СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА Российский патент 1997 года по МПК C22B34/12 

Описание патента на изобретение RU2086690C1

Изобретение относится к способам переработки неорганического природного сырья, в частности, к способу получения из 50%-ного лейкоксенового концентрата нефтетитанового месторождения Республики Коми монооксида кремния и оксида титана.

Повышение содержания оксида титана в лейкоксеновых концентратах традиционно проводится путем кислотного или щелочного растворения кварца.

Известен способ получения пигментной TiO2 из раствора Ti(SO4)2/1/, полученного при разложении лейкоксенового концентрата серной кислотой с последующим восстановлением железа с помощью железной стружки.

Недостатком данного способа является использование экологически опасных реагентов, необходимость утилизации отходов, большие энергетические затраты.

Наиболее близким к предлагаемому является способ переработки /2/, включающий измельчение лейкоксенового концентрата, смешивание его с углеродным восстановителем и высокотемпературный обжиг.

Недостатком указанного способа является его экологическая опасность и невозможность сбора и побочных продуктов.

Задачей настоящего изобретения является разработка экологически чистого и простого способа безотходной переработки лейкоксенового концентрата, сокращение расхода реагентов. В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками изобретения.

Существенными признаками изобретения являются: помол, введение в помолотый лейкоксеновый концентрат углерода, прокаливание в вакууме при температуре 1250-1300 oC, стряхивание сконденсировавшегося на подложку монооксида кремния в первую емкость, сбор твердого остатка /обогащенного оксидом титана/ во вторую емкость.

В процессе прокаливания лейкоксенового концентрата с углеродом начинается химическая реакция, которую можно записать в следующем виде:

где TiO2+SiO2 -лейкоксеновый концентрат, представленный упрощенно смесью двух указанных оксидов;
Ti3O5= Ti2O3+TiO2 твердый раствор, имеющий кристаллическую решетку типа псевдобрукита и являющийся кристаллическим аналогом минерала анасовита;
SiO монооксид кремния, переходящий в газообразное состояние при температуре выше 1000oC.

Таким образом, в твердом остатке содержание оксида кремния уменьшается, а в газообразных продуктах над прокаливаемым лейкоксеном содержится SiO и CO.

Изучение состава сконденсированных на подложку пленок монооксида кремния показало, что при температуре нагревателя 1250-1300oC образуются практически беспримесные пленки с аморфной структурой. При более высоких температурах в данные пленки попадает железо и небольшие количества магния. При напылении в условиях низкого вакуума /P>0,001 мм.рт.ст./ возможно присутствие в пленке углерода. При толщине пленки SiO более 5 мкм она начинает трескаться и отслаиваться от подложки, что позволяет за счет вибрации удалять.

Способ осуществляют следующим образом.

Для переработки используют стандартный лейкоксеновый концентрат имеющий следующий химический состав /масс./:
TiO2 48, SiO2 41, Fl2O3 25, Al2O3 24, MgO 0,5, CaO 0,3, MnO 0,04, P2O5 0,15, V2O5 0,1, Cr2O3 0,006, Z2O - 0,25, Nb2O5 0,065, Ta2O5 0,0005.

Реакционную массу готовят путем смешивания углерода и лейкоксенового концентрата, помолотого до размера зерна менее 0,063 мм. Количество вводимого углерода определяют расчетным путем, исходя из того, что для удаления одного атома кремния требуется один атом углерода:

Учитывая атомные массы Si, O и C, можно показать, что для разложения единичной массы SiO2 потребуется углерода по массе в 5 раз меньше. Для приведенного выше состава лейкоксенового концентрата полное удаление SiO достигается при введении II мас. углерода, что несколько превышает теоретическую величину /8,2 мас./. Несовпадение обусловлено тем, что часть углерода расходуется на восстановление других ингредиентов лейкоксена.

На чертеже представлена схема установки, реализующей рассматриваемый способ. Термообработку смеси производят в наклонно установленном желобе 1, выполненном из тугоплавкого металла, например, молибдена. Разогрев осуществляется электрическим током, причем токоподводы 2 изготавливаются из упругого материала, например, бронзы. С помощью электромагнита 3 и ферромагнитного груза 4, прикрепленного к электроду, создают вибрацию нагревательного элемента. Благодаря вибрации и полю тяжести происходит перемещение по наклонно установленному желобу лейкоксенового концентрата и его накапливание после термообработки в емкости 10. Кроме того, благодаря вибрации сырье перемешивается и дробится. При этом уменьшается его прилипание к желобу и спекание в гранулы.

Смесь лейкоксена с углеродом располагают в бункере 5. С помощью электродвигателя 6, диска 7 и упора 8 осуществляют равномерную подачу массы малыми порциями на желоб 1. SiO осаждают на подложку 12, выполненную в виде диска, который закреплен на валу электродвигателя 14. Ту часть диска, которая расположена над распылителем, охлаждают протекающим через емкость 13 хладоагентом. Стряхивание SiO осуществляют с помощью электромагнита 15. Частицы SiO благодаря воронке II накапливаются в объеме 9, а твердый остаток, состоящий в основном из анасовита, поступает в емкость 10. Нагреваемые части установки окружены теплозащитным экраном 17. Вся установка располагается под вакуумным колпаком 16. Процесс переработки лейкоксена производят в вакууме, т. к. карботермическое восстановление в присутствии атмосферного кислорода невозможно.

