RU2623974C1 - Method of processing titanium-containing mineral raw materials - Google Patents

Method of processing titanium-containing mineral raw materials Download PDF

Info

Publication number
RU2623974C1
RU2623974C1 RU2016117820A RU2016117820A RU2623974C1 RU 2623974 C1 RU2623974 C1 RU 2623974C1 RU 2016117820 A RU2016117820 A RU 2016117820A RU 2016117820 A RU2016117820 A RU 2016117820A RU 2623974 C1 RU2623974 C1 RU 2623974C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
solution
ammonium
precipitate
titanium
Prior art date
Application number
RU2016117820A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Елена Владимировна Пашнина
Павел Сергеевич Гордиенко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук
Priority to RU2016117820A priority Critical patent/RU2623974C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2623974C1 publication Critical patent/RU2623974C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B34/00Obtaining refractory metals
    • C22B34/10Obtaining titanium, zirconium or hafnium
    • C22B34/12Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08

Landscapes

  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: method involves fluoridation of the ilmenite concentrate with a saturated aqueous solution of hydrobifluoride and/or ammonium fluoride (solid-to-liquid ratio=1:8-10) at boiling temperature for 40-60 minutes, followed by separation of the precipitate of fluoromammonium iron salts from a solution containing a fluorammonium titanium salt. The resulting solution is purified from manganese by adding metallic iron powder. The resulting precipitate is separated and the filtrate is purified from the iron by precipitation with a 30% hydrogen peroxide solution. The resulting precipitate is sent for further processing, and a 25% ammonia solution is added to the purified filtrate until complete precipitation at pH 9 of ammonium oxofluorotitanate (NH4)3TiOF5, which is directed for the production of titanium dioxide by step-like pyrohydrolysis to 850-950°C.
EFFECT: increased degree of purification of titanium dioxide with increasing the completeness of its use.
3 cl, 2 ex

Description

Изобретение относится к переработке титансодержащего минерального сырья, преимущественно россыпных титановых руд гидрофторидным способом, и может быть использовано для получения диоксида титана, находящего применение в качестве пигмента. Следует отметить, что Россия ежегодно потребляет около 50000 тонн титанового пигмента, в настоящее время в основном закупаемого за рубежом.The invention relates to the processing of titanium-containing mineral raw materials, mainly placer titanium ores hydrofluoride method, and can be used to obtain titanium dioxide, which is used as a pigment. It should be noted that Russia annually consumes about 50,000 tons of titanium pigment, currently mainly purchased abroad.

Переработка ильменитового концентрата гидрофторидным способом с получением диоксида титана пигментного качества с высоким показателем белизны часто затруднена присутствием хромофорных примесей, поскольку в большинстве случаев россыпные титановые руды наряду с ильменитом содержат его лейкоксенизированные (окисленные в различной степени) формы.Processing ilmenite concentrate by the hydrofluoride method to produce pigment-grade titanium dioxide with a high whiteness index is often hampered by the presence of chromophore impurities, since in most cases placer titanium ores along with ilmenite contain its leukoxenized (oxidized to various degrees) forms.

Известен способ переработки титансодержащего минерального сырья (RU 2058408, опубл. 1996.04.20) с получением тонкодисперсного диоксида титана высокой чистоты и оксида железа, легированного примесями (Cr, V, Ni, Co, Ti), включающий спекание сырья с гидродифоридом аммония в соотношении 85-117% от стехиометрического при температуре 50-180°С, термообработку профторированной массы и разделение продуктов фторирования путем сублимации с выделением фтораммонийного комплекса титана и его последующим пирогидролизом с получением диоксида титана. Оставшийся после возгонки соединения титана шлам гидролизуют с получением оксида железа. Полученный известным способом диоксид титана загрязнен железом вследствие невозможности предотвратить пылеунос мелкодисперсных фторидов железа на стадии сублимации, кроме того, аммиак, выделяющийся при разложении фторокомплексов железа и титана в ходе возгонки, частично восстанавливает Ti (IV) до Ti (III), который является хромофорной примесью и отрицательно влияет на степень белизны диоксида титана, при этом полученный пирогидролизом оксид железа, в свою очередь, загрязнен, помимо вышеперечисленных примесей, фторидами кальция и магния, которые при температуре 800-840°С не подвергаются пирогидролизу.A known method of processing titanium-containing mineral raw materials (RU 2058408, publ. 1996.04.20) to obtain fine titanium dioxide of high purity and iron oxide doped with impurities (Cr, V, Ni, Co, Ti), including sintering of raw materials with ammonium hydrodiforide in a ratio of 85 -117% of the stoichiometric temperature at a temperature of 50-180 ° С, heat treatment of the fluorinated mass and separation of fluorination products by sublimation with the release of titanium ammonium fluoride complex and its subsequent pyrohydrolysis to obtain titanium dioxide. The sludge remaining after sublimation of the titanium compound is hydrolyzed to obtain iron oxide. Obtained in a known manner, titanium dioxide is contaminated with iron due to the inability to prevent dust extraction of finely dispersed iron fluorides at the sublimation stage, in addition, ammonia released during the decomposition of fluorine complexes of iron and titanium during sublimation partially reduces Ti (IV) to Ti (III), which is a chromophore impurity and negatively affects the brightness of titanium dioxide, while the iron oxide obtained by pyrohydrolysis, in turn, is contaminated, in addition to the above impurities, with calcium and magnesium fluorides, which that at a temperature of 800-840 ° C do not undergo pyrohydrolysis.

