RU2715193C1 - Ilmenite concentrate processing method - Google Patents

Ilmenite concentrate processing method Download PDF

Info

Publication number
RU2715193C1
RU2715193C1 RU2019104828A RU2019104828A RU2715193C1 RU 2715193 C1 RU2715193 C1 RU 2715193C1 RU 2019104828 A RU2019104828 A RU 2019104828A RU 2019104828 A RU2019104828 A RU 2019104828A RU 2715193 C1 RU2715193 C1 RU 2715193C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
solution
titanium
iron
titanium dioxide
hours
Prior art date
Application number
RU2019104828A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Азарьевич Медков
Галина Филипповна Крысенко
Дантий Григорьевич Эпов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
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 (ИХ ДВО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук (ИХ ДВО РАН)
Priority to RU2019104828A priority Critical patent/RU2715193C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2715193C1 publication Critical patent/RU2715193C1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/24Sulfates of ammonium
    • C01C1/242Preparation from ammonia and sulfuric acid or sulfur trioxide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/04Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047Titanium dioxide
    • C01G23/053Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
    • C01G23/0532Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts by hydrolysing sulfate-containing salts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00Compounds of iron
    • C01G49/14Sulfates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B1/00Preliminary treatment of ores or scrap
    • C22B1/02Roasting processes
    • C22B1/06Sulfating roasting
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22BPRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
    • C22B3/00Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
    • C22B3/04Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
    • 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
    • C22B34/1204Obtaining 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
    • 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
    • C22B34/1236Obtaining 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20Recycling

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (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

FIELD: production technology.
SUBSTANCE: invention can be used in processing natural titanium-containing material to obtain anatase modification titanium dioxide. Ilmenite concentrate processing method involves its exposure by means of a sulphatising reagent with subsequent separation of titanium compounds from iron compounds. Opening is carried out in solid phase by roasting concentrate with excess of ammonium sulphate as sulphatising reagent at 360–400 °C for 4.0–4.5 h. Formed product is leached with water at ratio T:I = 1:5.0–5.5 to obtain a solution containing iron and titanium sulphates. Insoluble residue is separated. Thermal hydrolysis of the obtained solution is carried out at 80–90 °C for 1.5–2.0 h. Titanium dioxide is obtained in form of a fine crystalline sediment of anatase modification, which is settled for 2–3 hours, separated from the solution by filtration and dried. After extraction of titanium dioxide solution is used to produce iron syrup.
EFFECT: invention increases efficiency of processing ilmenite concentrate while improving environmental safety and reducing harmful effects on the human body by reducing the number of steps, performing opening in a solid phase, eliminating the use of sulfuric acid.
4 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к переработке природного титансодержащего сырья, преимущественно ильменитового концентрата, с получением диоксида титана анатазной модификации, который находит применение в лакокрасочной и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности, в производстве пластмасс и резинотехнических изделий, в косметической и фармацевтической промышленности.The invention relates to the processing of natural titanium-containing raw materials, mainly ilmenite concentrate, with the production of anatase titanium dioxide, which is used in the paint and varnish and pulp and paper industries, in the production of plastics and rubber products, in the cosmetic and pharmaceutical industries.

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 можно отнести высокие затраты, связанные с использованием «свежей» серной кислоты, расход которой на производство двуокиси титана составляет 4000-4500 кг/т целевого продукта, и необходимостью утилизации большого количества экологически небезопасных отходов.A known method for producing technical titanium dioxide, including the decomposition of ilmenite concentrate with concentrated sulfuric acid (concentration of H 2 SO 4 more than 92%), the dissolution of solid sulfatization products, the recovery of iron (III) cations in solution with metallic titanium, the purification of solutions from sludge by sedimentation, followed by control filtration crystallization of excess iron (II) sulfate in the form of iron sulfate and purification of solutions from it, hydrolysis and calcination of the hydrolyzate (SU 986859, publ. 1983.01.07). The disadvantages of this method include the high costs associated with the use of "fresh" sulfuric acid, the consumption of which for the production of titanium dioxide is 4000-4500 kg / t of the target product, and the need to dispose of a large amount of environmentally unsafe waste.

