SU924138A1 - СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОВОГО СЫРЬЯ> СОДЕРЖАЩЕГО ОКИСЛЫ КРЕМНИЯ И ТИТАНА 1 - Google Patents

Description

Изобретение относится к переработке природного титанового сырья и может быть использовано в процессах обогащения сырья титаном в металлургической промышленности.

Первичная обработка сырья включает в себя процесс удаления примесей, наиболее распространенными из’ которых являются соединения кремния, в основном двуокись кремния.

Известны способы селективного выщелачивания примесей, в которых титаносодержащее сырье прокаливают (спекают) с щелочной присадкой. При этом образуются водорастворимые соединения примесей с щелочными металлами, которые отделяют от нерастворимых соединений титана [1]\

Эти процессы проводят в твердой фазе, обжигая куски руды совместно с флюсом. При этом ввиду относительно низких скоростей тепло-и массообменных процессов, протекающих в слое материала, требуется высокий расход щелочной добавки и значительное время пребывания материала в зоне реакции, что, в свою очередь, требует развитого объема реакционного пространства 12].

2

Наиболее близким по своей технической сущности к предлагаемому является способ, который включает

5 приготовление гранул из измельченного сырья, части конечного продукта • и щелочной’присадки в количестве 100-400% над стехиометрически необходимым для связывания примесей, прокапку гранул в печи с плавлением реакционной массы, выщелачивание водой полученного после прокалки расплава, отделения раствора, содержащего избыточную щелочь и связанный кремний, от твердого остатка, содержащего двуокись титана, и возврат части твердого остатка на прокалку.

В процессе прокалки гранулы обрабатывают в слое, нагреваемом за счет тепла продуктов горения топлива до аморфного или жидкотекущего состояния. Во время прокалки и плавления кремний и щелочная присадка образуют соединения типа силикатов натрия,

^ϋкоторые хорошо растворяются в воде

25 на последующей стадии выщелачивания. При выщелачивании водой водорастворимые соединения., вымывают, а твердый остаток, насыщенный двуокисью титана, отфильтровывают и направляют

Ю на дальнейшее использование. Часть

3

924138

4

этого осадка возвращают на стадию грануляции для повышения концентрации целевого продукта при прокалке. Этот способ благодаря прокалке в расплаве (жидкой фазе), а также ре-, туру,целевого продукта, повышающего 5 его концентрацию в зоне реакции, позволяет ускорить протекание реакции примесей с щелочным реагентом·.

Однако время, обработки измеряется минутами и часами в зависимости от температуры и типа применяемой щелочной присадки.

Длительное время.обработки объясняется тем, что до образования жидкой пленки легкоплавких соединений процесс первоначально идет в слое гранулированного материала. Только после перехода части кремния в форму силиката натрия, т.е. после появления первых порций расплава, реакция силикатообразования ускоряется.

Проведение начальных стадий процесса в слое гранулированного сухого материала обладает присущими слоевой обработке недостатками - низкими коэффициентами тёпло- и массообмена, ²⁵ вызывающими соответственно длительное время протекания реакции и значительные избытки дорогостоящей щелочной присадки- сверх стехиометрически необходимого количества. Кро-30 ме того, способ включает в себя Отдельную энергоемкую стадию приготовления гранул из щелочной присадки, твердого остатка и сЬрья. Эти недостатки являются существенными в 35 предлагаемом способе.

Цель изобретения - повышение скорости процесса и его экономической эффективности.

Указанная цель достигается тем, 40 что в способе, включающем прокалку, плавление в присутствии щелочи выщелачивание плава водой и отделение полученного раствора, содержащего щелочь и кремний, от твердого остат- 45 > ка, содержащего двуокись титана перед плавлением исходного сырья в реакционную зону вводят часть раствора после выщелачивания плава и подвергают его сушке и плавлению для образования стекающей пленки.

Способ осуществляется следующим образом.

В поток Высокотемпературных продуктов горения подают раствор, содержащий щелочь и связанный крем- 55 ний. Происходит испарение воды и ' образование на ограждениях печи пленки расплава легкоплавких кремнийсодержащих продуктов. Далее по ходу . продуктов горения вводят измельчен- 60 ное исходное сырье и щелочную присадку с избытком над стехиометричеСки необходимым количеством для образования силикатов натрия. Сырье и присадка попадают в готовый расплав 65

силиката, уже содержащий щелочь.

В расплаве происходит образование

легкоплавких силикатов натрия и (Частично) титанов натрия.