Известен способ переработки титансодержащего сырья (RU 2139249, опубл. 1999.10.10) с получением тонкодисперсного титанового и железооксидного пигментов путем сплавления титансодержащего концентрата с гидродифторидом аммония с последующим водным выщелачиванием плава, отделением выпавших при рН 7-8 солей фтороферратов аммония и кристаллизацией очищенного от железа раствора гексафтортитаната аммония. Растворимость фтораммонийных комплексов железа в воде выше, чем в растворе фторида аммония. В случае водного выщелачивания плава часть железа переходит в раствор и кристаллизуются совместно с гексафтортитанатом аммония, загрязняя конечный продукт, что не позволяет получить достаточно чистый титановый пигмент без дополнительных операций по удалению железа.A known method of processing titanium-containing raw materials (RU 2139249, publ. 1999.10.10) to obtain finely dispersed titanium and iron oxide pigments by alloying a titanium-containing concentrate with ammonium hydrodifluoride, followed by aqueous leaching of the melt, separating the ammonium fluoroferrates that have precipitated at pH 7-8, and crystallized ammonium hexafluorotitanate solution. The solubility of iron fluoro ammonium complexes in water is higher than in a solution of ammonium fluoride. In the case of water leaching of the melt, part of the iron goes into solution and crystallizes together with ammonium hexafluorotitanate, contaminating the final product, which does not allow to obtain a sufficiently pure titanium pigment without additional iron removal operations.

Наиболее близким к заявляемому является способ разделения титана и железа (RU 2182886, опубл. 2002.05.27) при переработке титансодержащего минерального сырья путем его обработки насыщенным водным раствором фторида аммония при соотношении Т:Ж, равном (0,5-2):1, и температуре 50-100°С с получением осадка нерастворимых фтороферратов аммония и его последующим отделением от раствора фторотитаната аммония, после чего раствор очищают от примеси железа добавлением аммиака до значений рН 6,5-7,5, и далее повышением его рН до 9 осаждают очищенный оксофторотитанат аммония, из которого получают диоксид титана высокой чистоты.Closest to the claimed is a method for the separation of titanium and iron (RU 2182886, publ. 2002.05.27) in the processing of titanium-containing mineral raw materials by treatment with a saturated aqueous solution of ammonium fluoride with a ratio of T: W equal to (0.5-2): 1, and a temperature of 50-100 ° C to obtain a precipitate of insoluble ammonium fluoroferrates and its subsequent separation from a solution of ammonium fluorotitanate, after which the solution is purified from iron impurities by adding ammonia to pH 6.5-7.5, and then precipitated by raising its pH to 9 purified oxofluorotitanate a Monia, from which the titanium dioxide of high purity.

Однако при переработке известным способом титансодержащего минерального сырья, содержащего лейкоксенизированные формы ильменита и значительное количество Fe3+, возникает проблема удаления, помимо железа (III), другой хромофорной примеси - марганца. Если в TiO2 количество марганца в пересчете на MnO достигает 0,003%, то титановый пигмент приобретает неприятный серый оттенок, резко снижающий его колористическую характеристику (Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов // Издание 4-ое. «Химия». 1974. С. 108).However, when processing in a known manner titaniferous minerals containing leykoksenizirovannye ilmenite and form a significant amount of Fe 3+, removing the problem, in addition to iron (III), other chromophoric impurities - manganese. If in TiO 2 the amount of manganese in terms of MnO reaches 0.003%, then the titanium pigment acquires an unpleasant gray tint, which sharply reduces its color characteristics (Belenky E.F., Riskin I.V. Chemistry and technology of pigments // 4th Edition. “Chemistry.” 1974. S. 108).

В ильмените марганец изоморфно замещает двухвалентное железо в пределах от 0,5 до 2,5%, и при переработке классических форм ильменита с помощью водных растворов фторида/гидродифторида аммония образующаяся соль NH4MnF3 достаточно полно соосаждается с изоструктурной ей солью двухвалентного железа NH4FeF3 в виде твердых растворов.The ilmenite manganese isomorphic replaces the divalent iron in the range from 0.5 to 2.5%, and in the processing of the classical forms of ilmenite with aqueous fluoride / ammonium bifluoride resulting salt NH 4 MnF 3 coprecipitated adequately isostructural with it ferrous salt NH 4 FeF 3 in the form of solid solutions.

Задачей изобретения является создание высокоэффективного способа переработки лейкоксенизированного титансодержащего минерального сырья с получением высокочистого диоксида титана.The objective of the invention is to provide a highly efficient method for processing leukoxenized titanium-containing mineral raw materials with obtaining high-purity titanium dioxide.

Технический результат предлагаемого способа заключается в повышении степени очистки диоксида титана, получаемого из лейкоксенизированного титансодержащего минерального сырья, при одновременном повышении полноты использования последнего.The technical result of the proposed method is to increase the degree of purification of titanium dioxide obtained from leukoxenized titanium-containing mineral raw materials, while increasing the completeness of the use of the latter.

