания с переводом в органическую фазу 55-65 мас. % серной кислоты обеспечивает высокую избирательность процесса, что позволяет повысить извлечение титана и железа в водную фазу и далее в конечный продукт, а также обеспечивает снижение кислотности водной фазы при сохранении в ней высокой концентрации титана, что исключает разбавление водной фазы перед гидролизом и обеспечивает значительное сокращение материальных потоков. Перевод в органическую фазу менее 55 мас. % серной кислоты приводит к повышению кислотности водной фазы, что снижает извлечение титана на стадии гидролиза и, соответственно, понижает извлечение титана в конечный продукт. Перевод в органическую фазу более 65 мас. % серной кислоты приводит к формированию при гидролизе труднофильтруемого гидроксидного осадка, что увеличивает продолжительность его промывки, ведет к повышенному расходу промывной воды и, соответственно, к увеличению количества слабокислых стоков.
Реэкстракция из органической фазы раствора серной кислоты водой обеспечивает получение серной кислоты с минимальным количеством примесей и регенерацию экстрагента для его повторного использования, что способствует повышению степени извлечения титана и снижению объема материальных потоков.
Обработка водной фазы постоянным электрическим током при плотности тока 0,02-0,10 А/см2 обеспечивает перевод трехвалентного железа в двухвалентное, которое не осаждается совместно с титаном при последующем гидролизе. Плотность тока менее 0,02 А/см2 сопровождается повышением длительности обработки водной фазы, что нежелательно, а плотность тока более 0,10 А/см2 затрудняет регулирование процесса с точки зрения обеспечения требуемого количества Ti2O3 в водной фазе.
Наличие в водной фазе трехвалентного титана Ti2O3 в количестве не более 5 г/л препятствует обратному процессу перехода железа в трехвалентное состояние.
Термический гидролиз водной фазы, предварительно обработанной постоянным электрическим током, обеспечивает осаждение гидрооксида титана с минимальным количеством примесей, что способствует получению чистого диоксида титана. Термический гидролиз водной фазы предпочтительно проводить в режиме кипения.
Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в увеличении степени извлечения титана при сохранении высокой чистоты получаемого диоксида титана, уменьшении объема материальных потоков и улучшении экологичности способа. Все это повышает его эффективность.
В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие режимные параметры.
Использование в качестве титансодержащего материала сфенового, перовскитового, ильменитового концентратов обусловлено перспективами использования этих концентратов на территории РФ и способствует расширению ассортимента титанового сырья для получения высококачественного диоксида титана. Крупность частиц концентрата не более 40 мкм обеспечивает его высокую химическую активность на стадии выщелачивания.
Выщелачивание титансодержащего материала при температуре не менее 115°С в течение 5-10 часов обеспечивает высокую степень извлечения титана в раствор выщелачивания. Выщелачивание при температуре менее 115°С приводит к снижению извлечения титана в раствор выщелачивания. Выщелачивание в течение менее 5 часов ведет к снижению извлечения титана в раствор выщелачивания, а в течение более 12 часов - технологически неоправданно, так как практически не влияет на дополнительное извлечение титана.
Проведение выщелачивания ильменитового концентрата в присутствии восстановителя необходимо для перевода трехвалентного железа в двухвалентное и частичного выделения его в виде кристаллического сульфата железа (II), что снижает содержание железа в растворе выщелачивания, направляемом на экстракционную обработку. В качестве восстановителя предпочтительно использовать железную стружку или чугунный скрап.
Использование в качестве экстрагента смеси, содержащей 65-90 об. % алифатических спиртов и 10-35 об. % третичных аминов, обеспечивает наилучшие условия для проведения экстракции серной кислоты. Содержание в смеси спиртов более 90 об. %, а третичных аминов менее 10 об. % ухудшает расслаивание фаз при реэкстракции, что снижает производительность процесса. При содержании в смеси третичных аминов более 35 об. % получаются очень вязкие экстракты, что затрудняет расслаивание фаз и перекачку экстрагента. Содержание в смеси алифатических спиртов менее 65 об. % требует введения в смесь инертного разбавителя, что не позволяет получить при реэкстракции концентрированные растворы серной кислоты в силу недостаточной емкости экстракционной смеси.