Известен также сульфатный способ получения диоксида титана, содержащего 99,67 мас. % TiO2 и примеси в 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 щелока сульфата железа, экстракцию титанилсульфата растворителем, гидролиз экстрагированного титанилсульфата с последующим обжигом полученной на стадии гидролиза твердой фазы при температуре 1000°C 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, которое обуславливает значительные объемы материальных потоков. Вдобавок наличие большого количества кислых стоков делает известный способ экологически небезопасным. Проведение экстракции и реэкстракции при высокой температуре, обжиг гидроксида титана при 1000°С также дают заметный вклад в увеличение его опасности для здоровья человека и окружающей среды и, кроме того, повышают его энергоемкость и обусловливают снижение эффективности.Also known is a sulfate method for producing titanium dioxide containing 99.67 wt. % TiO 2 and impurities in the amount of: Fe - 0.07%, S <0.02% (RU 2315123, publ. 2008.01.20), including the processing of titanium-containing material, mainly ilmenite, by leaching in an autoclave a solution containing 400-700 g / l sulfuric acid, in the presence of metallic iron as a reducing agent at a temperature of 95-120 ° C to obtain leach liquor, precipitation of iron sulfate from the liquor, extraction of titanyl sulfate with a solvent, hydrolysis of the extracted titanyl sulfate, followed by firing of the solid phase hydrolysis at temperatures e 1000 ° C with the formation of the final product in the form of titanium dioxide. In this case, at least a portion of the raffinate from the solvent extraction step is used at least as part of the leach solution in the initial leach step. The known method does not allow to provide a sufficiently high degree of titanium extraction (the degree of extraction after the second leaching stage is 72-87%), while the reason for the noticeable loss of titanium dioxide is the use of dilute solutions, which causes significant volumes of material flows. In addition, the presence of a large number of acidic effluents makes the known method environmentally unsafe. Extraction and stripping at a high temperature, firing of titanium hydroxide at 1000 ° C also make a significant contribution to increasing its danger to human health and the environment and, in addition, increase its energy intensity and cause a decrease in efficiency.

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. После этого 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:B=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 в режиме кипения с добавлением в раствор титановых зародышей в количестве 1% по отношению TiO2 в растворе в течение 6 часов с образованием осадка гидроксида титана, который промывают водой и подвергают обжигу при 870-900°C с получением диоксида титана. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата составила 88,1% TiO2.As a prototype, a method for processing titanium-containing material in the form of sphene, perovskite or ilmenite concentrate with a particle size of not more than 40 μm (RU 2571904, 2015.12.27), including leaching with sulfuric acid with a concentration of 600-800 g / l in the presence of a reducing agent in the form of iron, was selected shavings at a temperature of 130 ° C for 5 hours to obtain a suspension, which is filtered to separate the solid residue from the sulfuric acid leaching solution containing titanium and iron compounds. After that, the extraction processing of said solution is carried out with a mixture containing 90 vol. % high molecular weight aliphatic alcohol and 10 vol. % tertiary amine, at a temperature of 20 ° C and the ratio of the volumes of the organic and aqueous phase O: B = 4-6: 1 in 3 countercurrent steps with a translation of 55-65 wt. % sulfuric acid in the organic phase, and compounds of titanium, iron and residual sulfuric acid in the aqueous phase. An aqueous reextraction of the organic phase is carried out to obtain a sulfuric acid solution. The aqueous phase is treated with direct electric current at a current density of 0.02-0.10 A / cm 2 to ensure that the content of Ti 2 O 3 is not more than 5 g / l and is subjected to thermal hydrolysis in boiling mode with the addition of titanium nuclei in the amount of 1% the ratio of TiO 2 in solution for 6 hours to form a precipitate of titanium hydroxide, which is washed with water and calcined at 870-900 ° C to obtain titanium dioxide. The degree of extraction of titanium from ilmenite concentrate was 88.1% TiO 2 .