Указанный технический результат достигают способом переработки титансодержащего минерального сырья, включающим его фторирование насыщенным водным раствором гидродифторида и/или фторида аммония при нагревании с последующим отделением нерастворимого осадка, содержащего фтораммонийные соли железа, от раствора, содержащего фторотитанат аммония, полученный раствор доочищают от примеси железа и добавляют к нему 25% раствор аммиака до рН 9 для полного осаждения оксофторотитаната аммония, используемого для получения диоксида титана, в котором, в отличие от известного, фторирование проводят при соотношении Т:Ж=1:(8-10) при температуре кипения реакционной смеси в течение 40-60 мин, при этом содержащий фторотитанат аммония раствор перед его доочисткой от железа дополнительно очищают от соединений Mn, добавляя в раствор порошок металлического железа в количестве, обеспечивающем массовое соотношение Fe/Mn не менее 100, реакционную смесь нагревают до температуры кипения и кипятят в течение 15-20 минут с получением осадка, содержащего фтораммонийные комплексные соли железа (II, III) с примесью марганца, который после охлаждения отделяют фильтрованием и направляют на дальнейшую переработку.The specified technical result is achieved by a method of processing titanium-containing mineral raw materials, including fluorination of it with a saturated aqueous solution of hydrodifluoride and / or ammonium fluoride by heating, followed by separation of the insoluble precipitate containing iron fluoroammonium salts from the solution containing ammonium fluorotitanate, the resulting solution is purified from iron impurities and added to it a 25% ammonia solution to pH 9 for the complete precipitation of ammonium oxofluorotitanate used to produce titanium dioxide, in which rum, in contrast to the known one, fluorination is carried out at a ratio of T: L = 1: (8-10) at a boiling point of the reaction mixture for 40-60 minutes, while the solution containing ammonium fluorotitanate is further purified from iron to purify it from iron By adding metallic iron powder to the solution in an amount providing a mass ratio of Fe / Mn of at least 100, the reaction mixture is heated to boiling point and boiled for 15-20 minutes to obtain a precipitate containing fluorine-ammonium complex salts of iron (II, III) mixed withargantsa which after cooling is separated by filtration and sent to further processing.

Дополнительную очистку раствора фторотитаната аммония от железа осуществляют с помощью 30% раствора пероксида водорода при мольном соотношении Н2О2:Ti=1:1.Additional purification of the solution of ammonium fluorotitanate from iron is carried out using a 30% hydrogen peroxide solution at a molar ratio of H 2 O 2 : Ti = 1: 1.

В оптимальном варианте осуществления способа железосодержащий осадок, выделенный на стадии доочистки раствора фторотитаната аммония от железа, направляют на дальнейшую переработку с получением диоксида титана чистотой 97-98%.In an optimal embodiment of the method, the iron-containing precipitate isolated at the stage of purifying the solution of ammonium fluorotitanate from iron is sent for further processing to obtain titanium dioxide with a purity of 97-98%.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Ильменитовый концентрат, содержащий окисленные формы ильменита в виде лейкоксена, помещают в реактор и подвергают фторированию водным раствором гидродифторида/фторида аммония Т:Ж=1:(8-10).An ilmenite concentrate containing oxidized forms of ilmenite in the form of leukoxene is placed in a reactor and subjected to fluorination with an aqueous solution of ammonium hydrodifluoride / fluoride T: W = 1: (8-10).

Такое соотношение фторирующего агента и минерального сырья в меньшей степени препятствует процессу окклюзии исходного сырья продуктами реакции и обеспечивает достаточно полное вскрытие, в отличие от известного способа, где образуется большое количество непрореагировавшего остатка, который приходится возвращать в цикл, добавляя к первичному сырью. По мере накопления в обрабатываемом сырье возвращаемых непрореагироваших остатков его обработка затрудняется.This ratio of fluorinating agent and mineral raw materials to a lesser extent impedes the process of occlusion of the feedstock with reaction products and provides a fairly complete opening, in contrast to the known method, where a large amount of unreacted residue is formed, which must be returned to the cycle, adding to the primary raw material. In process of accumulation in the processed raw materials of returned unreacted residues, its processing becomes more difficult.

Реакционную смесь нагревают до температуры кипения и кипятят в течение 40-60 минут при перемешивании, при этом температура ее кипения колеблется в пределах 105-108°С. Выделяющийся аммиак улавливают и отводят с помощью газоотводной трубки. Полученный раствор, содержащий растворимую фтораммонийную соль титана, в горячем виде фильтрованием отделяют от выпавшего осадка серого цвета, который, по данным рентгенофазового анализа, содержит фтораммонийную соль трехвалентного железа (NH4)3FeF6, небольшое количество непрореагировавшего исходного минерального сырья и примесь гексафторотитаната аммония.The reaction mixture is heated to boiling point and boiled for 40-60 minutes with stirring, while its boiling point ranges from 105-108 ° C. The evolved ammonia is captured and discharged using a gas outlet pipe. The resulting solution containing a soluble fluoroammonium salt of titanium is filtered off from the precipitated gray precipitate, which, according to X-ray diffraction analysis, contains a ferric ammonium salt of ferric (NH 4 ) 3 FeF 6 , a small amount of unreacted feedstock and an admixture of ammonium hexafluorotitanate .

