СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ Российский патент 2001 года по МПК C01G23/00 

Описание патента на изобретение RU2167820C2

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам переработки титансодержащего сырья, и может быть использовано при переработке титансодержащего шлака.

Известен способ получения обогащенного титанового продукта из перовскита, [В. П. Петров и др. Комплексное использование минерального сырья. Алма-Ата, 1992, N 3, с. 51].

Измельченный концентрат обрабатывают азотной, а затем соляной кислотой для удаления железа.

Недостатками способа являются невысокая степень обогащения продукта по титану, использование соляной кислоты, сложность оборудования и утилизации хлорного железа.

В качестве прототипа выбран способ обогащения (по титану) перовскитового концентрата, включающий разложение концентрата 50%-ным раствором азотной кислоты при повышенном давлении (высоких температурах) [В.М.Кострикин и др. Автоклавное вскрытие перовскитового концентрата. В сб. Минеральное сырье. М. , Наука, 1966 г. вып. 13. с. 63-69].

В результате обработки концентрата, содержащего 47,9% TiO2, азотной кислотой при температуре 105oC (режим кипения) удается повысить концентрацию диоксида титана в обогащенном продукте до 73%.

Недостатком этого приема является низкая степень обогащения и выделение оксидов азота в окружающую среду, ибо при 100oC и выше азотная кислота разлагается.

При обработке концентрата кислотой в автоклавах при 150 и 200oC содержание диоксида титана в продукте повышается соответственно до 85 и 87%.

Недостатки способа: высокое содержание железа (до 10%) в обогащенном продукте, что осложняет последующую переработку его известными методами, применение сложного оборудования и значительные затраты энергии.

Задачей, решаемой предлагаемым изобретением, является повышение степени обогащения (по титану) исходного сырья, осуществление процесса при температурах ниже 100oC, увеличение степени использования сырья.

Поставленная задача решается тем, что в известном способе переработки титансодержащего материала, включающем преимущественно обработку титанистого шлака азотной кислотой при атмосферном давлении, согласно изобретению, обработку ведут в две стадии. На первой стадии шлак разлагается азотной кислотой при температуре 70-95oC с получением твердого титансодержащего осадка, который на второй стадии обрабатывают раствором каустической щелочи при температуре 60-90oC и получают раствор жидкого стекла и обогащенный по диоксиду продукт. Отработку осадка раствором каустической щелочи проводят при молярном отношении Na2O : SiO2, равном 0,25- 1,0.

Способ осуществляли следующим образом.

Доменный шлак после измельчения на первой стадии обрабатывали в аппарате с механическим перемешиванием 30%-ным раствором азотной кислоты (с избытком 20% против стехиометрии) при Ж:Т= 4-5 в интервале температур 70-95oC в течение 4-6 час. Затем пульпу фильтровали, осадок промывали водой и далее обрабатывали раствором каустической щелочи при Ж:Т = 9-10 в интервале температур 60-90oC. При этом получали раствор силиката натрия с модулем 2-3 и обогащенный продукт по диоксиду титана. Продукт после промывки водой сушили для удаления влаги и направляли на химический анализ.

Опытами установлено, что на первой стадии титансодержащие соединения сложного состава при обработке азотной кислотой разлагаются. При этом щелочноземельные металлы, часть железа и алюминия переходят в раствор, а кремний остается в осадке.

Титан ведет себя следующим образом. Вначале он переходит в раствор, а затем - в твердую фазу в виде метатитановой кислоты (гидрооксида титана), которая остается в осадке вместе с кремнеземом и оставшейся частью оксидов железа, кальция, алюминия и магния.

При обработке такого осадка на второй стадии раствором щелочи кремнезем на 80-90% переходит в раствор в виде силиката натрия, а гидрооксид титана и указанные оксиды остаются в твердой фазе.

Для повышения перехода кремнезема в раствор количество щелочи дозируют из расчета получения в нем молекулярного отношения Na2O : SiO2, равного 0,25-1,0, и раствора с кремневым модулем 2-3.

Опыты проводились со шлаком следующего состава, мас.% : 10,8 TiO2; 25,9 SiO2; 15,2 Al2O3; 32,4 CaO; 11,5 MgO; 1,5 FeO и 0,5 MnO.

Из таблицы видно, что при обработке кислотой (первая стадия) с увеличением температуры повышается извлечение диоксида титана в твердую фазу. Однако при температуре ниже 70oC разложение шлака происходит менее 80%. При температуре выше 95oC разложение выше 85%, но при этом начинают выделяться в атмосферу пары оксидов азота.

На второй стадии с повышением температуры от 70 до 95oC концентрация диоксида титана в продукте увеличивается, а затем снижается.

При температуре ниже 60oC в продукте остается много кремнезема, который медленно реагирует с раствором каустика. При температуре выше 90oC содержание диоксида титана снижается, так как образуется титанат натрия. Оксид натрия загрязняет продукт и осложняет его переработку кислотными методами.

При обработке кислотой при 90oC и раствором каустика при 80oC был получен продукт, содержащий, вес.%: 89,5 TiO2; 7,4 SiO2; 0,26 Al2O3; 0,19 CaO; 0,24 MgO; 2,21 Fe2O3; 0,15 Na2O.

