RU2715192C1 - Способ переработки ильменитового концентрата - Google Patents
Способ переработки ильменитового концентрата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2715192C1 RU2715192C1 RU2019104793A RU2019104793A RU2715192C1 RU 2715192 C1 RU2715192 C1 RU 2715192C1 RU 2019104793 A RU2019104793 A RU 2019104793A RU 2019104793 A RU2019104793 A RU 2019104793A RU 2715192 C1 RU2715192 C1 RU 2715192C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ilmenite concentrate
- temperature
- iron
- concentrate
- solution
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01C—AMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
- C01C1/00—Ammonia; Compounds thereof
- C01C1/24—Sulfates of ammonium
- C01C1/242—Preparation from ammonia and sulfuric acid or sulfur trioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
- C01G23/0532—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts by hydrolysing sulfate-containing salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/14—Sulfates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B1/00—Preliminary treatment of ores or scrap
- C22B1/02—Roasting processes
- C22B1/06—Sulfating roasting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
- C22B3/08—Sulfuric acid, other sulfurated acids or salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1204—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1236—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching
- C22B34/124—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching using acidic solutions or liquors
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Изобретение относится к переработке природного титансодержащего сырья с получением диоксида титана рутильной модификации, который находит применение в лакокрасочной и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности, в производстве пластмасс и резинотехнических изделий, а также в качестве универсального отбеливателя в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности. Способ переработки ильменитового концентрата включает его сульфатизацию, перевод соединений железа в раствор, прокаливание при температуре в интервале от 870 до 900°С. Сульфатизацию ильменитового концентрата с крупностью частиц до 40 мкм проводят сульфатом аммония, который смешивают с концентратом в массовом отношении ильменитовый концентрат : сульфат аммония, равном 1:(3-4). Полученный продукт со скоростью 2,5 град/мин нагревают до температуры прокаливания и выдерживают при достигнутой температуре в течение 5,0-5,5 часов. После этого осуществляют обработку прокаленного продукта раствором серной кислоты с концентрацией 20-25 г/л при Т:Ж=1:(5-10) с переводом железа в растворимую форму. Получают осадок диоксида титана, который отфильтровывают и промывают водой. Изобретение позволяет повысить эффективность переработки ильменитового концентрата за счет упрощения процесса, снижения количества стадий и уменьшения затрат. 1 з.п. ф-лы, 2 пр.
Description
Изобретение относится к переработке природного титансодержащего сырья, преимущественно ильменитового концентрата, с получением диоксида титана рутильной модификации, который находит применение в лакокрасочной и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности, в производстве пластмасс и резинотехнических изделий, а также в качестве универсального отбеливателя используется в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности.
Известен способ получения технического диоксида титана, включающий разложение ильменитового концентрата концентрированной серной кислотой (концентрация H2SO4 более 92%), растворение твердых продуктов сульфатизации, восстановление катионов железа (III) в растворе металлическим титаном, очистку растворов от шлама отстаиванием с последующей контрольной фильтрацией, кристаллизацию избыточного сульфата железа (II) в виде железного купороса и очистку растворов от него, гидролиз и прокалку гидролизата (SU 986859, опубл. 1983.01.07). К недостаткам известного способа следует отнести высокие затраты, связанные с использованием «свежей» концентрированной серной кислоты, расход которой на производство двуокиси титана составляет 4000-4500 кг/т целевого продукта, и необходимость утилизации большого количества экологически небезопасных отходов.
Известен также сульфатный способ получения диоксида титана, содержащего 99,67 мас. % TiO2 и примеси в следующем количестве: Fe - 0,07%, S<0,02% (RU 2315123, опубл. 2008.01.20), включающий переработку титансодержащего материала, преимущественно ильменита, выщелачиванием в автоклаве раствором, содержащим 400-700 г/л серной кислоты, в присутствии металлического железа в качестве восстановителя при температуре 95-120°C с получением щелока от выщелачивания, осаждение из полученного щелока сульфата железа и экстракцию растворителем титанилсульфата, гидролиз экстрагированного титанилсульфата с последующим обжигом полученной на стадии гидролиза твердой фазы при температуре 1000°С с образованием конечного продукта в виде диоксида титана. При этом, по меньшей мере, часть рафината со стадии экстракции растворителем используют, по меньшей мере, в качестве части выщелачивающего раствора на начальной стадии выщелачивания. Известный способ не позволяет обеспечить достаточно высокую степень извлечения титана (степень его извлечения после второй стадии выщелачивания составляет 72-87%), при этом причиной заметных потерь диоксида титана является использование разбавленных растворов. Вдобавок наличие больших объемов слабокислых стоков делает известный способ экологически небезопасным. Проведение экстракции и реэкстракции при высокой температуре является пожароопасным и требует значительных энергозатрат, обжиг гидроксида титана при 1000°С помимо производственной и экологической опасности, которую он представляет для рабочего персонала и для окружающей среды, также является энергоемким процессом. Совокупность вышеперечисленных факторов не позволяет добиться высокой эффективности известного способа.