Для полноты извлечения гексафторотитаната аммония осадок промывают горячим (60-70°С) раствором 10% фторида аммония и отфильтровывают. Полученный на этом этапе фильтрат, содержащий растворимые фторокомплексы титана и кремния, объединяют с основным фильтратом, полученным после фторирования исходного сырья. А осадок подлежит дальнейшей переработке с получением в качестве товарного продукта Fe2O3.For complete extraction of ammonium hexafluorotitanate, the precipitate is washed with a hot (60-70 ° C) solution of 10% ammonium fluoride and filtered. The filtrate obtained at this stage containing soluble fluorine complexes of titanium and silicon is combined with the main filtrate obtained after fluorination of the feedstock. And the precipitate is subject to further processing with obtaining Fe 2 O 3 as a commercial product.

Объединенный фильтрат, содержащий фтораммонийные соли титана в 15-18% растворе фторида аммония (содержание Fe на уровне десятых долей мг/мл, Mn - сотых долей мг/мл), подвергают дополнительной очистке от соединений марганца, а затем от соединений железа. С этой целью к фильтрату после предварительного определения содержания в нем марганца добавляют порошок металлического железа в количестве, обеспечивающем массовое соотношение Fe/Mn не менее 100, нагревают полученную реакционную массу до кипения и кипятят в течение 15-20 минут. После охлаждения раствора фильтрованием отделяют осадок малорастворимых в присутствии фторида аммония комплексных солей железа (II), (III) с примесью марганца. Очистка фторотитанатного раствора от солей марганца происходит за счет соосаждения соли марганца NH4MnF3 с изоструктурной ей комплексной солью NH4FeF3. Часть железа в результате окисления осаждается в виде комплекса (NH4)3FeF6.The combined filtrate containing titanium fluoroammonium salts in a 15-18% solution of ammonium fluoride (Fe content at the level of tenths of mg / ml, Mn - hundredths of mg / ml) is subjected to additional purification from manganese compounds and then from iron compounds. For this purpose, after preliminary determination of the manganese content in it, metallic iron powder is added in an amount providing a mass ratio of Fe / Mn of at least 100, the resulting reaction mass is heated to boiling and boiled for 15-20 minutes. After cooling the solution by filtration, a precipitate of poorly soluble in the presence of ammonium fluoride complex salts of iron (II), (III) mixed with manganese is separated. The fluorotitanate solution is purified from manganese salts due to the coprecipitation of the manganese salt NH 4 MnF3 with the complex salt NH 4 FeF 3 isostructural. Part of the iron is precipitated by oxidation to form the complex (NH 4) 3 FeF 6.

В известном способе доочистку фильтрата от железа проводят путем частичного гидролиза раствором аммиака, который добавляют к фильтрату до значений рН в интервале 6,5-7,5. Однако при использовании аммиачного раствора необходим постоянный четкий контроль изменения рН, поскольку увеличение рН>7,5 ведет к неоправданному увеличению осадка фтортитаната и потере титана, при рН<6,5 осаждается не все железо.In the known method, the purification of the filtrate from iron is carried out by partial hydrolysis with a solution of ammonia, which is added to the filtrate to pH values in the range of 6.5-7.5. However, when using an ammonia solution, a constant precise control of the pH change is necessary, since an increase in pH> 7.5 leads to an unjustified increase in the fluorotitanate precipitate and loss of titanium, not all iron precipitates at pH <6.5.

Такая необходимость отпадает при очистке фильтрата от железа с помощью раствора пероксида водорода.Such a need disappears when the filtrate is purified from iron using a solution of hydrogen peroxide.

В предлагаемом способе очищенный от соединений марганца (Mn 6,9-7,5⋅10-5 мг/мл) фильтрат с содержанием Fe 0,30-0,35 мг/мл очищают от железа прибавлением 30% раствора пероксида водорода при мольном соотношении Н2O2:Ti=1:1.In the proposed method, the purified compounds of manganese (Mn 6,9-7,5⋅10 -5 mg / ml) of the filtrate with content of Fe 0,30-0,35 mg / ml of purified iron from the addition of 30% hydrogen peroxide solution at a molar ratio of H 2 O 2 : Ti = 1: 1.

В момент пероксолиза фтораммонийной соли титана и образования комплексного соединения (NH4)3TiO2F5 происходит гетеровалентное изоморфное замещение группы ионов с близкими по размеру ионными радиусами (

Figure 00000001
,
Figure 00000002
) (Бакеева Н.Г., Гордиенко П.С, Пашнина Е.В. // ЖОХ. 2008. Т. 78. Вып. 4. С. 544).At the moment of peroxolysis of the fluoro ammonium salt of titanium and the formation of the complex compound (NH 4 ) 3 TiO 2 F 5 , a heterovalent isomorphic substitution of a group of ions with close-sized ionic radii occurs (
Figure 00000001
,
Figure 00000002
) (Bakeeva N.G., Gordienko P.S., Pashnina E.V. // Zhokh. 2008.V. 78. Issue 4. P. 544).

