Изобретение относится к технологии переработки титанокремниевого сырья и может быть использовано для производства высококачественных продуктов на основе титана.
Известен способ разложения титанокремниевого сырья (см. авт. свид. СССР №235883, МПК2 С 22 В 34/12, 1966), в частности лейкоксенового концентрата, включающий обработку измельченного концентрата, содержащего, мас.%: 45,0 TiO2; 50,0 SiO2; 3,0 Fe2Oз; 0,20 Р2O5, 92%-ной серной кислотой при массовом соотношении кислоты и концентрата, равном 1,2:1 (массовое соотношение H2SO4:TiO2=2,67:1), в присутствии железной стружки, нагревание смеси до температуры 250-300°С при перемешивании воздухом с получением сухого пористого плава, который выдерживают при температуре 280°С в течение 2 ч. Затем плав охлаждают с продувкой воздухом до температуры 80°С и выщелачивают подкисленной водой в течение 6-8 ч. Полученный сернокислый раствор титана имеет кислотный фактор (отношение свободной серной кислоты к диоксиду титана) 1,80-1,85. Извлечение титана в раствор составляет не более 93%.
Недостатками способа являются недостаточно высокое извлечение титана в раствор, большой расход серной кислоты и, как следствие, повышенный кислотный фактор получаемых сернокислых растворов титана, высокая температура обработки концентрата и спекание реакционной массы в монолит. Кроме того, недостатками способа являются сложное аппаратурное оформление, связанное с повышенным коррозионным разрушением и необходимостью продувки реакционной массы нагретым воздухом и улавливания сернокислых паров, а также большая (около 12 ч) длительность процесса.
Известен также способ разложения титанокремниевого сырья (см. Разложение сильноизмененных титансодержащих концентратов серной кислотой /В.Ф.Чуприк, В.Н.Кузьмин, И.В.Барсукова, Н.Я.Дубровская // Лакокрасочные материалы и их применение. 1976. - №4. - С.15-16), в частности лейкоксенового концентрата, включающий обработку измельченного концентрата, содержащего, мас.%: 47,8 TiO2; 42,0 SiO2; 4,5 Al2O3; 3,5 Fe2O3; 0,13 Р2O5; 0,005% Cr2O3; около 2% - прочие, 95%-ной серной кислотой при массовом соотношении кислоты и концентрата, равном 1,1 (массовое соотношение Н2SO4:TiO2=2,3:1), нагревание до температуры 210-270°С и формирование реакционной массы путем непрерывной продувки горячим (250°С) воздухом до получения сухого пористого плава, который выдерживают при температуре нагрева в течение 2-3 ч. Затем плав охлаждают до температуры 60°С и выщелачивают подкисленной водой в течение 4 ч. Полученный сернокислый раствор титана имеет кислотный фактор 2,4. Извлечение титана в раствор достигает 95%.
Известный способ характеризуется недостаточно высоким извлечением титана в раствор, повышенным расходом серной кислоты и высокой температурой обработки концентрата, что приводит к спеканию реакционной массы в монолит, повышенной энергоемкости процесса и ускоренному коррозионному износу аппаратуры. Получаемый сернокислый раствор титана имеет высокий кислотный фактор, в то время как для дальнейшей переработки кислотный фактор раствора должен находиться в пределах 1,4-1,6.
Настоящее изобретение направлено на решение задачи увеличения степени извлечения титана в раствор при одновременном повышении технологичности способа за счет уменьшения расхода кислоты, снижения энергоемкости процесса и исключения спекания реакционной массы в монолитный плав. Изобретение также решает задачу повышения качества получаемого сернокислого раствора титана за счет снижения кислотного фактора.
Поставленная задача решается тем, что в способе разложения титанокремниевого сырья, включающем обработку его концентрированной серной кислотой, нагревание реакционной массы и ее формирование, выдержку массы при температуре нагрева, ее охлаждение и выщелачивание водой с получением сернокислого раствора титана, согласно изобретению в качестве исходного сырья используют титанокремниевый продукт азотно-фторидного разложения сфенового концентрата, при этом серную кислоту берут с концентрацией 80-85%, нагревание осуществляют до температуры 150-160°С, а формирование реакционной массы производят перед нагреванием путем ее брикетирования.