В качестве прототипа выбран способ переработки титансодержащего материала в виде сфенового, перовскитового либо ильменитового концентрата с крупностью частиц не более 40 мкм, (RU 2571904, 2015.12.27), включающий выщелачивание серной кислотой с концентрацией 600-800 г/л в присутствии восстановителя в виде железной стружки при температуре 130°С в течение 5 часов с получением суспензии, которую фильтруют с отделением твердого остатка от сернокислого раствора выщелачивания, содержащего соединения титана и железа. Проводят экстракционную обработку упомянутого раствора смесью, содержащей 90 об. % высокомолекулярного алифатического спирта и 10 об. % третичного амина, при температуре 20°С и отношении объемов органической и водной фазы O:В=4-6:1 на 3 противоточных ступенях с переводом 55-65 мас. % серной кислоты в органическую фазу, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу. Проводят водную реэкстракцию органической фазы 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 при добавлении в раствор титановых зародышей в количестве 1% по отношению к содержанию в нем TiO2. Гидролиз проводят в режиме кипения в течение 6 часов до образования осадка гидроксида титана, который промывают водой и подвергают обжигу при 870-900°C с получением диоксида титана. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата составляет 88,1% TiO2.
Известный способ является сложным. Он включает большое количество обязательных стадий: выщелачивание, экстракцию и реэкстракцию, многократную фильтрацию, выпаривание и кристаллизацию, электролиз рафината, гидролиз, промывку и обжиг, а также предусматривает регенерацию экстрагента и обработку реэкстракта известью для получения гипса. Использование концентрированной серной кислоты с ее последующей экстракцией при отношении O:В=4-6:1 и нейтрализацией ее избытка, приводит к неизбежным потерям дорогостоящего экстрагента, увеличивает затраты на осуществление способа и снижает его эффективность.
Задачей изобретения является создание эффективного способа переработки титансодержащего минерального сырья, простого в осуществлении и не требующего значительных затрат.
Технический результат способа заключается в повышении его эффективности, что непосредственно связано с упрощением процесса, уменьшением количества необходимых стадий и используемых реагентов, снижением затрат на его осуществление.
Указанный технический результат достигают способом переработки ильменитового концентрата, включающим его сульфатизацию, перевод соединений железа в раствор, прокаливание при температуре в интервале от 870 до 900°С, в котором, в отличие от известного, сульфатизацию концентрата проводят с помощью сульфата аммония, который смешивают с концентратом в массовом отношении 1:(3-4), полученную шихту нагревают со скоростью 2,5 град/мин до температуры прокаливания и выдерживают в течение 5,0-5,5 часов с формированием диоксида титана рутильной модификации и окисленной формы железа в виде Fe2O3, после чего осуществляют обработку прокаленного продукта разбавленным раствором серной кислоты с переводом железа в растворимую форму и получением нерастворимого осадка диоксида титана рутильной модификации, который выделяют известным методом.
Наилучшим образом переход железа в растворимую форму обеспечивается при обработке серной кислотой с концентрацией 20-25 г/л.
Также оптимальным является перевод железа в растворимую форму разбавленной серной кислотой при Т:Ж=1:(5-10).
Способ осуществляют следующим образом.
Титансодержащий материал, преимущественно ильменитовый концентрат с крупностью частиц до 40 мкм, смешивают с сульфатом аммония, при этом на 1 весовую часть концентрата берут 3-4 части сульфата аммония. Полученную смесь (шихту) нагревают со скоростью 2,5 град/мин до температуры 870-900°С и прокаливают при достигнутой температуре в течение 5,0-5,5 часов.
Как показали проведенные исследования, взаимодействие основных компонентов ильменитового концентрата с сульфатом аммония (NH4)SO4 протекает в температурном интервале 300-360°С и может быть описано следующими уравнениями:
Повышение температуры выше 360°С сопровождается разложением образовавшихся двойных солей и сульфатов титана, железа и элементов-примесей. Так, в продукте, полученном при нагревании полученной шихты до 525°С, по данным рентгенофазового анализа, преимущественно присутствует TiO2 в форме анатаза, а также TiOSO4 и FeSO4.
Выдерживание упомянутой шихты при температуре 580°С в течение 1 часа позволяет получить продукт, состоящий преимущественно из двух фаз, а именно TiO2 в форме анатаза и Fe2(SO4)3, с небольшой примесью кварца.