Проведение экстракционной обработки раствора выщелачивания при отношении O:B=4-6:1 на 3-5 ступенях обусловлено следующим. Проведение экстракционной обработки при соотношении O:B менее 4:1 не обеспечивает достаточного извлечения кислоты в органическую фазу, а при O:B более 6:1 приводит к слишком большому расходу экстрагента и получению разбавленных по кислоте экстрактов. Число ступеней экстракции менее 3 недостаточно для требуемого (55-65 мас. %) извлечения серной кислоты из раствора выщелачивания, а при числе ступеней более 5 возрастают затраты на оборудование без существенного увеличения извлечения кислоты.
Использование в качестве алифатических спиртов - спиртов, содержащих 8-10 атомов углерода, в частности октилового спирта, деканола и др., обусловлено их физико-химическими свойствами: пониженной плотностью, высокой химической стойкостью, малой растворимостью и низкой токсичностью.
Предпочтительно в качестве третичных аминов использовать триалкиламин, триоктиламин или триизооктиламиа в силу того, что эти экстрагенты позволяют осуществить селективную экстракцию серной кислоты из растворов с умеренной кислотностью и проводить последующую регенерацию экстракционной смеси водой.
Проведение водной реэкстракции при O:B=6-7:1 на 5-8 ступенях позволяет получить реэкстракт в виде раствора серной кислоты, который может быть использован на стадии выщелачивания. При числе ступеней менее 5 в указанном интервале соотношения O:В будет иметь место недоизвлечение кислоты в реэкстракт, а число ступеней свыше 8 не приводит к увеличению реэкстракции кислоты.
Обжиг гидроксида титана при температуре 870-900°С позволяет снизить энергетические затраты при сохранении стабильной структуры диоксида титана и максимальном удалении серы. Обжиг при температуре ниже 870°С увеличивает длительность формирования стабильной структуры диоксида титана, а обжиг при температуре выше 900°С нежелателен по причине ухудшения пигментных характеристик диоксида титана.
Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения увеличения степени извлечения титана из концентрата в конечный продукт, уменьшения объема материальных потоков и улучшения экологичности способа при сохранении высокой чистоты получаемого диоксида титана.
Сущность и преимущества заявленного способа могут быть более наглядно проиллюстрированы следующими примерами.
Пример 1. Берут 1 кг сфенового концентрата с крупностью частиц не более 40 мкм, содержащего 32% TiO2, 1,5% Fe2O3, загружают его в 4 л раствора серной кислоты с концентрацией 600 г/л H2SO4 и проводят выщелачивание при температуре 115°С в течение 10 часов с переводом титана и железа в жидкую фазу. Образовавшуюся суспензию фильтруют с отделением твердого остатка. При этом получают сернокислый раствор выщелачивания объемом 3,7 л, содержащий, г/л: H2SO4 - 540, титан в пересчете на TiO2 - 76,2, железо в пересчете на Fe2O3 - 3,9, который подвергают экстракционной обработке. Экстракцию проводят смесью, содержащей 65 об. % октилового спирта и 35 об. % триизооктиламина, при температуре 40°С и отношении O:B=5:1 на 4 противоточных ступенях с переводом 65 мас. % серной кислоты в органическую фазу с получением экстракта объемом 22,3 л с содержанием 58,2 г/л H2SO4, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу объемом 3 л с содержанием, г/л: H2SO4 - 540, титан в пересчете на TiO2 - 87,2, железо в пересчете на Fe2O3 - 4,5. Реэкстракцию серной кислоты из экстракта проводят водой в режиме противотока при температуре 40°С и O:B=7:1 на 8 ступенях с получением 3,4 л раствора серной кислоты с концентрацией 390 г/л H2SO4. Водную фазу обрабатывают постоянным электрическим током при плотности тока 0,02 А/см2 до обеспечения содержания Ti2O3 2,5 г/л, после чего подвергают термическому гидролизу. Гидролиз проводят при добавке в раствор титановых зародышей в количестве 1% по отношению к TiO2 в растворе в режиме кипения в течение 6 часов. Образовавшийся при этом осадок гидроксида титана промывают 2,5 л воды и подвергают обжигу при 900°С с получением 301,5 г диоксида титана. Степень извлечения титана из сфенового концентрата составила 94,2% TiO2. Содержание примеси железа в расчете на металл - 0,03%, серы - 0,035%.
