СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЕРОВСКИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА Российский патент 1994 года по МПК C01G23/00 

Изобретение относится к химической технологии перовскитового концентрата.

Известен способ переработки перовскитового концентрата путем обработки его серной кислотой с концентрацией 80-95% при нагревании, обработки полученного плава водой, фильтрации раствора и осаждения моногидрата титанилсульфата в присутствии затравочных кристаллов.

Недостатком данного способа является высокая продолжительность процесса осаждения моногидрата титанилсульфата при повышенных температурах, что обусловливает значительные энергетические затраты.

Целью изобретения является ускорение процесса.

Для этого в известном способе переработки перовскитового концентрата осаждение моногидрата титанилсульфата ведут в присутствии затравочных кристаллов низкотемпературной модификации моногидрата титанилсульфата (α -TiOSO₄ ˙ H₂O), взятых в количестве 1-2 мас.% по отношению к титану в исходном растворе, а затравочные кристаллы α -TiOSO₄ ˙ H₂O получают кристаллизацией из исходного раствора сульфата титана при степени осаждения титана 10-40%.

Сущность заявляемого предложения заключается в следующем: процесс осаждения моногидрата титанилсульфата (TiOSO₄ ˙ H₂O) из растворов сульфата титана при нагревании, реализуется в несколько стадий. На первой стадии происходит образование низкотемпературной модификации моногидрата титанилсульфата (α -TiOSO₄ х х H₂O), которая затем претерпевает полиморфное превращение в моногидрат титанилсульфата (TiOSO₄ ˙ H₂O), который и является конечным продуктом кристаллизации. При этом общая продолжительность всего процесса лимитируется, в основном, стадией образования α -TiOSO₄ ˙ H₂O. Поэтому введение затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O позволяет значительно сократить продолжительность осаждения моногидрата титанилсульфата TiOSO₄ ˙ H₂O.

В данном изобретении, в качестве затравочных кристаллов являются не кристаллы осаждаемого соединения TiOSO₄ ˙ H₂O, а его низкотемпературной, метастабильной модификации. Использование в качестве затравочных кристаллов TiOSO₄ ˙ H₂O, как будет показано в примерах, приведенных ниже, не вызывает значительного ускорения осаждения моногидрата титанилсульфата.

Количественные пределы вводимых затравочных кристаллов обусловлены тем, что использование их менее 1 мас.% недостаточно для инициирования массовой кристаллизации, а выше 2 мас.% не приводит к дальнейшему ускорению процесса. При степени кристаллизации титана менее 10 мас.% необходимо использовать большие объемы суспензии затравочных кристаллов α - TiOSO₄ ˙ H₂O, что делает способ экономически нецелесообразным. При степени кристаллизации титана более 40 мас.% основная масса затравочных кристаллов представляет собой моногидрат титанилсульфата TiOSO₄ ˙ H₂O, что снижает эффективность их действия.

В патентной и научно-технической литературе способа переработки перовскитового концентрата в заявляемых отличительных признаках не обнаружено.

П р и м е р 1 (по прототипу). Берут 2,53 л 80%-ной серной кислоты и нагревают до 100^оС, затем вводят 1 кг перовскитового концентрата, содержащего, мас.%: TiO₂ 50,0; Nb₂O₅ 1,1; CaO 35,0; крупностью 90% 63 мкм. Расход кислоты составляет 3,5 т на 1 т концентрата. Суспензию нагревают до 150^оС и выдерживают 1,0 ч. Затем пульпу разбавляют водой до кипения ее до 150^оС и выдерживают 1,5 ч, после чего охлаждают до 90^оС и фильтруют с получением 3,7 л фильтрата, содержащего г/л: H₂SO₄ 1000; TiO₂ 128,0; Nb₂O₅ 2,8. Из раствора экстрагируют ниобий при отношении объемов органической и водной фаз V_o:V_в = 2:1 смесью 30% трибутилфосфата (ТБФ), 30% триалкиламина (ТАА) и 40% разбавителя РЭД-1 (парафиновые углеводороды). Извлечение ниобия за три ступени 93% . Полученный после экстракции раствор, содержащий 960 г/л H₂SO₄ и 135 г/л TiO₂ нагревают до 150^оС и выдерживают при этой температуре до осаждения 97,0-98,0% титана в виде моногидрата сульфата титана (TiOSO₄ ˙ H₂O). Время осаждения составляет 4 ч.