В результате, благодаря изоструктурности солей (NH4)3TiO2F5 и (NH4)3FeF6, происходит их совместное соосаждение. При значениях рН, близких к нейтральному, пероксолиз соли титана происходит без добавления щелочного агента согласно реакции:As a result, due to the isostructurality of the salts (NH 4 ) 3 TiO 2 F 5 and (NH 4 ) 3 FeF 6 , they co-precipitate. At pH values close to neutral, peroxolysis of the titanium salt occurs without the addition of an alkaline agent according to the reaction:

(NH4)2TiF6+NH4F+Н2O2→(NH4)3TiO2F5+2HF(NH 4 ) 2 TiF 6 + NH 4 F + H 2 O 2 → (NH 4 ) 3 TiO 2 F 5 + 2HF

Образующаяся в результате реакции фтористоводородная кислота понижает значения рН раствора, и пероксолиз титановой соли проходит не полностью, а только частично.Hydrofluoric acid formed as a result of the reaction lowers the pH of the solution, and the peroxolysis of the titanium salt does not pass completely, but only partially.

Осадок пероксопентафторотитаната аммония, содержащий хромофорную примесь фторокомплексного соединения железа, который образуется в результате частичного пероксолиза, направляют на получение диоксида титана с помощью ступенчатого пирогидролиза до 850-950°С. При этом в качестве товарного продукта получают диоксид титана с чистотой 97-98%, который может быть использован в качестве сырья для получения металлического титана.The precipitate of ammonium peroxopentafluorotitanate containing a chromophore impurity of a fluorocomplex compound of iron, which is formed as a result of partial peroxolysis, is sent to obtain titanium dioxide by step pyrohydrolysis to 850-950 ° C. In this case, titanium dioxide with a purity of 97-98% is obtained as a commercial product, which can be used as raw material for the production of metallic titanium.

Целевой продукт - диоксид титана пигментного качества - получают известным способом. Фильтрат после доочистки от железа (содержание Fe не более 1,4⋅10-4 мг/мл) подвергают гидролизу, добавляя 25% раствор аммиака до рН 9, что позволяет осадить до 95% соединения титана, содержащегося в фильтрате. Дальнейшее увеличение рН раствора нежелательно, поскольку приводит к загрязнению осадка кремнием. Выделенный осадок подвергают ступенчатому пирогидролизу до 850-950°С. Полученный в результате пирогидролиза диоксид титана чистотой 99,6-99,8% с белизной 91-94 у.е. может быть использован в производстве белого пигмента.The target product — titanium dioxide of pigment quality — is obtained in a known manner. After purification from iron (Fe content not exceeding 1.4⋅10 -4 mg / ml), the filtrate is hydrolyzed by adding a 25% ammonia solution to pH 9, which allows precipitation of up to 95% of the titanium compound contained in the filtrate. A further increase in the pH of the solution is undesirable, since it leads to contamination of the precipitate with silicon. The precipitated precipitate is subjected to stepwise pyrohydrolysis to 850-950 ° C. The titanium dioxide obtained as a result of pyrohydrolysis with a purity of 99.6-99.8% with a whiteness of 91-94 cu can be used in the production of white pigment.

Примеры конкретного осуществления способаExamples of specific implementation of the method

Переработке подергали ильменитовый концентрат (месторождение Туганское, Томская область), содержащий, масс.%: TiO2 59,7, FeO 1,7, Fe2O3 23,7, MnO 1,28, SiO2 3,12, а также другие примесные элементы (Zr, Al, Cr, Ca, Mg, РЗЭ).Processing was carried out on ilmenite concentrate (Tugan deposit, Tomsk region), containing, wt.%: TiO 2 59.7, FeO 1.7, Fe 2 O 3 23.7, MnO 1.28, SiO 2 3.12, and other impurity elements (Zr, Al, Cr, Ca, Mg, REE).

Содержание титана, марганца и железа в фильтрате определяли методом атомно-эмиссионной спектроскопии с индуктивно связанной аргоновой плазмой на приборе Plasmoguant 110.The content of titanium, manganese and iron in the filtrate was determined by atomic emission spectroscopy with inductively coupled argon plasma on a Plasmoguant 110 instrument.

Белизну (W) образцов TiO2 рассчитывали на основе коэффициентов отражения ρλ. Коэффициенты отражения измеряли на спектрофотометре U 3010 относительно эталона MgO (100%) на образцах диоксида титана, спрессованных в виде таблеток диаметром 35 мм под давлением 1,5 МПа (Беленький Е.Ф., Рискин И.В. Химия и технология пигментов // Издание 4-ое. «Химия». 1974. С. 108).The whiteness (W) of TiO 2 samples was calculated based on the reflection coefficients ρ λ . Reflection coefficients were measured on a U 3010 spectrophotometer relative to the MgO standard (100%) on titanium dioxide samples pressed in the form of tablets with a diameter of 35 mm under a pressure of 1.5 MPa (Belenky E.F., Riskin I.V. Chemistry and technology of pigments // 4th edition. “Chemistry.” 1974. P. 108).