Пример 2. Берут 1 кг перовскитового концентрата с крупностью частиц не более 40 мкм, содержащего 48% TiO2, 4% Fe2O3, загружают его в 4 л раствора серной кислоты с концентрацией 800 г/л H2SO4 и проводят выщелачивание при температуре 135°С в течение 7 часов с переводом титана и железа в жидкую фазу. Образовавшуюся суспензию фильтруют с отделением твердого остатка. При этом получают сернокислый раствор выщелачивания объемом 3,49 л, содержащий, г/л: H2SO4 - 759, титан в пересчете на TiO2 -169,8, железо в пересчете на Fe2O3 - 14,5, который подвергают экстракционной обработке. Экстракцию проводят смесью, содержащей 80 об. % октилового спирта и 20 об. % триоктиламина, при температуре 30°С и отношении O:B=4:1 на 5 противоточных ступенях с переводом 55 мас. % серной кислоты в органическую фазу с получением экстракта объемом 17,5 л с содержанием H2SO4 - 69,5 г/л, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу объемом 2,8 л с содержанием, г/л: H2SO4 - 436, титан в пересчете на TiO2 - 201,6, железо в пересчете на Fe2O3 - 6,5. Реэкстракцию серной кислоты из экстракта проводят водой в режиме противотока при температуре 30°С и O:B=6:1 на 5 ступенях с получением 2,9 л раствора серной кислоты с концентрацией 419 г/л H2SO4. Водную фазу обрабатывают постоянным электрическим током при плотности тока 0,05 А/см2 до обеспечения содержания Ti2O3 4,0 г/л, после чего подвергают термическому гидролизу. Гидролиз проводят при добавке в раствор титановых зародышей в количестве 1% по отношению к TiO2 в растворе в режиме кипения в течение 6 часов. Образовавшийся при этом осадок гидроксида титана промывают 3,5 л воды и подвергают обжигу при 880°С с получением 445 г диоксида титана. Степень извлечения титана из перовскитового концентрата составила 92,5% TiO2. Содержание примеси железа в расчете на металл - 0,051%, серы - 0,038%.
Пример 3. Берут 1 кг ильменитового концентрата с крупностью частиц не более 40 мкм, содержащего 48,2% TiO2, 40,0% Fe2O3, загружают его в 4 л раствора серной кислоты с концентрацией 750 г/л H2SO4 и проводят выщелачивание в присутствии восстановителя в виде железной стружки, обеспечивающего восстановление трехвалентного железа до двухвалентного состояния, при температуре 130°С в течение 5 часов с переводом титана и железа в жидкую фазу. Образовавшуюся суспензию фильтруют с отделением твердого остатка. При этом получают сернокислый раствор выщелачивания, из которого кристаллизацией выделяют сульфат железа (II) в виде соли FeSO4·7H2O с переводом 50% железа (II) из раствора в соль. Полученную соль отделяют от сернокислого раствора объемом 2,8 л, содержащего, г/л: H2SO4 - 850, титан в пересчете на TiO2 - 162,1, железо в пересчете на Fe2O3 - 67,8, который подвергают экстракционной обработке. Экстракцию проводят смесью, содержащей 90 об. % деканола и 10 об. % триалкиламина, при температуре 20°С и отношении O:B=6:1 на 3 противоточных ступенях с переводом 65 мас. % серной кислоты в органическую фазу с получением экстракта объемом 16,8 л с содержанием 93,4 г/л H2SO4, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу объемом 2 л с содержанием, г/л: H2SO4 - 399, титан в пересчете на TiO2 - 200,6 и железо в пересчете на Fe2O3 - 79,8. Реэкстракцию серной кислоты из экстракта проводят водой в режиме противотока при температуре 30°С и O:B=6:1 на 5 ступенях с получением 3 л раствора серной кислоты с концентрацией 520 г/л H2SO4, которую используют для получения сульфата кальция в виде гипса. Водную фазу обрабатывают постоянным электрическим током при плотности тока 0,1 А/см2 до обеспечения содержания Ti2O3 5 г/л, после чего подвергают термическому гидролизу. Гидролиз проводят при добавке в раствор титановых зародышей в количестве 1% по отношению TiO2 в растворе в режиме кипения в течение 6 часов. Образовавшийся при этом осадок гидроксида титана промывают 4 л воды и подвергают обжигу при 870°С с получением 425 г диоксида титана. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата составила 88,1% TiO2. Содержание примеси железа в расчете на металл - 0,085%, серы - 0,042%.
