[go: up one dir, main page]

RU2467953C1 - Method of processing titanium-containing concentrate - Google Patents

Method of processing titanium-containing concentrate Download PDF

Info

Publication number
RU2467953C1
RU2467953C1 RU2011127614/05A RU2011127614A RU2467953C1 RU 2467953 C1 RU2467953 C1 RU 2467953C1 RU 2011127614/05 A RU2011127614/05 A RU 2011127614/05A RU 2011127614 A RU2011127614 A RU 2011127614A RU 2467953 C1 RU2467953 C1 RU 2467953C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
titanium
sodium
solution
silicon
suspension
Prior art date
Application number
RU2011127614/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лидия Георгиевна Герасимова
Анатолий Иванович Николаев
Марина Валентиновна Маслова
Виктор Нестерович Яковенчук
Григорий Юрьевич Иванюк
Сергей Владимирович Кривовичев
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Кольский научный центр Российской академии наук (КНЦ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН), Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Кольский научный центр Российской академии наук (КНЦ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН)
Priority to RU2011127614/05A priority Critical patent/RU2467953C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2467953C1 publication Critical patent/RU2467953C1/en

Links

Landscapes

  • Catalysts (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention can be used in chemical industry. The method of processing titanium-containing concentrate involves decomposition of the titanium-containing concentrate with sulphuric acid solution while heating with transfer of titanium into the sulphuric acid solution and separating the solid residue. Ammonium sulphate is added to the titanium-containing sulphuric acid solution in an amount which ensures concentration thereof in the solution of 300-450 g/l, with crystallisation of the ammonium-titanium-containing solid phase which is separated and dissolved in water to obtain sulphuric acid solution with pH=1-2. A silicon-sodium reagent is added to the obtained solution and sodium hydroxide is also added to ensure molar ratio TiO2:SiO2:Na2O=1:(0.75-5.5):(0.5-5) in the suspension. The silicon-sodium reagent used is crystalline sodium silicate or liquid sodium glass. The suspension is held in sealed conditions at temperature 150-250°C for 20-40 hours to form a titanium-silicon sodium-containing residue which is separated, washed with water and dried at 70-150°C to obtain the end product.
EFFECT: invention enables to obtain a titanium-silicon sodium-containing composite product with a crystalline structure, having good photocatalytic and sorption properties.
4 cl, 6 ex

Description

Изобретение относится к переработке титансодержащих концентратов с получением композиционных титансодержащих продуктов, используемых в качестве фотокатализаторов и сорбентов для очистки воды и воздуха от токсичных органических и неорганических веществ.The invention relates to the processing of titanium-containing concentrates to obtain composite titanium-containing products used as photocatalysts and sorbents for the purification of water and air from toxic organic and inorganic substances.

При получении неорганических материалов, в частности фотокатализаторов и сорбентов, для повышения их конкурентоспособности целесообразно использовать единую технологию с получением продуктов, обладающих высокими функциональными свойствами. Существующая технология получения фотокатализаторов и сорбентов из титансодержащих концентратов использует приемы, которые не обеспечивают условий формирования композиционного продукта кристаллической структуры. На решение этой проблемы направлено настоящее изобретение.Upon receipt of inorganic materials, in particular photocatalysts and sorbents, in order to increase their competitiveness, it is advisable to use a single technology to produce products with high functional properties. The existing technology for producing photocatalysts and sorbents from titanium-containing concentrates uses techniques that do not provide the conditions for the formation of a composite product of a crystalline structure. The present invention is directed to solving this problem.