Пример 1Example 1

Навеску лейкоксенизированного ильменитового концентрата массой 10 г смешивали с 24,4 г гидродифторида аммония, растворенного в 70 мл воды (Т:Ж=1:8). Реакционную смесь помещали в реактор, футерованный магниевыми пластинами, нагревали до температуры кипения и поддерживали кипение в течение 40 минут при перемешивании. Выделяющийся в ходе реакции аммиак улавливали и отводили через газоотводную трубку. Горячий раствор отделяли от образовавшегося осадка. Осадок отмывали от растворимых солей титана с помощью 50 мл горячего 10% раствора NH4F. Декантацией на фильтре отделяли более легкую комплексную соль трехвалентного железа (NH4)3FeF6 (ее масса составила 7,1 г) от непрореагировавшего минерального остатка черного цвета, масса которого составила примерно 1,3 г, а фильтрат, полученный после промывания, соединили с общим фильтратом. Содержание Ti в объединенном фильтрате составило 28 мг/мл, Fe 0,27 мг/мл, Mn 0,019 мг/мл. По результатам анализа, непрореагировавший остаток содержал, масс.%: Fe2O3 12,59, TiO2 2,71, MnO 4,1, и др. элементы.A portion of a 10 g leukoxenized ilmenite concentrate was mixed with 24.4 g of ammonium hydrodifluoride dissolved in 70 ml of water (T: W = 1: 8). The reaction mixture was placed in a reactor lined with magnesium plates, heated to boiling point, and boiling was maintained for 40 minutes with stirring. Ammonia released during the reaction was captured and discharged through a vent pipe. The hot solution was separated from the precipitate formed. The precipitate was washed from soluble titanium salts with 50 ml of a hot 10% solution of NH 4 F. The lighter complex salt of ferric iron (NH 4 ) 3 FeF 6 (its weight was 7.1 g) was separated by decantation from the filter from the unreacted black mineral residue the mass of which was approximately 1.3 g, and the filtrate obtained after washing was combined with a common filtrate. The Ti content in the combined filtrate was 28 mg / ml, Fe 0.27 mg / ml, Mn 0.019 mg / ml. According to the results of the analysis, the unreacted residue contained, wt.%: Fe 2 O 3 12.59, TiO 2 2.71, MnO 4.1, and other elements.

Для очистки фильтрата, содержащего фтораммонийные соли титана, от марганца в горячий фильтрат вносили порошок железа металлического восстановленного марки «чда» в количестве 0,23 г (из расчета 0,2 г на 100 мл раствора) и кипятили в течение 15 минут. Реакция сопровождалась выделением газообразного водорода. Образовавшийся осадок комплексных солей железа (II, III) с примесью марганца (24,9% Fe 1,9% Mn) отделяли фильтрованием. Содержание Mn в полученном фильтрате 7,5⋅10-5 мг/мл, Fe - 0,3 мг/мл. Для дополнительной очистки от железа к 116 мл фильтрата добавляли 6,4 мл 30% Н2O2. Из раствора отделяли содержащий примесь железа осадок лимонного цвета (NH4)3TiO2F5 (4,8 г), который подвергли ступенчатому пирогидролизу с получением 1,52 г диоксида титана (чистота 98%). Очищенный фильтрат с содержанием Fe 1,4⋅10-4 мг/мл, Mn 7,3⋅10-5 мг/мл гидролизовали 25% раствором аммиака до рН 9 с выделением осадка оксофторотитаната аммония (NH4)3TiOF5, который подвергали ступенчатому пирогидролизу до 850°С. Полученный диоксид титана массой 3,84 г (99,6% TiO2, 0,23% SiO2, <0,1% Nb, Zr, S и K) имел белизну 94 у.е. Общий выход TiO2 составил 89,8%.To purify the filtrate containing titanium fluoroammonium salts from manganese, iron powder of the reduced metal grade “chda” was added to the hot filtrate in an amount of 0.23 g (at the rate of 0.2 g per 100 ml of solution) and boiled for 15 minutes. The reaction was accompanied by the release of gaseous hydrogen. The precipitate of complex salts of iron (II, III) with an admixture of manganese (24.9% Fe 1.9% Mn) was separated by filtration. Mn content of the resultant filtrate 7,5⋅10 -5 mg / ml, Fe - 0,3 mg / ml. For additional purification from iron, 6.4 ml of 30% H 2 O 2 was added to 116 ml of the filtrate. A lemon-colored precipitate (NH 4 ) 3 TiO 2 F 5 (4.8 g) was separated from the solution, which was subjected to stepwise pyrohydrolysis to obtain 1.52 g of titanium dioxide (98% purity). The purified filtrate containing Fe 1.4 содержанием10 -4 mg / ml, Mn 7.3⋅10 -5 mg / ml was hydrolyzed with 25% ammonia solution to pH 9 to precipitate ammonium oxofluorotitanate (NH 4 ) 3 TiOF 5 , which was subjected to step pyrohydrolysis up to 850 ° C. The resulting titanium dioxide weighing 3.84 g (99.6% TiO 2 , 0.23% SiO 2 , <0.1% Nb, Zr, S and K) had a brightness of 94 cu The total yield of TiO 2 was 89.8%.