Расплав, состоящий из силикатов натрия, титанатов натрия, двуокиси титана и избыточной щелочи выводят из печи на выщелачивание. При контакте с водой силикат натрия растворяется, титанат натрия гидролизуется с образованием снова двуокиси тита,На и гидроокиси натрия. Двуокись титана, как образовавшаяся при гидролизе титаната натрия, так и не подвергшаяся химическому превращению в печи, отделяется от жидкости известным способом, например осаждением, и отводится как продукт. Часть раствора, содержащего силикаты натрия и щелочь направляют на использование, например для получения жидкого стекла. Количество кремния в этом растворе соответствует количеству кремния в исходном сырье. Другую часть раствора возвращают в процесс, подавая его,, как было сказано выше, в печь для формирования начальной пленки расплава.

Таким образом, предлагаемый способ переработки исходного сырья,позволяет повысить скорость процессов, поскольку получение расплава из капель раствора уже готового легкоплавкого вещества (в данном случае силиката натрия) происходит быстрее (от 13 до 30 с), чем в процессе взаимодействия реагентов в твердой фазе с последующим плавлением.

Предлагаемый способ позволяет также. резко сократить расход свежей щелочи, вводимой в процесс, так как в качестве избытка щелочи сверх стехиометрического расхода используется свободная щелочь, вводимая с раствором.

Прим ер. На обработку подают флотоконцентрат, содержащий 49% двуокиси титана, 50% двуокиси кремния в виде песка и 1% примесей окислов железа, алюминия, кальция. Количество обрабатываемого флотоконцентрата.- 1000 кг/ч. До подачи сырья в печь в нее вводят 3085 кг/ч раствора, содержащего 1680 кг/ч воды, '670 кг/ч гидроокиси натрия и 835 кг/ч метасиликата натрия. Температура потока продуктов горения топлива 1300°С, учитывая , температуру плавления метасиликата натрия 1150°С. Вода испаряется. ИаОН и метасиликат натрия плавятся на ограждениях печи. Частицы флотоконцентра,та и свежей щелочи попадают в текущую пленку расплава и взаимодействуют друг с другом и со щелочью, находящейся в расплаве. Происходит преимущественное взаимодействие нежелательной' в данном случае приме. 924138

,си - окиси кремния со щелочью с образованием легкоплавкого и водорастворимого силиката натрия. Свежая щёлочь вводится в процесс в количестве 974 кг/ч, что соответствует

* стехиометрически необходимому для 5 связывания кремния'(670 кг/ч) и щелочи (304 кг/ч) количеству, отводи- . мому вместе с раствором на использование. Избыток щелочи в зоне реакции обеспечивается за счет 608 кг/ч гид- 10 роокиси натрия, возвращаемой в печь с циркулирующей частью раствора.

Часть щелочи, которая тратится на образование титаната натрия снова возвращается в процесс после гидро- 15 лйза титаната при выщелачивании расплава в воде и отделением двуокиси

|титана от раствора, количество которого составляет 5825 кг/ч. Из них '3085 кг/ч направляют снова в процесс, 20 а 2740 кг/ч, содержащие 304 кг/ч ЫаОН и 1520 кг/ч силиката натрия выводят на дальнейшее использование.

Если приведенные расходы щелочи (974 кг/ч свежей щелочи) сравнить 25 со средним расходом щелочи (300%) согласно прототипу (2010 кг/ч), то . видна более чем двухкратная экономия этого ценного продукта (180 руб/т или в данном случае 235 руб/ч) , что безусловно перекрывает некоторое увеличение стоимости за счет расхода топлива на испарение раствора и перегрев паров воды (900 нм ⁵/ч .топливного газа с теплотой сгорания

8550 ккал/нм^ или (Принимая стоимость 1000 нм равной 20 руб, 18 руб/ч).

Таким образом, предлагаемой способ позволяет с меньшими затратами и временем (13 - 30 с) и с повмаенной удельной нагрузкой осуществить процесс отделения балластной двуокиси кремния от продуктовой двуокиси титана.

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Способ переработки титанового сырья, содержащего окислы кремния и титана, включающий прокалку, плавление в присутствии щелочи, выщелачивание плава водой и отделение полученного раствора, содержащего щелочь.и кремний, от твердого остатка, содержащего двуокись титана, отличающийся тем, что, с целью повьвиения скорости процесса и экономической эффективности, перед плавлением исходного сырья в реакционную зону вводят часть раствора после выщелачивания плава и подвергают его сушке и плавлению для образования стекающей пленки.