Известен способ переработки титансодержащего концентрата, в частности сфенового концентрата (см. а.с. 1331828 СССР, МКИ4 C01G 23/00, C09C 1/36, 1987), включающий разложение его раствором серной кислоты, содержащей 950-1100 г/л H2SO4, при температуре 130-155°C в течение 1-4 ч с переводом титана в раствор, отделение твердого остатка, выдерживание раствора до остаточной концентрации в нем титана 0,5-3 г/л по TiO2 с образованием суспензии, отделением твердой фазы и растворением ее в воде, термогидролиз полученного титанового раствора в режиме кипения с образованием титансодержащего осадка, его отделение, промывку и термообработку при 850°C с получением диоксида титана рутильной модификации. Его сорбционная емкость составляет 0,3 мг-экв/г по цезию.A known method of processing a titanium-containing concentrate, in particular sphene concentrate (see AS 1331828 USSR, MKI 4 C01G 23/00, C09C 1/36, 1987), including its decomposition with a solution of sulfuric acid containing 950-1100 g / l H 2 SO 4 , at a temperature of 130-155 ° C for 1-4 hours with the transfer of titanium into the solution, separation of the solid residue, maintaining the solution to a residual titanium concentration of 0.5-3 g / l of TiO 2 in it, with the formation of a suspension, separation of the solid phase and its dissolution in water, thermohydrolysis of the obtained titanium solution in boiling mode with the formation of titanium containing sediment, its separation, washing and heat treatment at 850 ° C to obtain titanium dioxide rutile modification. Its sorption capacity is 0.3 mEq / g cesium.

Недостатками данного способа являются отсутствие фотокаталитических свойств у получаемого продукта и его низкая сорбционная емкость, что обусловлено высокой плотностью кристаллической структуры рутила.The disadvantages of this method are the lack of photocatalytic properties of the resulting product and its low sorption capacity, due to the high density of the crystal structure of rutile.

Известен также принятый за прототип способ переработки титансодержащего концентрата (см. пат. 2207980 РФ, МПК7 C01G 23/00, C22B 3/08, 2003), включающий разложение его раствором серной кислоты при нагревании с переводом титана в сернокислый раствор, отделение твердого остатка, введение в титансодержащий раствор кремнийсодержащего раствора, дополнительно содержащего фосфат-ион, с получением суспензии. Кремнийсодержащий раствор вводят в титансодержащий раствор со скоростью 3-10 об.%/мин до обеспечения мольного соотношения компонентов в пересчете на оксиды TiO2:SiO2:P2O5, равного 1:0,25-0,5:0,5-2. В качестве кремнийсодержащего раствора используют фильтрат от взаимодействия 5-35%-ной фосфорной кислоты с нефелином, силикатом натрия или аморфным кремнеземом. Полученную суспензию нагревают до кипения и выдерживают 1 ч, а затем отстаивают 12 ч с образованием осадка, отделяют его, промывают водой и подвергают термообработке при 50-550°C с формированием титанофосфатной кремнийсодержащей композиции аморфной структуры. Полученная композиция имеет сорбционную емкость 1,3-1,7 мг-экв/г по цезию. Светостойкость композиции составляет 5-7 ч.There is also known a prototype method for processing a titanium-containing concentrate (see US Pat. 2207980 RF, IPC 7 C01G 23/00, C22B 3/08, 2003), including its decomposition with a solution of sulfuric acid when heated, with conversion of titanium into a sulfate solution, separation of the solid residue introducing into the titanium-containing solution a silicon-containing solution additionally containing a phosphate ion to obtain a suspension. The silicon-containing solution is introduced into the titanium-containing solution at a rate of 3-10 vol.% / Min to ensure a molar ratio of components in terms of TiO 2 : SiO 2 : P 2 O 5 oxides equal to 1: 0.25-0.5: 0.5 -2. As a silicon-containing solution, a filtrate is used from the interaction of 5-35% phosphoric acid with nepheline, sodium silicate or amorphous silica. The resulting suspension is heated to boiling and incubated for 1 hour, and then left to stand for 12 hours to form a precipitate, it is separated, washed with water and subjected to heat treatment at 50-550 ° C with the formation of a titanophosphate silicon-containing composition with an amorphous structure. The resulting composition has a sorption capacity of 1.3-1.7 mEq / g cesium. The light fastness of the composition is 5-7 hours

Недостатками известного способа являются низкая фотокаталитическая активность и относительно невысокие сорбционные свойства получаемой титанофосфатной кремнийсодержащей композиции по причине ее аморфной структуры.The disadvantages of this method are the low photocatalytic activity and relatively low sorption properties of the resulting titanophosphate silicon-containing composition due to its amorphous structure.

