СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ ТИТАНОКАЛЬЦИЕВОГО СЫРЬЯ Российский патент 2003 года по МПК C01G23/00 C01F11/00 C22B3/06 

Описание патента на изобретение RU2196736C1

Изобретение относится к технологии переработки титанокальциевого сырья, преимущественно к разложению сфенового концентрата, и может быть использовано для производства дефицитных и высококачественных продуктов на основе титана.

Известен способ разложения титанокальциевого сырья (см. авт. свид. СССР 592756, МПК2 C 01 G 23/00, С 22 В 3/00, 1978), в частности сфенового концентрата, включающий обработку тонкоизмельченного концентрата 70%-ной серной кислотой при температуре 160-170oС в течение 0,5-1,5 ч, последующее разбавление пульпы водой до концентрации серной кислоты 50-60% при понижении температуры до 130-140oС со скоростью 2,5-0,2oС/мин в течение 0,3-3 ч, дополнительную сульфатизацию в этих условиях в течение 2-6 ч при перемешивании густеющей массы с последующим дозреванием опека в течение 10 часов.

Недостатками способа являются образование целого ряда сульфатов титана и кальция сложного состава с недостаточно четким их распределением между твердой и жидкой фазами, что ограничивает извлечение полезных компонентов, высокая температура разложения сфенового концентрата и использование концентрированной серной кислоты, затрудняющие проведение процесса, высокая остаточная кислотность реакционной массы, осложняющая ее дальнейшую переработку и ведущая к перерасходу реагентов, а также большая (16,5 ч) длительность процесса разложения.

Известен также способ разложения титанокальциевого сырья (см. Кострикин В. М. , Мелентьев Б.Н., Резниченко В.А. Автоклавное вскрытие перовскитового концентрата. Обогащение и переработка минерального сырья. Сборник. "Минеральное сырье". М.: Недра, 1966, вып. 3, с. 63-69), в частности перовскитового концентрата, включающий автоклавную обработку измельченного до 150 меш концентрата 50%-ной азотной кислотой с избыточным расходом 20% при температуре 150oС и давлении 4-5 кг/см2 в течение 3 ч, охлаждение реакционной массы до 40-50oС, выщелачивание с доизвлечением кальция в раствор, фильтрацию с отделением титансодержащего твердого остатка и его промывку. Титан в твердом остатке содержится преимущественно в рутильной форме. Извлечение кальция в раствор фактически составляет не более 92%.

Недостатками способа являются относительно невысокое извлечение кальция в раствор, высокая температура обработки концентрата, что способствует преимущественному образованию в остатке рутильной формы титана, высокая концентрация используемой азотной кислоты, а также разложение концентрата в условиях высокого давления, что усложняет реализацию процесса.

Настоящее изобретение направлено на решение задачи повышения степени извлечения кальция в раствор и увеличения в остатке доли титана в более химически активной анатазной форме. Изобретение также решает задачу снижения энергоемкости способа.

Поставленная задача решается тем, что в способе разложения титанокальциевого сырья, включающем автоклавную обработку исходного сырья азотной кислотой при нагревании с переводом кальция в азотнокислый раствор и концентрирование титана в твердом остатке и отделение остатка, согласно изобретению в качестве исходного сырья используют сфеновый концентрат, а обработку азотной кислотой ведут при концентрации кислоты 15-25% и температуре 110-130oС.

Поставленная задача решается также тем, что обработку сфенового концентрата ведут при давлении 1,2-2,4 кг/см2.

Сущность изобретения заключается в том, что растворимость нитратов кальция в растворах азотной кислоты имеет обратную зависимость относительно концентрации свободной азотной кислоты в системе. Поэтому понижение концентрации кислоты до 15-25% при разложении концентрата повышает извлечение кальция в раствор и способствует увеличению в остатке доли титана в анатазной форме, более химически активной по сравнению с рутильной.

При концентрации азотной кислоты менее 15% или более 25% и температуре ниже 110oС снижается извлечение кальция в раствор, а при температуре выше 130oС значительно (более 2,4 кг/см2) возрастает давление в аппарате, снижается доля анатазной формы диоксида титана в остатке.

Азотно-кислотную обработку титанокальциевого сырья предпочтительно вести при давлении в реакторе 1,2-2,4 кг/см2, что способствует снижению энергетических затрат и упрощает аппаратурное оформление процесса и эксплуатацию оборудования.

Сущность и преимущества заявляемого изобретения могут быть проиллюстрированы следующими Примерами.

Пример 1. 30 г тонкоизмельченного сфенового концентрата, содержащего мас.%, 27 СаО, 37,1 TiО2, 26,5 SiО2, обрабатывают в реакторе 25%-ной азотной кислотой, взятой с избыточным по отношению к содержанию кальция 10%-ным расходом, при температуре 110oС и давлении 1,2 кг/см2 в течение 5 ч. Реакционную массу охлаждают до 20-25oС и фильтруют с отделением титансодержащего остатка. Извлечение кальция в раствор составило 93,5%. Доля анатазной формы TiО2 в остатке равна 60%.

Основные технологические параметры и полученные результаты по Примерам 1-6 согласно заявляемому способу, а также по Примерам 7-10 с запредельными значениями параметров и Примеру 11 по прототипу представлены в Таблице.

Пример 2. 20 г тонкоизмельченного сфенового концентрата обрабатывают аналогично Примеру 1, но с избыточным по отношению к содержанию кальция 20%-ным расходом кислоты при температуре 120oС и давлении в реакторе 1,6 кг/см2. Извлечение кальция в раствор составило 98%. Доля анатазной формы TiO2 в остатке равна 55%.