Пример 4. Берут 1 кг измельченного сфенового концентрата с крупностью частиц не более 40 мкм, содержащего 32% TiO2, 1,5% Fe2O3, загружают его в 4 л раствора серной кислоты с концентрацией 600 г/л H2SO4, приготовленного путем смешения 3,4 л раствора серной кислоты, полученного по Примеру 1, с концентрацией 390 г/л H2SO4 и 0,6 л концентрированной серной кислоты, содержащей 1810 г/л H2SO4, и проводят выщелачивание при температуре 115°С в течение 10 часов с переводом титана и железа в жидкую фазу. Образовавшуюся суспензию фильтруют с отделением твердого остатка. При этом получают сернокислый раствор выщелачивания объемом 3,7 л, содержащий, г/л: H2SO4 - 540, титан в пересчете на TiO2 - 76,8, железо в пересчете на Fe2O3 - 3,95, который подвергают экстракционной обработке. Экстракцию проводят смесью, содержащей 65 об. % октилового спирта и 35 об. % триизооктиламина, при температуре 40°С и отношении O:B=5:1 на 4 противоточных ступенях с переводом 65 мас. % серной кислоты в органическую фазу с получением экстракта объемом 22,3 л с содержанием 58,4 г /л H2SO4, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу объемом 3 л с содержанием, г/л: H2SO4 - 540, титан в пересчете на TiO2 - 87,5, железо в пересчете на Fe2O3 - 4,6. Реэкстракцию серной кислоты из экстракта проводят водой в режиме противотока при температуре 40°С и O:B=7:1 на 8 ступенях с получением 3,4 л раствора серной кислоты с концентрацией 390 г/л H2SO4. Водную фазу обрабатывают постоянным электрическим током при плотности тока 0,02 А/см2 до обеспечения содержания Ti2O3 2,5 г/л, после чего подвергают ее термическому гидролизу. Гидролиз проводят при добавке в раствор титановых зародышей в количестве 1% по отношению к TiO2 в растворе в режиме кипения в течение 6 часов. Образовавшийся при этом осадок гидроксида титана промывают 2,5 л воды и подвергают обжигу при 900°С с получением 300 г диоксида титана. Степень извлечения титана из сфенового концентрата составила 93,5% TiO2. Содержание примеси железа в расчете на металл - 0,031%, серы - 0,036%.
Из анализа вышеприведенных Примеров видно, что предлагаемый способ позволяет повысить степень извлечения титана из титансодержащего материала в диоксид титана до 94,2% при содержании в нем примесей железа и серы в количестве: Fe - 0,03-0,085%, S - 0,035-0,042%. В способе согласно изобретению для гидролиза используются концентрированные титансодержащие растворы - 87,2-201,6 г/л по TiO2. С учетом этого объем материальных потоков уменьшается в 2-10 раз. Соответственно снижается и количество слабокислых стоков и улучшается экологичность способа. Предлагаемый способ может быть реализован на стандартном оборудовании.