Настоящее изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в получении титанокремниевого натрийсодержащего композиционного продукта кристаллической структуры, обладающего повышенными фотокаталитическими и сорбционными свойствами.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in obtaining a titanium-silicon sodium-containing composite product of a crystalline structure having enhanced photocatalytic and sorption properties.

Технический результат достигается тем, что способе переработки титансодержащего концентрата, включающем разложение его раствором серной кислоты при нагревании с переводом титана в сернокислый раствор, отделение твердого остатка, введение в титансодержащий сернокислый раствор кремненатриевого реагента с получением суспензии, выдерживание ее при нагревании с образованием титан-кремнийсодержащего осадка, его отделение, промывку водой и сушку с получением композиционного продукта, согласно изобретению в титансодержащий сернокислый раствор перед введением кремненатриевого реагента добавляют сульфат аммония в количестве, обеспечивающем его концентрацию в растворе 300-450 г/л с кристаллизацией аммонийтитансодержащей твердой фазы, которую отделяют и растворяют в воде с получением сернокислого раствора с pH 1-2, в который и вводят кремненатриевый реагент и дополнительно гидроксид натрия до обеспечения в полученной суспензии мольного отношения TiO2:SiO2:Na2O=1:0,75-5,5:0,5-5, а выдержку суспензии ведут в герметичных условиях при температуре 150-250°C с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка.The technical result is achieved in that a method for processing a titanium-containing concentrate, including decomposing it with a solution of sulfuric acid when heated to transfer titanium to a sulfuric acid solution, separating the solid residue, introducing a silicon-sodium reagent into a titanium-containing sulfuric solution to obtain a suspension, keeping it under heating to form a titanium-silicon-containing sediment, its separation, washing with water and drying to obtain a composite product according to the invention in a titanium sulfate p the solution before adding the silica reagent, ammonium sulfate is added in an amount ensuring its concentration in the solution of 300-450 g / l with crystallization of the ammonium-titanium-containing solid phase, which is separated and dissolved in water to obtain a sulfate solution with a pH of 1-2, into which the silica reagent is introduced and additionally sodium hydroxide until a molar ratio of TiO 2 : SiO 2 : Na 2 O = 1: 0.75-5.5: 0.5-5 is obtained in the resulting suspension, and the suspension is kept in sealed conditions at a temperature of 150-250 ° C with the formation of titanium-silicon on tri-containing sediment.

Достижению технического результата способствует то, что в качестве кремненатриевого реагента используют кристаллический силикат натрия или натриевое жидкое стекло.The achievement of the technical result is facilitated by the use of crystalline sodium silicate or sodium liquid glass as the silica reagent.

Достижению технического результата способствует также то, что выдержку суспензии ведут в течение 20-40 ч.The achievement of the technical result is also facilitated by the fact that the suspension is kept for 20-40 hours.

Достижению технического результата способствует и то, что сушку промытого титанокремниевого натрийсодержащего осадка ведут при 70-150°C.The achievement of the technical result also contributes to the fact that the drying of the washed titanium-silicon sodium-containing precipitate is carried out at 70-150 ° C.

Существенные признаки заявленного изобретения, определяющие объем правовой охраны и достаточные для получения вышеуказанного технического результата, выполняют функции и соотносятся с результатом следующим образом.The essential features of the claimed invention, which determine the scope of legal protection and are sufficient to obtain the above technical result, perform functions and relate to the result as follows.

Добавление сульфата аммония в титансодержащий сернокислый раствор перед введением кремненатриевого реагента в количестве, обеспечивающем его концентрацию в растворе 300-450 г/л, позволяет получить аммонийтитансодержащую твердую фазу с низким содержанием свободной серной кислоты, что способствует формированию кристаллического целевого продукта с повышенными фотокаталитическими и сорбционными свойствами. Добавление сульфата аммония в количестве, обеспечивающем его концентрацию в растворе менее 300 г/л, приводит к образованию аммонийтитансодержащей твердой фазы с повышенным содержанием свободной серной кислоты, что снижает фотокаталитические и сорбционные свойства целевого продукта, а при концентрации сульфата аммония в растворе более 450 г/л достигнутые свойства целевого продукта практически не изменяются.The addition of ammonium sulfate to the titanium-containing sulfate solution before the introduction of the sodium silicate reagent in an amount ensuring its concentration in the solution of 300-450 g / l allows to obtain an ammonium-titanium-containing solid phase with a low content of free sulfuric acid, which contributes to the formation of a crystalline target product with enhanced photocatalytic and sorption properties . The addition of ammonium sulfate in an amount ensuring its concentration in the solution is less than 300 g / l leads to the formation of an ammonium-titanium-containing solid phase with a high content of free sulfuric acid, which reduces the photocatalytic and sorption properties of the target product, and when the concentration of ammonium sulfate in the solution is more than 450 g / l the achieved properties of the target product are practically unchanged.