Известный способ является сложным, что обусловлено его многостадийностью (выщелачивание, экстракция и реэкстракция серной кислоты, многократная фильтрация, выпаривание и кристаллизация, электролиз рафината, гидролиз, промывка и обжиг, а также нейтрализация и регенерация). Кроме того, использование концентрированной серной кислоты, содержащей 600-800 г/л H2SO4, причем нагретой до температуры 130°С, не только усложняет способ, но и делает его небезопасным для окружающей среды и здоровья рабочего персонала. Удаление избытка кислоты, которое необходимо перед стадией гидролиза сульфата титана, экстракция при отношении O:B=(4-6):1 и реэкстракция приводят к образованию больших количеств разбавленной серной кислоты, подлежащих нейтрализации и утилизации, к ее утечке в окружающую среду и неизбежным потерям, снижающим эффективность способа.The known method is complex, due to its multi-stage (leaching, extraction and reextraction of sulfuric acid, multiple filtering, evaporation and crystallization, electrolysis of raffinate, hydrolysis, washing and firing, as well as neutralization and regeneration). In addition, the use of concentrated sulfuric acid containing 600-800 g / l H 2 SO 4 , and heated to a temperature of 130 ° C, not only complicates the method, but also makes it unsafe for the environment and the health of workers. Removing the excess acid that is necessary before the stage of hydrolysis of titanium sulfate, extraction at a ratio of O: B = (4-6): 1 and reextraction lead to the formation of large quantities of diluted sulfuric acid, which must be neutralized and disposed of, to its leak into the environment and inevitable losses that reduce the effectiveness of the method.

Задачей изобретения является создание экологически безопасного, при этом достаточно простого и эффективного способа переработки ильменита.The objective of the invention is to create an environmentally friendly, while quite simple and effective method of processing ilmenite.

Технический результат способа заключается в увеличении эффективности способа при одновременном повышении его экологической безопасности и снижении вредного воздействия на организм человека за счет уменьшения количества стадий, осуществления без использования серной кислоты и проведения процесса вскрытия в твердой фазе.The technical result of the method consists in increasing the efficiency of the method while increasing its environmental safety and reducing the harmful effects on the human body by reducing the number of stages, without using sulfuric acid and performing the autopsy process in the solid phase.

Указанный технический результат достигают способом переработки ильменитового концентрата с получением диоксида титана, включающим его вскрытие с помощью сульфатизирующего реагента с последующим отделением соединений титана от соединений железа, в котором, в отличие от известного способа, вскрытие проводят в твердой фазе путем обжига концентрата с избытком сульфата аммония в качестве сульфатизирующего реагента при температуре 360-400° в течение 4,0-4,5 часов, образовавшийся продукт выщелачивают водой при соотношении Т:Ж=1:5,0-5,5 с получением раствора, содержащего сульфаты железа и титана, отделяют от него не растворившийся остаток, после чего путем термического гидролиза полученного раствора при температуре 80-90°С в течение 1,5-2,0 часов получают диоксид титана анатазной модификации в виде осадка, который отделяют от раствора известным методом.The specified technical result is achieved by a method of processing ilmenite concentrate to obtain titanium dioxide, including opening it with a sulfatizing reagent followed by separation of titanium compounds from iron compounds, in which, unlike the known method, the opening is carried out in the solid phase by calcining the concentrate with an excess of ammonium sulfate as a sulfatizing reagent at a temperature of 360-400 ° for 4.0-4.5 hours, the resulting product is leached with water at a ratio of T: W = 1: 5.0-5.5 to obtain a solution containing iron and titanium sulfates, the undissolved residue is separated from it, after which, by thermal hydrolysis of the resulting solution at a temperature of 80-90 ° C for 1.5-2.0 hours receive anatase titanium dioxide in the form of a precipitate, which is separated from the solution by a known method.