Поставленная задача решается также тем, что используют титанокремниевый продукт состава, мас.%: 48,80-50,90 TiO2; 36,50-38,10 SiO2; 1,78-1,85 CaO; 0,64-0,66 Fe2O3; 0,23-0,24 Al2O3; 0,50-0,52 (Ta2O5+Nb2O5); 0,020-0,021 Ln2O3; 2,20-2,30 F; 5,41-9,33 Н2O.
Поставленная задача решается и тем, что серную кислоту и титанокремниевый продукт берут в количестве, отвечающем массовому соотношению H2SO4:TiO2=1,5-1,6:1.
Сущность изобретения заключается в том, что используемый в качестве исходного сырья титанокремниевый продукт содержит титан в анатазной форме, что позволяет осуществить разложение сырья при более низкой концентрации серной кислоты (80-85%) и пониженном массовом соотношении H2SO4:TiO2. При этом возникает возможность формирования реакционной массы перед нагреванием путем ее брикетирования с сохранением формы брикетов при нагревании, которое ведут при пониженной (150-160°С) температуре.
Использование серной кислоты с концентрацией менее 80% приводит к разжижению реакционной массы, что затрудняет формирование брикетов, а при концентрации кислоты более 85% проявляется склонность сульфатизированной массы к цементации за счет образования малорастворимого титанилсульфата, что повышает прочность получаемого плава и снижает извлечение титана в раствор.
Массовое соотношение Н2SO4: TiO2 менее 1,5:1 приводит к снижению извлечения титана, а массовое соотношение H2SO4:TiO2 более 1,6:1 - к разжижению реакционной массы и невозможности формирования брикетов.
Температурный интервал 150-160°С способствует сульфатизации титана в форме водорастворимого титанилсульфата моногидрата TiOSO4·H2O в течение 3-5 ч. Температура ниже 150°С приводит к снижению извлечения титана и увеличению времени термообработки, а температура выше 160°С не приводит к существенному повышению извлечения титана или сокращению времени процесса, но увеличивает вероятность получения нерастворимых солевых форм титана.
Брикетирование реакционной массы позволяет увеличить реакционную поверхность плава, что приводит к сокращению времени выщелачивания. При этом исключается спекание реакционной массы в монолитный плав, обеспечивается непрерывная подача в сульфатизатор реакционной массы, ее перемещение в аппарате и разгрузка, что улучшает организацию процесса и делает его более технологичным.
Сущность и преимущества заявляемого изобретения могут быть проиллюстрированы следующими Примерами.
Пример 1. 1000 г титанокремниевого продукта, содержащего, мас.%: 48,80 TiO2; 36,50 SiO2; 1,78 CaO; 0,64 Fe2O3; 0,23 Al2O3; 0,50 (Ta2O5+Nd2O5); 0,02 Ln2O3; 2,20 F; 9,33 Н2O, обрабатывают 530 мл 80%-ной серной кислоты (массовое соотношение H2SO4:TiO2=1,5:1). Реакционную массу формируют при атмосферном давлении вальцеванием валками с рифленой поверхностью в виде прямоугольных брикетов размерами 20×20×40 мм, нагревают до 160°С и выдерживают при этой температуре в течение 4 ч. Спекшиеся хрупкие пористые брикеты охлаждают до температуры 50°С и выщелачивают водой при Т:Ж=1:2,3 в течение 3 ч. Пульпу фильтруют и получают сернокислый раствор титана, содержащий 202 г/л TiO2 и 312 г/л H2SO4 (кислотный фактор 1,54). Извлечение титана в раствор составляет 95,2%.
Пример 2. 500 г титанокремниевого продукта, содержащего, мас.%: 50,90 TiO2; 38,10 SiO2; 1,85 CaO; 0,66 Fe2O3; 0,24 Al2O3; 0,52 (Та2O5+Nd2O5); 0,021 Ln2O3; 2,30 F; 5,41 H2O, обрабатывают 295 мл 80%-ной серной кислоты (массовое соотношение H2SO4:TiO2=1,6:1). Реакционную массу брикетируют аналогично Примеру 1, нагревают до 150°С и выдерживают при этой температуре в течение 4 ч. Спекшиеся хрупкие пористые брикеты охлаждают до температуры 55°С и выщелачивают водой при Т:Ж=1:2,3 в течение 3 ч. Пульпу фильтруют и получают сернокислый раствор титана, содержащий 195,5 г/л TiO2 и 324,5 г/л H2SO4 (кислотный фактор 1,66). Извлечение титана в раствор составляет 96,0%.