Пример 3. 25 г тонкоизмельченного сфенового концентрата обрабатывают аналогично Примеру 1, но при температуре 130oС и давлении в реакторе 2,3 кг/см2. Извлечение кальция в раствор составило 97,6%. Доля анатазной формы ТiO2 в остатке равна 41%.

Пример 4. 20 г тонкоизмельченного сфенового концентрата обрабатывают аналогично Примеру 1, но 20%-ной азотной кислотой при температуре 125oС и давлении в реакторе 2,1 кг/см2. Извлечение кальция в раствор составило 96,4%. Доля анатазной формы TiO2 в остатке равна 46%.

Пример 5. 10 г тонкоизмельченного сфенового концентрата обрабатывают аналогично Примеру 1, но 15%-ной азотной кислотой при температуре 130 oС и давлении в реакторе 2,4 кг/см2. Извлечение кальция в раствор составило 96,6%. Доля анатазной формы TiO2 в остатке равна 40%.

Пример 6. 10 г тонкоизмельченного сфенового концентрата обрабатывают аналогично Примеру 1, но 15%-ной азотной кислотой при температуре 120oС и давлении в реакторе 1,8 кг/см2. Извлечение кальция в раствор составило 94,9%. Доля анатазной формы TiO2 в остатке равна 54%.

Как видно из приведенных Примеров, использование предлагаемого способа обеспечивает повышение извлечения кальция в раствор до 93,5-98,0% и доли химически активной анатазной формы диоксида титана в остатке до 40-60%. Реализация предлагаемой совокупности признаков позволяет также снизить энергоемкость способа.

Похожие патенты RU2196736C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ ТИТАНОКАЛЬЦИЕВОГО СЫРЬЯ 2002
  • Локшин Э.П.
  • Седнева Т.А.
  • Калинников В.Т.
RU2219130C2
СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2003
  • Калинкин А.М.
  • Калинкина Е.В.
  • Васильева Т.Н.
RU2258093C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2000
  • Маслова М.В.
  • Герасимова Л.Г.
  • Охрименко Р.Ф.
  • Матвеев В.А.
  • Майоров Д.В.
  • Жданова Н.М.
RU2179528C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2005
  • Локшин Эфроим Пинхусович
  • Седнева Татьяна Андреевна
  • Воскобойников Никита Борисович
  • Скиба Галина Степановна
  • Калинников Владимир Трофимович
RU2293131C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2000
  • Лебедев В.Н.
  • Руденко А.В.
RU2178769C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛОПАРИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2000
  • Герасимова Л.Г.
  • Калинников В.Т.
  • Майоров В.Г.
  • Николаев А.И.
  • Склокин Л.И.
RU2182887C2
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЭВДИАЛИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2001
  • Лебедев В.Н.
RU2183225C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 2003
  • Герасимова Л.Г.
  • Маслова М.В.
  • Матвеев В.А.
RU2235685C1
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА 1996
  • Маслова М.В.
  • Герасимова Л.Г.
  • Васильева Н.Я.
  • Рыбакова Т.Т.
  • Сафонова Л.А.
RU2096331C1
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ИЗ КИСЛЫХ РАСТВОРОВ 2000
  • Вершков А.В.
  • Вершкова Ю.А.
  • Локшин Э.П.
  • Маслобоев В.А.
RU2172719C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 196 736 C1

Реферат патента 2003 года СПОСОБ РАЗЛОЖЕНИЯ ТИТАНОКАЛЬЦИЕВОГО СЫРЬЯ

Изобретение относится к технологии переработки титанокальциевого сырья, в частности к разложению сфенового концентрата. Сфеновый концентрат обрабатывают азотной кислотой с концентрацией 15-25% при температуре 110-130oС в течение 5 ч. Затем реакционную массу охлаждают до 20-25oС и фильтруют с отделением титансодержащего твердого остатка. Азотно-кислотную обработку титанокальциевого сырья предпочтительно вести при давлении в реакторе 1,2-2,4 кг/см2. Технический результат заключается в повышении извлечения кальция в раствор до 93,5-98,0% и доли химически активной анатазной формы диоксида титана в твердом остатке до 40-60%. 1 з.п.ф-лы, 1 табл.

Формула изобретения RU 2 196 736 C1

1. Способ разложения титанокальциевого сырья, включающий автоклавную обработку исходного сырья азотной кислотой при нагревании с переводом кальция в азотно-кислый раствор и концентрированием титана в твердом остатке и отделение остатка, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют сфеновый концентрат, а обработку азотной кислотой ведут при концентрации кислоты 15-25% и температуре 110-130oС. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработку сфенового концентрата ведут при давлении 1,2-2,4 кг/см2.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2196736C1

КОСТРИКИН В.М
и др
Автоклавное вскрытие перовскитового концентрата
Обогащение и переработка минерального сырья
Сборник "Минеральное сырье"
- М.: Недра, 1966, N3, с.63-69
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ 1999
  • Кожевников Г.Н.
  • Водопьянов А.Г.
  • Шаврин С.В.
  • Леонтьев Л.И.
  • Столяров Ю.В.
RU2167820C2
Способ получения жирных кислот 1976
  • Перченко Александр Андреевич
  • Серов Валентин Васильевич
  • Денисов Евгений Тимофеевич
  • Соляников Вячеслав Маркович
  • Ушкалова Галина Геннадьевна
SU789497A1

RU 2 196 736 C1

Авторы

Локшин Э.П.

Седнева Т.А.

Даты

2003-01-20Публикация

2001-11-08Подача