Преимущественно термический гидролиз проводят в присутствии восстановителя, обеспечивающего переход трехвалентного железа в двухвалентное.Mostly thermal hydrolysis is carried out in the presence of a reducing agent, which provides the transition of ferric to ferrous.

Из раствора, оставшегося после отделения диоксида титана, известным методом получают железный купорос.From the solution remaining after separation of titanium dioxide, iron sulfate is obtained by a known method.

Выделяющийся в газовую фазу аммиак улавливают и в виде сульфата аммония возвращают в оборот.Ammonia released into the gas phase is captured and returned to the circulation in the form of ammonium sulfate.

Способ осуществляют следующим образом.The method is as follows.

Ильменитовый концентрат после измельчения смешивают с избытком сульфата аммония (NH4)2SO4. Полученную шихту со скоростью 2,5 град/мин нагревают до температуры в интервале 360-400°С и выдерживают при достигнутой температуре в течение 4,0-4,5 часов.After grinding, the ilmenite concentrate is mixed with an excess of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 . The resulting mixture at a speed of 2.5 deg / min is heated to a temperature in the range of 360-400 ° C and maintained at the achieved temperature for 4.0-4.5 hours.

Установлено, что взаимодействие основных компонентов ильменитового концентрата с сульфатом аммония (NH4)2SO4 при обжиге в указанном интервале температур может быть представлено уравнениями (1-3):It was found that the interaction of the main components of ilmenite concentrate with ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 during firing in the indicated temperature range can be represented by equations (1-3):

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Выделяющийся в газовую фазу аммиак может быть уловлен с помощью сатуратора и в виде сульфата аммония возвращен в оборот.Ammonia released into the gas phase can be trapped using a saturator and returned to the circulation in the form of ammonium sulfate.

Полученный после обжига продукт в виде однородного сыпучего порошка серо-зеленоватого цвета, который, по данным рентгенофазового анализа, преимущественно содержит смесь двойного сульфата аммония и железа NH4Fe(SO4)2 и двойного сульфата аммония и титанила (NH4)2TiO(SO4)2, выщелачивают водой при соотношении Т:Ж=1:5,0-5,5 при непрерывном перемешивании в течение 30-40 минут. При этом образовавшийся в результате разложения сульфата аммония бисульфат аммония:The product obtained after firing in the form of a homogeneous free-flowing powder of gray-greenish color, which, according to x-ray phase analysis, mainly contains a mixture of ammonium double sulfate and iron NH 4 Fe (SO 4 ) 2 and double ammonium sulfate and titanium (NH 4 ) 2 TiO ( SO 4 ) 2 , leached with water at a ratio of T: W = 1: 5.0-5.5 with continuous stirring for 30-40 minutes. In this case, ammonium bisulfate formed as a result of decomposition of ammonium sulfate:

(NH4)2SO4→NH4HSO4+NH3 (NH 4 ) 2 SO 4 → NH 4 HSO 4 + NH 3

обеспечивает значение рН раствора выщелачивания, равное 2.provides a leach solution pH of 2.

В этих условиях в раствор переходят сульфаты титана и железа. Затем полученную смесь фильтруют с отделением не растворившегося остатка, который, по данным рентгенофазового анализа, содержит незначительное количество не прореагировавшего ильменита, кварц и смесь оксидов и гидроксидов железа Fe2O3 и FeOOH.Under these conditions, titanium and iron sulfates pass into the solution. Then, the resulting mixture was filtered to separate an insoluble residue, which, according to X-ray phase analysis, contained a small amount of unreacted ilmenite, quartz, and a mixture of iron oxides and hydroxides Fe 2 O 3 and FeOOH.