Пример 3. 1000 г титанокремниевого продукта, содержащего, мас.%: 48,80 TiO2; 36,50 SiO2; 1,78 CaO; 0,64 Fe2O3; 0,23 Al2O3; 0,50 Ta2O5+Nd2O5); 0,02 Ln2O3; 2,20 F; 9,33 Н2O, обрабатывают 500 мл 83%-ной серной кислоты (массовое соотношение H2SO4:TiO2=1,5:1). Реакционную массу брикетируют по Примеру 1, нагревают до 155°С и выдерживают при этой температуре в течение 4 ч. Спекшиеся хрупкие пористые брикеты охлаждают до температуры 50°С и выщелачивают водой при Т:Ж=1:2,4 в течение 3 ч. Пульпу фильтруют и получают сернокислый раствор титана, содержащий 196,8 г/л TiO2 и 303,1 г/л H2SO4 (кислотный фактор 1,54). Извлечение титана в раствор составляет 96,8%.
Пример 4. 500 г титанокремниевого продукта, содержащего, мас.%: 50,90 TiO2; 38,10 SiO2; 1,85 CaO; 0,66 Fe2O3; 0,24 Al2O3; 0,52 (Ta2O5+Nb2O5); 0,021 Ln2O3; 2,30 F; 5,41 Н2O, обрабатывают 260 мл 85%-ной серной кислоты (массовое соотношение H2SO4: TiO2=1,55:1). Реакционную массу брикетируют по Примеру 1, нагревают до 150°С и выдерживают при этой температуре в течение 3 ч. Спекшиеся хрупкие пористые брикеты охлаждают до температуры 55°С и выщелачивают водой при Т:Ж==1:2,0 в течение 3 ч. Пульпу фильтруют и получают сернокислый раствор титана, содержащий 249,1 г/л TiO2 и 393,6 г/л H2SO4 (кислотный фактор 1,58). Извлечение титана в раствор составляет 97,9%.
Пример 5. 1000 г титанокремниевого продукта, содержащего, мас.%: 48,80 TiO2; 36,50 SiO2; 1,78 CaO; 0,64 Fe2O3; 0,23 Al2O3; 0,50 (Ta2O5+Nb2O5); 0,02 Ln2O3; 2,20 F; 9,33 Н2O, обрабатывают 515 мл 85%-ной серной кислоты (массовое соотношение H2SO4:TiO2=1,6:1). Реакционную массу брикетируют аналогично Примеру 1, нагревают до 160°С и выдерживают при этой температуре в течение 3 ч. Спекшиеся пористые хрупкие брикеты охлаждают до температуры 50°С и выщелачивают водой при Т:Ж=1:2,4 в течение 3 ч. Пульпу фильтруют и получают сернокислый раствор титана, содержащий 199,7 г/л TiO2 и 323,5 г/л H2SO4 (кислотный фактор 1,62). Извлечение титана в раствор составляет 98,2%.
В Примерах 6-7 разложение титанокремниевого сырья ведут при использовании запредельных значений концентрации серной кислоты.
Пример 6. 600 г титанокремниевого продукта, содержащего, мас.%: 50,90 TiO2; 38,10 SiO2; 1,85 CaO; 0,66 Fe2O3; 0,24 Al2O3; 0,52 (T2O5+Nd2O5); 0,021 Ln2O3; 2,30 F; 5,41 Н2O, обрабатывают 280 мл 90%-ной серной кислоты (массовое соотношение H2S04:TiO2=1,5:1). Реакционную массу брикетируют аналогично Примеру 1, нагревают до 160°С и выдерживают при этой температуре в течение 3 ч. Спекшиеся жесткие малопористые брикеты охлаждают до температуры 55°С и выщелачивают водой при Т:Ж=1:2,2 в течение 3 ч. Пульпу фильтруют и получают сернокислый раствор титана, содержащий 218,9 г/л TiO2 и 345,8 г/л H2SO4 (кислотный фактор 1,58). Извлечение титана в раствор составляет 94,6%.