Claims (9)
1. Способ переработки титансодержащего материала, включающий выщелачивание измельченного материала серной кислотой при нагревании с получением суспензии, фильтрацию суспензии с отделением твердого остатка от сернокислого раствора выщелачивания, содержащего соединения титана и железа, экстракционную обработку раствора выщелачивания, разделение органической и водной фаз, водную реэкстракцию, термический гидролиз с образованием гидроксида титана, его отделение и обжиг с получением диоксида титана, отличающийся тем, что выщелачивание титансодержащего материала осуществляют серной кислотой с концентрацией 600-800 г/л, экстракционную обработку сернокислого раствора выщелачивания проводят с переводом 55-65 мас.% серной кислоты в органическую фазу, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу, реэкстракцию ведут с получением раствора серной кислоты, а водную фазу обрабатывают постоянным электрическим током при плотности тока 0,02-0,10 А/см2 до обеспечения содержания Ti2O3 не более 5 г/л и подвергают термическому гидролизу.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве титансодержащего материала используют сфеновый, перовскитовый, ильменитовый концентраты с крупностью частиц не более 40 мкм.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что выщелачивание проводят при температуре не менее 115°C в течение 5-10 часов.
4. Способ по п. 3, отличающийся тем, что выщелачивание ильменитового концентрата проводят в присутствии восстановителя.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что экстракционную обработку ведут смесью, содержащей 65-90 об.% алифатических спиртов и 10-35 об.% третичных аминов, при отношении O:B=(4-6):1 на 3-5 ступенях.
6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве алифатических спиртов используют спирты, содержащие 8-10 атомов углерода.
7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что в качестве третичных аминов используют триалкиламин, триоктиламин или триизооктиламин.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что реэкстракцию серной кислоты ведут при O:B=(6-7):1 на 5-8 ступенях с получением сернокислого раствора, который используют на стадии выщелачивания.
9. Способ по п. 1 отличающийся тем, что обжиг гидроксида титана ведут при температуре 870-900°C.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145044/05A RU2571904C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Способ переработки титансодержащего материала |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014145044/05A RU2571904C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Способ переработки титансодержащего материала |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2571904C1 true RU2571904C1 (ru) | 2015-12-27 |
Family
ID=55023391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014145044/05A RU2571904C1 (ru) | 2014-11-06 | 2014-11-06 | Способ переработки титансодержащего материала |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2571904C1 (ru) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2665759C1 (ru) * | 2017-12-25 | 2018-09-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Способ переработки сфенового концентрата |
| RU2715192C1 (ru) * | 2019-02-20 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ переработки ильменитового концентрата |
| RU2715193C1 (ru) * | 2019-02-20 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ переработки ильменитового концентрата |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1366476A1 (ru) * | 1986-04-21 | 1988-01-15 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского филиала им.С.М.Кирова АН СССР | Способ переработки перовскитового концентрата |
| SU1611909A1 (ru) * | 1989-03-07 | 1990-12-07 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского филиала им.С.М.Кирова АН СССР | Способ переработки сфенового концентрата |
| RU2021204C1 (ru) * | 1990-11-19 | 1994-10-15 | Челябинский филиал научно-исследовательского и проектного института неорганических пигментов и судовых покрытий научно-производственного объединения "Пигмент" | Способ переработки перовскитового концентрата |