П р и м е р 2 (по прототипу). Аналогично примеру 1, но осаждение моногидрата титанилсульфата осуществляют при 140^оС. Время осаждения составляет 6 ч.

П р и м е р 3 (по предлагаемому способу). Аналогично примеру 1, но кристаллизацию проводят в присутствии суспензии затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O, взятых в количестве 1 мас.%, и при степени кристаллизации титана 10 мас.%. Время осаждения составляет 3 ч.

П р и м е р 4 (по предлагаемому способу). Аналогично примеру 3, но количество затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O 1,5 мас.%. Время осаждения составляет 2,5 ч.

П р и м е р 5 (по предлагаемому способу). Аналогично примеру 3, но количество затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O 2 мас.%. Время осаждения составляет 2 ч.

П р и м е р 6 (по предлагаемому способу). Аналогично примеру 3, но осаждение проводят при температуре 140^оС. Время осаждения составляет 4,5 ч.

П р и м е р 7 ( по предлагаемому способу). Аналогично примеру 6, но количество затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O 2 мас.%. Время осаждения составляет 3 ч.

П р и м е р 8 (по предлагаемому способу). Аналогично примеру 7, но степень кристаллизации титана в суспензии затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O 25 мас.%. Время кристаллизации составляет 3,5 ч.

П р и м е р 9 (по предлагаемому способу). Аналогично примеру 7, но степень кристаллизации титана в суспензии затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O 40 мас.%. Время осаждения составляет 4,5 ч.

П р и м е р 10 (по предлагаемому способу, вне заявляемых пределов). Аналогично примеру 7, но количество затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O 0,5 мас.%. Время осаждения составляет 5,5 ч.

П р и м е р 11 (по предлагаемому способу, вне заявляемых пределов). Аналогично примеру 7, но количество затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O 3 мас.%. Время осаждения составляет 3 ч.

П р и м е р 12 (по предлагаемому способу, вне заявляемых пределов). Аналогично примеру 7, но степень кристаллизации титана в суспензии затравочных кристаллов α -TiOSO₄ ˙ H₂O 60 мас.%. Время осаждения составляет 5,5 ч.

П р и м е р 13. Аналогично примеру 2, но в качестве затравочных кристаллов используют моногидрат титанилсульфата TiOSO₄ x x H₂O в количестве 2% . Время осаждения составляет 5,5 ч.

Как следует из полученных экспериментальных данных (см. таблицу), использование предлагаемого способа переработки перовскитового концентрата позволяет сократить продолжительность осаждения моногидрата титанилсульфата в 1,3-2,0 раза, что позволяет уменьшить расходы пара на проведение процесса осаждения на 25 кг на 1 т моногидрата титанилсульфата (в пересчете на TiO₂) и тем самым определяет технико-экономическую эффективность предлагаемого cпособа.

Использование: получение монокристаллов моногидрата титанилсульфата из перовскитового концентрата. Сущность изобретения: перовскитовый концентрат обрабатывают серной кислотой с концентрацией 80 - 95%. Смесь нагревают. Полученный плав выщелачивают водой. В раствор вводят суспензию затравочных кристаллов в количестве 1 - 2 мас.% по отношению к титану в растворе. В качестве затравочных кристаллов используют низкотемпературную модификацию моногидрата титанилсульфата α-TiOSO₄·H₂O . Количество кристаллов в суспензии 10 - 40 мас.% по титану. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПЕРОВСКИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА, включающий обработку его серной кислотой с концентрацией 80 - 95% при нагревании, обработку полученного плава водой, фильтрацию раствора и осаждение моногидрата титанилсульфата в присутствии суспензии затравочных кристаллов, отличающийся тем, что, с целью ускорения процесса, в качестве затравочных кристаллов используют суспензию низкотемпературной модификации моногидрата титанилсульфата α = TiOSO₄˙H₂O, вводят ее в количестве 1 - 2 мас.% по отношению к титану в растворе, полученном после обработки плава. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют суспензию затравочных кристаллов с концентрацией низкотемпературной модификации моногидрата титанилсульфата 10 - 40 мас.% по титану.