При повышении температуры обработки до 870-900°С сульфаты металлов переходят в оксиды, при этом образуется не растворимая в кислоте рутильная форма диоксида титана. Выбранный температурный интервал термообработки шихты определяется тем, что для обеспечения перевода оксида титана в рутильную форму необходима температура не ниже 850°С (нижний предел температуры обжига), а повышение температуры выше 900°С нецелесообразно с экономической точки зрения.
Таким образом, в начале процесса термообработки происходит сульфатизация составляющих компонентов минерала ильменита с образованием сульфатов железа и титана, которые по его окончании переходят, соответственно, в форму Fe2O3 и оксид титана TiO2 рутильной модификации.
После обжига полученный продукт выщелачивают разбавленным раствором серной кислоты с концентрацией 20-25 г/л при Т:Ж=1:(5-10), при этом железо переходит в растворимую форму, а осадок диоксида титана рутильной модификации с незначительной примесью диоксида кремния, отфильтровывают и промывают водой.
Использование серной кислоты с концентрацией ниже 20 г/л приводит к неполному растворению оксида железа и его неполному переходу в раствор, а ее концентрация выше 25 г/л, как свидетельствуют показатели перехода железа в растворимую форму, не обеспечивает увеличения полноты растворения железа и переведения его в раствор, но вместе с тем приводит к излишнему расходу реагента.
Из оставшегося после выделения диоксида титана раствора известным методом получают железный купорос, находящий широкое применение для биоцидной и фунгицидной защиты древесины при ремонтно-строительных работах, для борьбы с болезнями и вредителями садовых деревьев.
Пример 1
10 г ильменитового концентрата, содержащего 44,0% TiO2, 30,8% FeO и 14,3% Fe2O3, смешивают с 30 г сульфата аммония. Смесь нагревают со скоростью 2,5 град/мин до 870°С и выдерживают при этой температуре 5,5 часов для перевода диоксида титана в рутильную модификацию. Отходящие газы улавливают известным способом с получением раствора сульфата аммония, из которого кристаллизацией выделяют соль и возвращают в процесс. Прокаленный продукт представляет собой смесь рутила и гематита Fe2O3 с примесью диоксида кремния. Эту смесь выщелачивают раствором, содержащим 20 г/л серной кислоты, при Т:Ж=1:5 при нагревании для растворения гематита. После фильтрации и промывки получают осадок диоксида титана рутильной модификации массой 4,3 г с содержанием TiO2 93%, включающий примесь диоксида кремния.
Степень извлечения TiO2 из ильменитового концентрата составляет 93,5%.
Пример 2
10 г ильменитового концентрата, содержащего 44,0% TiO2, 30,8% FeO и 14,3% Fe2O3, смешивают с 40 г сульфата аммония. Смесь нагревают со скоростью 2,5 град/мин до 900°С и выдерживают при этой температуре 5 часов для перевода диоксида титана в рутильную модификацию. Прокаленный продукт выщелачивают раствором содержащим 25 г/л серной кислоты при Т:Ж=1:10 при нагревании для растворения гематита. После фильтрации и промывки выпавшего осадка получают продукт с содержанием диоксида титана 93,3%.
Степень извлечения TiO2 из ильменитового концентрата составляет 94%.
К дополнительным преимуществам предлагаемого способа, способствующим повышению его эффективности, следует отнести получение в качестве побочного продукта железного купороса, а также возможность использования в обороте сульфата аммония, получаемого из образующихся на первой стадии обжига газов, которые улавливаются сатуратором.