Преимущества предлагаемого способа:
- снижается расход энергии за счет переработки шлака при температуре ниже 100oC;
- упрощается оборудование;
- достигается высокая степень извлечения диоксида титана и концентрирование его в получаемом продукте;
- из шлака дополнительно извлекается кремнезем с получением жидкого стекла, пригодного для целого ряда отраслей народного хозяйства.

Похожие патенты RU2167820C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ ШЛАКОВ 2002
  • Кожевников Г.Н.
  • Водопьянов А.Г.
  • Шаврин С.В.
  • Леонтьев Л.И.
  • Столяров Ю.В.
RU2215053C1
СПОСОБ КОМПЛЕКСНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 1995
  • Кожевников Г.Н.
  • Водопьянов А.Г.
  • Ватолин Н.А.
  • Леонтьев Л.И.
RU2090509C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНОВЫХ ШЛАКОВ 2012
  • Водопьянов Адриан Георгиевич
  • Кожевников Георгий Николаевич
RU2518042C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 1993
  • Алексеев Л.Ф.
  • Ватолин Н.А.
  • Дмитриев А.Н.
  • Леонтьев Л.И.
  • Пряхина Т.А.
  • Самойлова Г.Г.
  • Сапожникова Т.В.
  • Ченцов А.В.
  • Шаврин С.В.
  • Шахпазов Е.Х.
RU2068393C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА ТИТАНА 1995
  • Швейкин Г.П.
  • Штин А.П.
  • Переляев В.А.
RU2077486C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 1993
  • Шин С.Н.
  • Леонтьев Л.И.
  • Гуляева Р.И.
  • Чумарев В.М.
  • Кашин В.В.
RU2094494C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПИРИТНЫХ ОГАРКОВ 2000
  • Шин С.Н.
  • Гуляева Р.И.
RU2172788C1
Способ переработки перовскитового концентрата 2022
  • Герасимова Лидия Георгиевна
  • Николаев Анатолий Иванович
  • Артеменков Анатолий Григорьевич
  • Маслова Марина Валентиновна
  • Тренин Андрей Дмитриевич
RU2801582C1
СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩЕГО МИНЕРАЛЬНОГО СЫРЬЯ 2010
  • Кустов Андрей Давыдович
  • Парфенов Олег Григорьевич
RU2440432C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МЕДНО-ФОСФОРНОЙ ЛИГАТУРЫ 2000
  • Чумарев В.М.
  • Селиванов Е.Н.
  • Данилушкин А.Л.
  • Мимонов А.В.
  • Королев О.Е.
  • Пряничников Е.В.
  • Вусатый Г.М.
RU2171310C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 167 820 C2

Реферат патента 2001 года СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к способам переработки титансодержащего сырья, и может быть использовано при переработке титансодержащего шлака. Способ предусматривает выщелачивание титансодержащего шлака азотной кислотой в две стадии. На первой стадии обработку ведут при температуре 70-95°С с получением твердого титансодержащего осадка, на второй этот осадок обрабатывают раствором каустической щелочи при температуре 60-90° С с получением жидкого стекла и обогащенного по диоксиду титана продукта. Обработку осадка раствором щелочи проводят при молярном отношении Na2O : SiO2, равном 0,25-1,0. Способ обеспечивает высокую степень извлечения диоксида титана и концентрирование его в получаемом продукте, кроме того, из шлака дополнительно извлекается кремнезем с получением жидкого стекла, пригодного для использования в промышленности. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 167 820 C2

1. Способ переработки титансодержащих материалов, включающий обработку исходного материала азотной кислотой, отличающийся тем, что в качестве исходного материала используют титансодержащие шлаки, а обработку проводят в две стадии, при этом на первой стадии обработку азотной кислотой ведут при температуре 70-95°С с получением твердого титансодержащего осадка, а на второй этот осадок обрабатывают раствором каустической щелочи при температуре 60-90°С с получением жидкого стекла и обогащенного по диоксиду титана продукта. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку осадка раствором щелочи проводят при молярном отношении Na2O : SiO2, равном 0,25-1,0.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2001 года RU2167820C2

КОСТРИКИН В.М
и др
Автоклавное вскрытие перовскитового концентрата
Обогащение и переработка минерального сырья
Сборник "Минеральное сырье".- М.: Недра, 1966, вып
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Способ приготовления сернистого красителя защитного цвета 1915
  • Настюков А.М.
SU63A1
ПЕТРОВ В.Б
и др
Получение обогащенного титанового продукта из перовскита
Комплексное использование минерального сырья
Пуговица для прикрепления ее к материи без пришивки 1921
  • Несмеянов А.Д.
SU1992A1
Способ запрессовки не выдержавших гидравлической пробы отливок 1923
  • Лучинский Д.Д.
SU51A1
ПЕТРОВ В.Б
и др
Изучение взаимодействия азотной кислоты с перовскитом
ЖПХ, 1977, т
Устройство для выпрямления многофазного тока 1923
  • Ларионов А.Н.
SU50A1
Разборный с внутренней печью кипятильник 1922
  • Петухов Г.Г.
SU9A1
Радиоприемник 1925
  • Старков И.И.
SU1926A1

RU 2 167 820 C2

Авторы

Кожевников Г.Н.

Водопьянов А.Г.

Шаврин С.В.

Леонтьев Л.И.

Столяров Ю.В.

Даты

2001-05-27Публикация

1999-08-31Подача