Раствор выщелачивания подвергают термическому гидролизу путем нагревания до температуры 80-90°С и выдержки при достигнутой температуре в течение 1,5-2,0 часов. При нагревании происходит гидролиз сульфата титана с выделением в осадок мелкокристаллического диоксида титана модификации анатаз, который после отстаивания в течение 2-3 часов отделяют от раствора фильтрованием и высушивают.The leach solution is subjected to thermal hydrolysis by heating to a temperature of 80-90 ° C and holding at the achieved temperature for 1.5-2.0 hours. When heated, hydrolysis of titanium sulfate occurs with the precipitation of fine crystalline titanium dioxide anatase modification, which after settling for 2-3 hours is separated from the solution by filtration and dried.

Из оставшегося раствора известным методом может быть получен железный купорос.Iron sulfate can be obtained from the remaining solution by a known method.

В преимущественном варианте осуществления способа термический гидролиз проводят в присутствии восстановителя, который обеспечивает перевод трехвалентного железа в двухвалентное, что способствует повышению чистоты целевого продукта и белизны получаемого титанового пигмента за счет снижения содержания в нем железа с 3,2 до 1,6%, в пересчете на элемент.In an advantageous embodiment of the method, thermal hydrolysis is carried out in the presence of a reducing agent, which converts ferric to ferrous iron, which improves the purity of the target product and the whiteness of the resulting titanium pigment by reducing the iron content from 3.2 to 1.6%, in terms of per element.

В качестве восстановителя в раствор вводят расчетные количества щавелевой кислоты либо раствора сернистокислого натрия с добавлением серной кислоты, необходимой для создания рН=2.As a reducing agent, the calculated amounts of oxalic acid or sodium sulfite solution are added to the solution with the addition of sulfuric acid, which is necessary to create pH = 2.

Примеры конкретного осуществления способаExamples of specific implementation of the method

Пример 1Example 1

5 г ильменитового концентрата, содержащего 44,0% TiO2, 30,8% FeO и 14,3% Fe2O3, смешивали с 24,5 г сульфата аммония (NH4)2SO4, нагревали полученную шихту со скоростью 2,5 град/мин до температуры 360°С и выдерживали при этой температуре в течение 4 ч. Получили 22 г продукта в виде однородного сыпучего порошка серо-зеленоватого цвета, содержащего смесь двойного сульфата аммония и железа NH4Fe(SO4)2 и двойного сульфата аммония и титанила (NH4)2TiO(SO4)2.5 g of ilmenite concentrate containing 44.0% TiO 2 , 30.8% FeO and 14.3% Fe 2 O 3 were mixed with 24.5 g of ammonium sulfate (NH 4 ) 2 SO 4 , the resulting mixture was heated at a rate of 2 , 5 deg / min to a temperature of 360 ° C and kept at this temperature for 4 hours. Received 22 g of the product in the form of a homogeneous free-flowing powder of gray-greenish color, containing a mixture of ammonium double sulfate and iron NH 4 Fe (SO 4 ) 2 and double ammonium sulfate and titanyl (NH 4 ) 2 TiO (SO 4 ) 2 .

К продукту, полученному в результате вскрытия ильменитового концентрата, приливали воду при соотношении Т:Ж=1:5 (на 22 г продукта 110 мл воды) и тщательно перемешивали в течение 30 мин. Затем полученную смесь фильтровали с получением раствора выщелачивания, рН которого равен 2, и нерастворимого осадка, по данным рентгенофазового анализа, включающего незначительное количество не прореагировавшего ильменита, кварц и смесь оксидов и гидроксидов железа Fe2O3 и FeOOH.Water was added to the product obtained by opening the ilmenite concentrate at a ratio of T: W = 1: 5 (22 ml of product 110 ml of water) and thoroughly mixed for 30 minutes. Then, the resulting mixture was filtered to obtain a leach solution, the pH of which is 2, and an insoluble precipitate, according to x-ray phase analysis, including a small amount of unreacted ilmenite, quartz, and a mixture of iron oxides and hydroxides Fe 2 O 3 and FeOOH.