| WO2004035841A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-29 | Bhp Billiton Innovation Pty Ltd | Production of titania |
| WO2005090619A1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Bhp Billiton Innovation Pty Ltd | Production of titania |
| RU2315123C2 (ru) * | 2002-10-18 | 2008-01-20 | Би Эйч Пи БИЛЛИТОН ИННОВЕЙШН ПТИ ЛТД | Способ получения диоксида титана |
-
2014
- 2014-11-06 RU RU2014145044/05A patent/RU2571904C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1366476A1 (ru) * | 1986-04-21 | 1988-01-15 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского филиала им.С.М.Кирова АН СССР | Способ переработки перовскитового концентрата |
| SU1611909A1 (ru) * | 1989-03-07 | 1990-12-07 | Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья Кольского филиала им.С.М.Кирова АН СССР | Способ переработки сфенового концентрата |
| RU2021204C1 (ru) * | 1990-11-19 | 1994-10-15 | Челябинский филиал научно-исследовательского и проектного института неорганических пигментов и судовых покрытий научно-производственного объединения "Пигмент" | Способ переработки перовскитового концентрата |
| WO2004035841A1 (en) * | 2002-10-18 | 2004-04-29 | Bhp Billiton Innovation Pty Ltd | Production of titania |
| RU2315123C2 (ru) * | 2002-10-18 | 2008-01-20 | Би Эйч Пи БИЛЛИТОН ИННОВЕЙШН ПТИ ЛТД | Способ получения диоксида титана |
| WO2005090619A1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-29 | Bhp Billiton Innovation Pty Ltd | Production of titania |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2665759C1 (ru) * | 2017-12-25 | 2018-09-04 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) | Способ переработки сфенового концентрата |
| RU2715192C1 (ru) * | 2019-02-20 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ переработки ильменитового концентрата |
| RU2715193C1 (ru) * | 2019-02-20 | 2020-02-25 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) | Способ переработки ильменитового концентрата |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE60010702T2 (de) | Behandlung von titanerz zur herstellung von titandioxidpigmenten | |
| DE102019124431B4 (de) | Verfahren zum Rückgewinnen von Ammoniak aus der Vanadiumaufbereitung zur Ammoniumaufbereitung und zur Abwasserwiederverwendung | |
| CN109355515B (zh) | 钙化提钒尾渣的提钒方法 | |
| CN106048257B (zh) | 一种从含钪钛酸浸出液中萃取回收钪钛的方法 | |
| CN112111661B (zh) | 钒渣钙锰复合焙烧提钒的方法 | |
| US4162294A (en) | Process for working up nonferrous metal hydroxide sludge waste | |
| CN104388683A (zh) | 一种从含钒铬物料中分离回收钒和铬的方法 | |
| WO2023093046A1 (zh) | 一种回收四氯化钛精制尾渣制备高纯硫酸氧钒溶液的方法 | |
| CN103952560A (zh) | 一种钒渣提钒的方法 | |
| RU2571904C1 (ru) | Способ переработки титансодержащего материала | |
| EP3589762B1 (de) | Verfahren zur herstellung von lithiumhydroxid aus lithiumhaltigem erz mittels chlorierung und chloralkali-prozess | |
| RU2098349C1 (ru) | Способ регенерации отработанной серной кислоты, содержащей сульфаты металлов (варианты) | |
| CN105883930A (zh) | 一种利用氯化法钛白粉副产氯化渣制备铁红的生产工艺 | |
| DE2234971A1 (de) | Verfahren zur gewinnung von nichteisenmetallen aus eisenhaltigen oxyden | |
| FI96305C (fi) | Menetelmä titaanioksidin valmistamiseksi | |
| CN104178638B (zh) | 一种从钒铬还原渣中分离回收钒和铬的方法 | |
| US7718147B2 (en) | Chemical beneficiation of raw material containing tantalum-niobium | |
| DE2841271B2 (de) | Verfahren zur Aufarbeitung von Buntmetallhydroxidschlammrückständen | |
| WO2018043704A1 (ja) | 高純度酸化スカンジウムの製造方法 | |
| US4150092A (en) | Process for recovering vanadium values from acidic chloride solutions | |
| DE3632847A1 (de) | Verfahren zur herstellung von vanadinpentoxid | |
| RU2492254C1 (ru) | Способ извлечения ванадия из кислых растворов | |
| RU2715193C1 (ru) | Способ переработки ильменитового концентрата | |
| CA3220649A1 (en) | Vanadium extraction from petroleum coke ash | |
| US2894804A (en) | Process of extracting uranium and radium from ores |