Claims (2)
1. Способ переработки ильменитового концентрата, включающий его сульфатизацию, перевод соединений железа в раствор, прокаливание при температуре в интервале от 870 до 900°С, отличающийся тем, что сульфатизацию ильменитового концентрата с крупностью частиц до 40 мкм проводят сульфатом аммония, который смешивают с концентратом в массовом отношении ильменитовый концентрат : сульфат аммония, равном 1:(3-4), полученный продукт со скоростью 2,5 град/мин нагревают до температуры прокаливания и выдерживают при достигнутой температуре в течение 5,0-5,5 часов, после чего осуществляют обработку прокаленного продукта раствором серной кислоты с концентрацией 20-25 г/л с переводом железа в растворимую форму и получением осадка диоксида титана, который отфильтровывают и промывают водой.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что прокаленный продукт обрабатывают раствором серной кислоты при Т:Ж=1:(5-10).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019104793A RU2715192C1 (ru) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | Способ переработки ильменитового концентрата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2019104793A RU2715192C1 (ru) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | Способ переработки ильменитового концентрата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2715192C1 true RU2715192C1 (ru) | 2020-02-25 |
Family
ID=69631015
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2019104793A RU2715192C1 (ru) | 2019-02-20 | 2019-02-20 | Способ переработки ильменитового концентрата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2715192C1 (ru) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4107264A (en) * | 1977-11-14 | 1978-08-15 | Allied Chemical Corporation | Recovery of TiO2 from ilmenite-type ore by a membrane based electrodialysis process |
| SU652119A1 (ru) * | 1975-05-23 | 1979-03-15 | Институт Химии И Технологии Редких Элементов И Минерального Сырья Ордена Ленина Кольского Филиала Им. С.М.Кирова Ан Ссср | Способ получени двуокиси титана |
| SU1444340A1 (ru) * | 1986-12-08 | 1988-12-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана | Способ получени пигментного диоксида титана |
| CN102146523A (zh) * | 2011-03-03 | 2011-08-10 | 东北大学 | 一种用钛铁矿制备二氧化钛和氧化铁的方法 |
| CN104724753A (zh) * | 2015-03-18 | 2015-06-24 | 海南大学 | 一种以钛铁矿为原料制备金红石型钛白粉的方法 |
| RU2571904C1 (ru) * | 2014-11-06 | 2015-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ переработки титансодержащего материала |
-
2019
- 2019-02-20 RU RU2019104793A patent/RU2715192C1/ru active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU652119A1 (ru) * | 1975-05-23 | 1979-03-15 | Институт Химии И Технологии Редких Элементов И Минерального Сырья Ордена Ленина Кольского Филиала Им. С.М.Кирова Ан Ссср | Способ получени двуокиси титана |
| US4107264A (en) * | 1977-11-14 | 1978-08-15 | Allied Chemical Corporation | Recovery of TiO2 from ilmenite-type ore by a membrane based electrodialysis process |
| SU1444340A1 (ru) * | 1986-12-08 | 1988-12-15 | Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана | Способ получени пигментного диоксида титана |
| CN102146523A (zh) * | 2011-03-03 | 2011-08-10 | 东北大学 | 一种用钛铁矿制备二氧化钛和氧化铁的方法 |
| RU2571904C1 (ru) * | 2014-11-06 | 2015-12-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) | Способ переработки титансодержащего материала |
| CN104724753A (zh) * | 2015-03-18 | 2015-06-24 | 海南大学 | 一种以钛铁矿为原料制备金红石型钛白粉的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109355515B (zh) | 钙化提钒尾渣的提钒方法 | |
| CN103952560B (zh) | 一种钒渣提钒的方法 | |
| CN103146930A (zh) | 一种制备钒氧化物的方法 | |
| CN107963656B (zh) | 利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛的方法 | |
| CN109081375A (zh) | 一种制钒的氨气回收制铵和废水循环使用的工艺 | |
| CN106745219A (zh) | 一种硫酸亚铁提纯除杂废弃物的综合利用方法 | |
| FI67358C (fi) | Saosom adsorptionsmedel och samlarreagens anvaendbar titandioxidhydrat med speciell struktur | |
| RU2715192C1 (ru) | Способ переработки ильменитового концентрата | |
| RU2628586C2 (ru) | Способ переработки ванадиево-титано-магнетитового концентрата с применением мокрого процесса | |
| RU2571904C1 (ru) | Способ переработки титансодержащего материала | |
| RU2005115123A (ru) | Получение диоксида титана | |
| CN111057875B (zh) | 一种用微乳液从溶液中分离钒铬的方法 | |
| CN205773419U (zh) | 一种盐酸法钛白粉生产系统 | |
| CN104178638A (zh) | 一种从钒铬还原渣中分离回收钒和铬的方法 | |
| JPS6395118A (ja) | 石油燃焼残留物からバナジウムを回収する方法 | |
| RU2715193C1 (ru) | Способ переработки ильменитового концентрата | |
| CZ291224B6 (cs) | Způsob výroby oxidu titaničitého | |
| US4552730A (en) | Recovery of titanium from perovskite using sulfuric acid leaching | |
| CN109706324B (zh) | 一种以煤矸石为原料分离提纯钛的方法 | |
| CA2035085A1 (en) | Process for producing titanium dioxide | |
| RU2785560C1 (ru) | Способ переработки вольфрамовых концентратов | |
| CN109234547A (zh) | 一种从水溶液中萃取分离钒、钼的方法 | |
| SU1585294A1 (ru) | Способ получени диоксида титана рутильной модификации | |
| US2166702A (en) | Process for the preparation of oxygen containing compounds of cerium | |
| RU2572415C1 (ru) | Способ переработки вольфрамовых концентратов |