По данным атомно-абсорбционного анализа, концентрация титана в растворе составила 11,28 г/л, железа - 13,52 г/л. Выход титана и железа в раствор при водном выщелачивании составил соответственно 94,0 и 85,0%. Раствор выщелачивания объемом 0,11 л подвергали термическому гидролизу путем нагревания до температуры 90°C с выдержкой при достигнутой температуре в течение 1,5 ч. При нагревании раствор мутнел, постепенно образовывался белый мелкокристаллический осадок. После охлаждения и отстаивания в течение 3 часов смесь фильтровали. Масса отфильтрованного и высушенного осадка, который представляет собой диоксид титана анатазной модификации, составила 1,98 г. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата составила 90%, чистота полученного Ti2 - 84,9%. Содержание примеси железа в расчете на Fe2O3 - 9,2%.9 (в пересчете на элемент - 3,2%).According to atomic absorption analysis, the concentration of titanium in the solution was 11.28 g / l, iron - 13.52 g / l. The yield of titanium and iron in solution during aqueous leaching was 94.0 and 85.0%, respectively. A 0.11 L leach solution was subjected to thermal hydrolysis by heating to a temperature of 90 ° C with holding at the reached temperature for 1.5 hours. When heated, the solution became cloudy, a white crystalline precipitate gradually formed. After cooling and settling for 3 hours, the mixture was filtered. The mass of the filtered and dried precipitate, which is anatase-modified titanium dioxide, was 1.98 g. The degree of titanium extraction from ilmenite concentrate was 90%, and the purity of Ti 2 obtained was 84.9%. The content of iron impurity calculated on Fe 2 O 3 is 9.2% .9 (in terms of element - 3.2%).

В этом примере гидролиз сульфата титана осуществляли без добавления в раствор восстановителя. В результате осадок диоксида титана имел коричневатый оттенок из-за сорбированных частиц соединений трехвалентного железа.In this example, the hydrolysis of titanium sulfate was carried out without adding a reducing agent to the solution. As a result, the titanium dioxide precipitate had a brownish tint due to sorbed particles of ferric compounds.

Пример 2Example 2

Ильменитовый концентрат обрабатывали сульфатом аммония при температуре 400°С в течение 4,5 часов. Дальнейший процесс осуществляли аналогично примеру 1, за исключением стадии термического гидролиза, который проводили в присутствии восстановителя для перевода Fe(III) в Fe(II). К 0,11 л раствора, содержащего 11,28 г/л титана и 13,52 г/л железа в пересчете на элемент, добавляли восстановитель - 3 г щавелевой кислоты. Раствор нагревали до температуры 80°С и выдерживали при этой температуре в течение 2 ч. При нагревании раствор мутнел и постепенно образовывался белый мелкокристаллический осадок. После охлаждения и отстаивания в течение 2 ч реакционную смесь фильтровали. Масса отфильтрованного и высушенного осадка, который представляет собой диоксид титана анатазной модификации, составила 1,97 г. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата - 89,5%. Чистота полученного TiO2 - 96,9%, цвет белый. Содержание примеси железа в расчете на элемент - 2,3%.Ilmenite concentrate was treated with ammonium sulfate at a temperature of 400 ° C for 4.5 hours. The further process was carried out analogously to example 1, except for the stage of thermal hydrolysis, which was carried out in the presence of a reducing agent for the conversion of Fe (III) to Fe (II). To 0.11 L of a solution containing 11.28 g / L of titanium and 13.52 g / L of iron, calculated as an element, a reducing agent, 3 g of oxalic acid, was added. The solution was heated to a temperature of 80 ° C and kept at this temperature for 2 hours. Upon heating, the solution became cloudy and a white fine crystalline precipitate gradually formed. After cooling and settling for 2 hours, the reaction mixture was filtered. The mass of the filtered and dried precipitate, which is anatase-modified titanium dioxide, was 1.97 g. The degree of titanium extraction from ilmenite concentrate was 89.5%. The purity of the obtained TiO 2 is 96.9%, white. The content of iron impurity per element is 2.3%.