Пример 7. 500 г титанокремниевого продукта, содержащего, мас.%: 50,90 TiO2; 38,10 SiO2; 1,85 CaO; 0,66 Fe2O3; 0,24 Al2O3; 0,52 (Та2O5+Nd2O5); 0,021 Ln2O3; 2,30 F; 5,41 Н2O, обрабатывают 360 мл 70%-ной серной кислоты (массовое соотношение H2SO4: TiO2=1,6:1). Расплывшуюся реакционную массу, не поддающуюся брикетированию, нагревают до 150°С и выдерживают при этой температуре в течение 5 ч. Плав охлаждают до температуры 55°С и выщелачивают водой при Т:Ж=1:2,5 в течение 3 ч. Пульпу фильтруют и получают сернокислый раствор титана, содержащий 188,5 г/л TiO2 и 324,2 г/л H2SO4 (кислотный фактор 1,72). Извлечение титана в раствор составляет 92,6%.
Основные технологические параметры и полученные результаты по Примерам 1-5 согласно заявленным параметрам, а также по Примерам 6-7 с запредельными значениями концентрации серной кислоты представлены в Таблице.
Как видно из приведенных Примеров и Таблицы, использование предлагаемого способа обеспечивает увеличение степени извлечения титана в раствор до 95,2-98,2% при одновременном повышении технологичности способа за счет уменьшения расхода кислоты на 24-29%, снижения энергоемкости процесса и исключения спекания реакционной массы в монолитный плав. Кроме того, способ повышает качество получаемого сернокислого раствора титана за счет понижения кислотного фактора до 1,54-1,66.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ переработки перовскитового концентрата | 2022 |
|
RU2801582C1 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ БАДДЕЛЕИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 2006 |
|
RU2344080C2 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ БАДДЕЛЕИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 2006 |
|
RU2356839C2 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ БАДДЕЛЕИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 1998 |
|
RU2139250C1 |
СПОСОБ ОБОГАЩЕНИЯ ЛЕЙКОКСЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 1993 |
|
RU2075529C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТИТАНСОДЕРЖАЩЕГО КОНЦЕНТРАТА | 2011 |
|
RU2467953C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СОЕДИНЕНИЙ ВАНАДИЯ | 1998 |
|
RU2124479C1 |
СПОСОБ ОЧИСТКИ БАДДЕЛЕИТОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 2006 |
|
RU2343117C2 |
СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЛАНТАНОИДОВ ИЗ ЭКСТРАКЦИОННОЙ ФОСФОРНОЙ КИСЛОТЫ | 2010 |
|
RU2443630C1 |
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОАГУЛЯНТА | 1992 |
|
RU2039711C1 |
Изобретение относится к технологии переработки титанокремниевого сырья и может быть использовано для производства высококачественных продуктов на основе титана. В качестве исходного сырья используют титанокремниевый продукт азотно-фторидного разложения сфенового концентрата и обрабатывают его 80-85%-ной серной кислотой. Титанокремниевый продукт имеет состав, мас.%: 48,80-50,90 TiO2; 36,50-38,10 SiO2; 1,78-1,85 CaO; 0,64-0,66 FeO3; 0,23-0,24 Al2O3; 0,50-0,52 (Ta2O5+Nb2O5); 0,020-0,021 Ln2O3; 2,20-2,30 F; 5,41-9,33 H2O. Серную кислоту и титанокремниевый продукт берут в количестве, отвечающем массовому соотношению H2SO4:TiO2=1,5-1,6:1. Реакционную массу формируют путем ее брикетирования, нагревают до 150-160°С и выдерживают при температуре нагрева. Спекшиеся хрупкие пористые брикеты охлаждают и выщелачивают водой с получением сернокислого раствора титана. Техническим результатом является повышение степени извлечения титана в раствор при одновременном повышении технологичности способа за счет уменьшения расхода кислоты, снижения энергоемкости процесса и исключения спекания реакционной массы в монолитный плав. Кроме того, способ повышает качество получаемого сернокислого раствора титана за счет снижения кислотного фактора. 2 з.п. ф-лы, 1 табл.
ЧУПРИК В.Ф | |||
и др | |||
Разложение сильноизмененных титансодержащих концентратов серной кислотой | |||
Лакокрасочные материалы и их применение | |||
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ СФЕНОВОГО КОНЦЕНТРАТА | 2000 |
|
RU2178769C1 |
СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО КРЕМНИЙ-КАЛЬЦИЙСОДЕРЖАЩЕГО КОНЦЕНТРАТА С ПРИМЕСЬЮ ФОСФОРА | 2000 |
|
RU2174561C1 |
Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. | 1921 |
|
SU3A1 |
GB 1431552 А, 07.04.1976 | |||
US 5181956 A, 26.01.1993. |
Авторы
Даты
2005-11-20—Публикация
2004-04-29—Подача