Пример 2Example 2

Навеску лейкоксенизированного ильменитового концентрата массой 10,1 г обрабатывали согласно примеру 1 концентрированным раствором фторида аммония при Т:Ж=1:10. Реакционную смесь кипятили в течение 60 мин. После отделения и промывания осадка, содержащего соли железа и непрореагироваший остаток, фильтрат очищали от марганца, добавляя 0,26 г порошка железа с кипячением в течение 20 минут. Содержание Mn в фильтрате, полученном после удаления осадка, составило 6,9⋅10-5 мг/мл, Fe - 0,35 мг/мл. Дополнительную очистку от железа проводили прибавлением в раствор 6,6 мл 30% раствора Н2О2 с выделением осадка (NH4)3TiO2F5, который подвергали пирогидролизу до 850°С с получением диоксида титана анатазной модификации массой 1,64 г с примесью железа. Фильтрат после удаления осадка (содержание Fe 1,1⋅10-4 мг/мл, Mn 6,4⋅10-5 мг/мл) гидролизовали по примеру 1 с получением осадка (NH4)3TiOF5, затем в результате пирогидролиза последнего до 950°С выделено 3,81 г диоксида титана с белизной 91 у.е. Общий выход TiO2 составил 90,4%).A portion of leukoxenized ilmenite concentrate weighing 10.1 g was treated according to example 1 with a concentrated solution of ammonium fluoride at T: W = 1: 10. The reaction mixture was boiled for 60 minutes. After separation and washing of the precipitate containing iron salts and unreacted residue, the filtrate was purified from manganese by adding 0.26 g of iron powder with boiling for 20 minutes. The Mn content in the filtrate obtained after removal of the precipitate was 6.9 × 10 −5 mg / ml, Fe — 0.35 mg / ml. Further purification from iron was carried out by adding 6.6 ml of a 30% solution of Н 2 О 2 to the solution to isolate a precipitate of (NH 4 ) 3 TiO 2 F 5 , which was pyrohydrolyzed to 850 ° С to obtain titanium dioxide anatase modification weighing 1.64 g mixed with iron. The filtrate after removal of the precipitate (Fe content 1.1 × 10 −4 mg / ml, Mn 6.4 × 10 −5 mg / ml) was hydrolyzed according to Example 1 to obtain a precipitate of (NH 4 ) 3 TiOF 5 , followed by pyrohydrolysis of the latter 3.91 g of titanium dioxide with a whiteness of 91 cu were isolated to 950 ° C. The total yield of TiO 2 was 90.4%).

Claims (3)

1. Способ переработки титансодержащего минерального сырья, включающий его фторирование насыщенным водным раствором гидродифторида и/или фторида аммония при нагревании с последующим отделением нерастворимого осадка, содержащего фтораммонийные соли железа, от раствора, содержащего фторотитанат аммония, полученный раствор очищают от примеси железа и добавляют к нему 25% раствор аммиака до рН 9 для полного осаждения оксофторотитаната аммония, используемого для получения диоксида титана, отличающийся тем, что фторирование проводят при соотношении Т:Ж=1:(8-10) при температуре кипения реакционной смеси в течение 40-60 мин, при этом содержащий фторотитанат аммония раствор перед его очисткой от железа дополнительно очищают от соединений Мn добавлением в раствор порошка металлического железа в количестве, обеспечивающем массовое соотношение Fe/Mn не менее 100, реакционную смесь нагревают до температуры кипения и кипятят в течение 15-20 минут с получением осадка, содержащего фтораммонийные комплексные соли железа (II, III) с примесью марганца, который после охлаждения отделяют фильтрованием и направляют на дальнейшую переработку.1. A method of processing titanium-containing mineral raw materials, including its fluorination with a saturated aqueous solution of hydrodifluoride and / or ammonium fluoride when heated, followed by separation of the insoluble precipitate containing fluoroammonium salts of iron from a solution containing ammonium fluorotitanate, the resulting solution is purified from iron impurity and added to it 25% ammonia solution to pH 9 to completely precipitate ammonium oxofluorotitanate used to produce titanium dioxide, characterized in that the fluorination is carried out at wearing T: L = 1: (8-10) at the boiling point of the reaction mixture for 40-60 minutes, while the solution containing ammonium fluorotitanate is further purified from iron by purification of the Mn compounds by adding metallic iron powder in an amount that ensures the mass ratio of Fe / Mn is not less than 100, the reaction mixture is heated to boiling point and boiled for 15-20 minutes to obtain a precipitate containing fluoroammonium complex salts of iron (II, III) with an admixture of manganese, which after cooling is separated by filtration and sent for further processing. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что очистку раствора фторотитаната аммония от железа осуществляют с помощью 30% раствора пероксида водорода при мольном соотношении H2O2:Ti=1:1.2. The method according to p. 1, characterized in that the purification of the solution of ammonium fluorotitanate from iron is carried out using a 30% hydrogen peroxide solution in a molar ratio of H 2 O 2 : Ti = 1: 1. 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что железосодержащий осадок, выделенный на стадии очистки раствора фторотитаната аммония от железа, направляют на дальнейшую переработку с получением диоксида титана чистотой 97-98%.3. The method according to p. 2, characterized in that the iron-containing precipitate isolated at the stage of purification of the solution of ammonium fluorotitanate from iron is sent for further processing to obtain titanium dioxide with a purity of 97-98%.
RU2016117820A 2016-05-04 2016-05-04 Method of processing titanium-containing mineral raw materials RU2623974C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016117820A RU2623974C1 (en) 2016-05-04 2016-05-04 Method of processing titanium-containing mineral raw materials