Пример 3Example 3

Процесс осуществляли аналогично примеру 2, но вместо щавелевой кислоты к 0,11 л раствора, содержащего 11,28 г/л титана и 13,52 г/л железа, добавляли 3 г сернистокислого натрия и 1 мл серной кислоты для подкисления раствора до рН=2. В результате после фильтрации и высушивания получен осадок диоксида титана анатазной модификации массой 1,97 г. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата составила 89,5%. Чистота полученного TiO2 - 98,2%, цвет белый. Содержание примеси железа в расчете на элемент - 1,6%.The process was carried out analogously to example 2, but instead of oxalic acid, to 0.11 l of a solution containing 11.28 g / l of titanium and 13.52 g / l of iron, 3 g of sodium sulfite and 1 ml of sulfuric acid were added to acidify the solution to pH = 2. As a result, after filtration and drying, a precipitate of anatase titanium dioxide with a mass of 1.97 g was obtained. The degree of extraction of titanium from ilmenite concentrate was 89.5%. The purity of the obtained TiO 2 is 98.2%, the color is white. The impurity content of iron per element is 1.6%.

Claims (4)

1. Способ переработки ильменитового концентрата с получением диоксида титана, включающий его вскрытие с помощью сульфатизирующего реагента с последующим отделением соединений титана от соединений железа, отличающийся тем, что вскрытие проводят в твердой фазе путем обжига концентрата с избытком сульфата аммония в качестве сульфатизирующего реагента при температуре 360-400°С в течение 4,0-4,5 часов, образовавшийся продукт выщелачивают водой при соотношении Т:Ж=1:5,0-5,5 с получением раствора, содержащего сульфаты железа и титана, после отделения из него нерастворившегося остатка путем термического гидролиза полученного раствора при температуре 80-90°С в течение 1,5-2,0 часов получают диоксид титана в виде мелкокристаллического осадка модификации анатаз, который отстаивают в течение 2-3 часов, затем отделяют от раствора фильтрованием и сушат.1. A method of processing ilmenite concentrate to produce titanium dioxide, including opening it with a sulfatizing reagent, followed by separating the titanium compounds from iron compounds, characterized in that the opening is carried out in the solid phase by calcining the concentrate with excess ammonium sulfate as a sulfatizing reagent at a temperature of 360 -400 ° C for 4.0-4.5 hours, the resulting product is leached with water at a ratio of T: W = 1: 5.0-5.5 to obtain a solution containing iron and titanium sulfates, after separation from it an insoluble residue by thermal hydrolysis of the resulting solution at a temperature of 80-90 ° C for 1.5-2.0 hours receive titanium dioxide in the form of a crystalline precipitate of modification of anatase, which is settled for 2-3 hours, then separated from the solution by filtration and dried. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что термический гидролиз проводят в присутствии восстановителя, обеспечивающего переход трехвалентного железа в двухвалентное, в качестве которого используют щавелевую кислоту либо раствор сернистокислого натрия с добавлением серной кислоты, необходимой для создания рН 2.2. The method according to p. 1, characterized in that the thermal hydrolysis is carried out in the presence of a reducing agent, providing the transition of ferric to ferrous iron, which is used as oxalic acid or a solution of sodium sulfite with the addition of sulfuric acid, necessary to create a pH of 2. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что из раствора, оставшегося после отделения диоксида титана, получают железный купорос.3. The method according to p. 1, characterized in that from the solution remaining after separation of titanium dioxide, get iron sulfate. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что выделяющийся при обжиге ильменитового концентрата в газовую фазу аммиак улавливают и в виде сульфата аммония возвращают в оборот.4. The method according to p. 1, characterized in that the ammonia emitted during firing of ilmenite concentrate in the gas phase is captured and returned to the circulation in the form of ammonium sulfate.
RU2019104828A 2019-02-20 2019-02-20 Ilmenite concentrate processing method RU2715193C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104828A RU2715193C1 (en) 2019-02-20 2019-02-20 Ilmenite concentrate processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019104828A RU2715193C1 (en) 2019-02-20 2019-02-20 Ilmenite concentrate processing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2715193C1 true RU2715193C1 (en) 2020-02-25