Таким образом, существенными признаками способа являются: проведение процесса термообработки в вакууме, образование SiO при карботермическом восстановлении лейкоксена; сублимация SiO, конденсация SiO на охлаждаемую подложку; отделение образовавшейся пленки SiO от подложки, накапливание порошкообразного SiO в отдельном объеме; осуществление термообработки сырья путем его прокатки по раскаленному желобу, подвергнутому вибрации, что делает процесс переработки лейкоксена непрерывным и потребляющим небольшое количество энергии, накапливание обогащенного лейкоксена в отдельном объеме.

Пример 1. Три образца готовят по описанной выше технологии с примесью углерода II мас. Первый прокаливают при температуре 1300oC, второй при 1400oC, третий при 1500oC. Исследование полученных пленок SiO методом микрозондового спектрального анализа показало наличие в двух последних образцах наличие примеси железа и магния. Первые пленки SiO примеси не содержат. Таким образом, температура термообработки не должна превышать 1300oC, т.е. должна составлять 1250-1300oC.

Пример 2. Два образца готовят по описанной выше технологии с примесью углерода II мас. Первый прокаливают в вакууме при давлении 0,001 мм рт. ст. а второй при 0,01 мм рт. ст. Во втором случае скорость напыления уменьшилась в 3 раза. Кроме этого во втором образце методом ИК-спектроскопии обнаружено присутствие углерода.

Таким образом, из приведенных примеров следует, что температура нагревательного элемента должна быть в пределах 1250-1300oC, а давление CO в рабочем объеме не должно превышать 0,001 мм рт. ст.

Похожие патенты RU2086690C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 1993
  • Голдин Б.А.
  • Истомин П.В.
  • Рябков Ю.И.
  • Секушин Н.А.
  • Швейкин Г.П.
RU2075529C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОКСИДТИТАНОВОЙ КЕРАМИКИ 1993
  • Голдин Б.А.
  • Истомин П.В.
  • Рябков Ю.И.
  • Секушин Н.А.
  • Швейкин Г.П.
RU2082693C1
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ БОКСИТОВ 1997
  • Голдин Б.А.
  • Грасс В.Э.
  • Рябков Ю.И.
RU2136378C1
ШИХТА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ УДАРОВЯЗКОЙ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ 1995
  • Голдин Б.А.
  • Рябков Ю.И.
RU2096383C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 1995
  • Кожевников Г.Н.
  • Водопьянов А.Г.
  • Ватолин Н.А.
  • Леонтьев Л.И.
RU2090509C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОРУНДОВОЙ КЕРАМИКИ 1996
  • Голдин Б.А.
  • Кормщикова З.И.
  • Кузнецов И.Г.
  • Перминов В.П.
  • Рябков Ю.И.
RU2100315C1
КЕРАМИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ 1992
  • Голдин Б.А.
  • Дудкин Б.Н.
  • Сердитов Н.А.
RU2084423C1
СПОСОБ ПОИСКА ОКСИДНО-СУЛЬФИДНОГО МЕДНО-ПЛАТИНО-НИКЕЛЕВОГО БОЛЬШОПАТОВСКОГО ПРИПОЛЯРНО-УРАЛЬСКОГО МЕСТОРОЖДЕНИЯ 1998
  • Голдин Б.А.
  • Котова О.Б.
RU2149430C1
МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ТУГОПЛАВКОГО СОЕДИНЕНИЯ ТИТАНА, СОДЕРЖАЩИЙ КАРБИД КРЕМНИЯ, И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1995
  • Швейкин Г.П.
  • Тимощук Т.А.
RU2091303C1
Способ получения концентрата лейкоксенового для использования в качестве титаноносного сырья 2019
  • Ким Виктор Дмитриевич
  • Премудров Алексей Владимирович
  • Кондрашкин Петр Николаевич
  • Богданов Игорь Анатольевич
RU2728088C1

Реферат патента 1997 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА

Изобретение относится к способу переработки лейкоксенового концентрата, включающему измельчение, смешивание с углеродистым восстановителем и последующий обжиг. Сущность: обжиг ведут в вакууме при температуре 1250-1300oC с помощью вибрирующего нагревательного элемента в виде наклонного желоба путем непрерывной подачи на верхнюю часть желоба с направлением твердого остатка с выхода желоба в емкость, а образующийся газообразный монооксид кремния осаждают на подложку и собирают его в другую емкостью. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 086 690 C1

Способ переработки лейкоксенового концентрата, включающий измельчение, смешивание с углеродистым восстановителем и последующий обжиг, отличающийся тем, что обжиг ведут в вакууме при 1250 1300oС с помощью вибрирующего нагревательного элемента в виде наклонного желоба путем непрерывной подачи сырья на верхнюю часть желоба с направлением твердого отстатка с выхода желоба в емкость, а образующийся газообразный оксид кремния осаждают на подложку и собирают его в другой емкости.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1997 года RU2086690C1

Печь для непрерывного получения сернистого натрия 1921
  • Настюков А.М.
  • Настюков К.И.
SU1A1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДВУОКИСИ ТИТАНА 0
  • М. Л. Бородина, С. Б. Шайкевич, И. М. Федотова, А. В. Г. Гомозова, К. Г. Болженко, М. А. Гене В. Н. Мишаков
SU235883A1
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1
Аппарат для очищения воды при помощи химических реактивов 1917
  • Гордон И.Д.
SU2A1
Комаров О.К., Чистов Л.Б., Доронин Н.А., Сафронов Е.К
Переработка руд редких металлов
- М.: Недра, 1977, с.43 - 45.

RU 2 086 690 C1

Авторы

Голдин Б.А.

Истомин П.В.

Рябков Ю.И.

Секушин Н.А.

Даты

1997-08-10Публикация

1994-05-11Подача