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016117820A RU2623974C1 (en) 2016-05-04 2016-05-04 Method of processing titanium-containing mineral raw materials

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2623974C1 true RU2623974C1 (en) 2017-06-29

Family

ID=59312586

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016117820A RU2623974C1 (en) 2016-05-04 2016-05-04 Method of processing titanium-containing mineral raw materials

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2623974C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717418C1 (en) * 2019-10-04 2020-03-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of processing titanium-containing mineral raw materials
RU2763715C1 (en) * 2021-06-01 2021-12-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Method for processing titanium-magnetite ore waste

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1667044A1 (en) * 1967-04-13 1971-06-03 Bayer Ag Process for the production of finely divided oxides from halides
US4321236A (en) * 1981-02-05 1982-03-23 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Process for beneficiating titaniferous materials
KR900006611B1 (en) * 1985-07-24 1990-09-13 에니켐 쏘시에떼 퍼 아찌오니 Process for the reduction of fluorides of silicon titanium zirconium or uranium
RU2058408C1 (en) * 1994-06-15 1996-04-20 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Method for processing of titanium-containing minerals
WO1996024555A1 (en) * 1995-02-10 1996-08-15 Bhp Minerals International Inc. PROCESSING ILMENITE ORE TO TiO2 PIGMENT
RU2136771C1 (en) * 1998-09-14 1999-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Долина В" Method of processing titanium-containing mineral stock
RU2182886C2 (en) * 2000-08-08 2002-05-27 Гордиенко Павел Сергеевич Titanium-iron separation process

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1667044A1 (en) * 1967-04-13 1971-06-03 Bayer Ag Process for the production of finely divided oxides from halides
US4321236A (en) * 1981-02-05 1982-03-23 Kerr-Mcgee Chemical Corporation Process for beneficiating titaniferous materials
KR900006611B1 (en) * 1985-07-24 1990-09-13 에니켐 쏘시에떼 퍼 아찌오니 Process for the reduction of fluorides of silicon titanium zirconium or uranium
RU2058408C1 (en) * 1994-06-15 1996-04-20 Институт химии Дальневосточного отделения РАН Method for processing of titanium-containing minerals
WO1996024555A1 (en) * 1995-02-10 1996-08-15 Bhp Minerals International Inc. PROCESSING ILMENITE ORE TO TiO2 PIGMENT
RU2136771C1 (en) * 1998-09-14 1999-09-10 Общество с ограниченной ответственностью "Долина В" Method of processing titanium-containing mineral stock
RU2182886C2 (en) * 2000-08-08 2002-05-27 Гордиенко Павел Сергеевич Titanium-iron separation process

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2717418C1 (en) * 2019-10-04 2020-03-23 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН) Method of processing titanium-containing mineral raw materials
RU2763715C1 (en) * 2021-06-01 2021-12-30 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук Method for processing titanium-magnetite ore waste

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4874268B2 (en) Method for producing titanium
US4390365A (en) Process for making titanium metal from titanium ore
US5024827A (en) Fine particulate material
EP0186370A2 (en) Titanium dioxide pigment production from ilmenite
RU2620440C1 (en) Method of complex processing of titanium-containing mineral raw materials
RU2623974C1 (en) Method of processing titanium-containing mineral raw materials
JPH06102546B2 (en) Extraction and purification of titanium products from titanium-containing minerals
CN111989413B (en) Method for processing titanomagnetite ore material
JP2010514655A (en) Method for producing titanium dioxide
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
EP0151111A1 (en) Process for making titanium metal from titanium ore
Ultarakova et al. Processing of titanium production sludge with the extraction of titanium dioxide
US2812237A (en) Preparation of alkali metal fluotitanates
RU2058408C1 (en) Method for processing of titanium-containing minerals
Kustov et al. Integrated processing of difficultly dressed titanium-containing ores
CN108585035A (en) A kind of preparation method of high whiteness sulfuric acid method titanium pigment
JP2022510772A (en) Method of extracting products from titanium-supported materials
Sui et al. Phase conversion and removal of impurities during oxygen-rich alkali conversion of high titanium slag
US20080102007A1 (en) Process for treating iron-containing waste streams
US1908473A (en) Separation of tantalum from columbium
JPH01502916A (en) Method for producing and purifying Group 4B transition metal-alkali metal-fluoride salt
RU2717418C1 (en) Method of processing titanium-containing mineral raw materials
RU2432410C1 (en) Procedure for extraction of rutile from ilmennite
RU2144504C1 (en) Method of preparing iron and titanium
KR101451777B1 (en) Producing method of vanadium with high purity using magnesium vapor and the device thereof