Family

ID=69630865

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019104828A RU2715193C1 (en) 2019-02-20 2019-02-20 Ilmenite concentrate processing method

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2715193C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU652119A1 (en) * 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 Method of obtaining titanium dioxide
CN102146523A (en) * 2011-03-03 2011-08-10 东北大学 Method for preparing titanium dioxide and ferric oxide from ilmenite
CN104724753A (en) * 2015-03-18 2015-06-24 海南大学 Method for preparing rutile type titanium dioxide by using ilmenite as raw material
RU2571904C1 (en) * 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) Method for processing of titanium-containing material
RU2620440C1 (en) * 2016-06-16 2017-05-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of complex processing of titanium-containing mineral raw materials

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU652119A1 (en) * 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 Method of obtaining titanium dioxide
CN102146523A (en) * 2011-03-03 2011-08-10 东北大学 Method for preparing titanium dioxide and ferric oxide from ilmenite
RU2571904C1 (en) * 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) Method for processing of titanium-containing material
CN104724753A (en) * 2015-03-18 2015-06-24 海南大学 Method for preparing rutile type titanium dioxide by using ilmenite as raw material
RU2620440C1 (en) * 2016-06-16 2017-05-25 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии Дальневосточного отделения Российской академии наук Method of complex processing of titanium-containing mineral raw materials

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2392229C2 (en) Method of titanium dioxide obtainment utilising aqueous fluoride solution
DE60010702T2 (en) TREATMENT OF TITANIUM FOR THE MANUFACTURE OF TITANIUM DIOXIDE PIGMENTS
FI97291C (en) Method for recovering aluminum from a water treatment slurry
RU2669737C1 (en) Method for preparation of scandium oxide from scandium-containing concentrates
CN106745219B (en) A kind of method of comprehensive utilization of ferrous sulfate purification removal of impurities waste
FI67358C (en) SAOSOM ADSORPTIONSMEDEL OCH SAMLARREAGENS ANVAENDBAR TITANDIOXIDHYDRAT MED SPECIELL STRUKTUR
RU2201988C2 (en) Method of extraction of scandium in processing bauxites for alumina
CN102876895A (en) Method for recycling vanadium and chromium from low-concentration pentavalent vanadium and hexavalent chromium mixed liquor
RU2715193C1 (en) Ilmenite concentrate processing method
CN1005565B (en) Method for extracting scandium oxide from artificial rutile
FI96840B (en) Process for the preparation of titanium dioxide
JPH04119919A (en) Production of titanium dioxide
RU2467953C1 (en) Method of processing titanium-containing concentrate
AU2006260586B2 (en) Chemical beneficiation of raw material, containing tantalum-niobium
RU2571904C1 (en) Method for processing of titanium-containing material
CZ110597A3 (en) Process for preparing titanium(iv) oxide
AU2010217184A1 (en) Zinc oxide purification
RU2715192C1 (en) Ilmenite concentrate processing method
RU2263722C1 (en) Method for processing of vanadium-containing slags
RU2157420C1 (en) Method of processing of vanadium-containing converter slags
SU393341A1 (en) METHOD OF PROCESSING OF MANGANESE RAW
RU2785560C1 (en) Method for processing tungsten concentrates
RU2572415C1 (en) Method for processing tungsten concentrates
RU2182886C2 (en) Titanium-iron separation process
RU2147621C1 (en) Method of preparing refractory metals from loparite concentrate