Отделение аммонийтитансодержащей твердой фазы обусловлено необходимостью снижения в ней содержания свободной серной кислоты, что способствует получению целевого продукта с повышенными фотокаталитическими и сорбционными свойствами.The separation of ammonium-titanium-containing solid phase is due to the need to reduce the content of free sulfuric acid in it, which contributes to obtaining the target product with enhanced photocatalytic and sorption properties.

Растворение твердой фазы в воде с получением раствора с pH 1-2 позволяет обеспечить концентрации титана и свободной серной кислоты в растворе, необходимые для повышения фотокаталитических и сорбционных свойств продукта. При pH раствора менее 1 происходит снижение фотокаталитических свойств целевого продукта, а pH раствора более 2 ведет к формированию аморфной структуры и понижению фотокаталитических и сорбционных свойств продукта.The dissolution of the solid phase in water to obtain a solution with a pH of 1-2 allows you to provide the concentration of titanium and free sulfuric acid in the solution, necessary to increase the photocatalytic and sorption properties of the product. When the pH of the solution is less than 1, the photocatalytic properties of the target product decrease, and the pH of the solution more than 2 leads to the formation of an amorphous structure and a decrease in the photocatalytic and sorption properties of the product.

Введение кремненатриевого реагента и дополнительно гидроксида натрия в раствор до обеспечения в полученной суспензии мольного отношения TiO2:SiO2:Na2O=1:0,75-5,5:0,5-5 необходимо для формирования каркасно-кристаллической структуры композиционного целевого продукта, обеспечивающей высокие кинетические показатели фотокатализа и сорбции и, в первую очередь, скорости этих процессов. При соотношении TiO2, SiO2 и Na2O выше заявленных значений 1, 5,5 и 5 формируется композиция со смешанной структурой (кристаллической и аморфной), что приводит к снижению свойств целевого продукта, а при соотношении TiO2, SiO2 и Na2O ниже заявленных значений 1, 0,75 и 0,5 образуется многофазная композиция, содержащая помимо основной фазы фазу малогидратированного диоксида титана, что нежелательно.The introduction of a sodium chloride reagent and additional sodium hydroxide into the solution until the molar ratio TiO 2 : SiO 2 : Na 2 O = 1: 0.75-5.5: 0.5-5 is provided in the resulting suspension is necessary for the formation of the skeleton-crystalline structure of the composite target a product that provides high kinetic parameters of photocatalysis and sorption and, above all, the speed of these processes. When the ratio of TiO 2 , SiO 2 and Na 2 O above the declared values of 1, 5.5 and 5, a composition with a mixed structure (crystalline and amorphous) is formed, which leads to a decrease in the properties of the target product, and when the ratio of TiO 2 , SiO 2 and Na 2 O below the declared values of 1, 0.75 and 0.5, a multiphase composition is formed containing, in addition to the main phase, a phase of hydrated titanium dioxide, which is undesirable.

Выдержка суспензии в герметичных условиях при температуре 150-250°C с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, что обеспечивает формирование его кристаллической структуры. Выдержка суспензии при температуре ниже 150°C приводит к формированию аморфно-кристаллического осадка, что снижает свойства целевого продукта, а выдержка суспензии при температуре выше 250°C способствует уплотнению структуры осадка с нарушением его каркасного строения, что также снижает свойства продукта.Exposure of the suspension in sealed conditions at a temperature of 150-250 ° C with the formation of a titanium-silicon sodium-containing precipitate, which ensures the formation of its crystalline structure. Exposure of the suspension at a temperature below 150 ° C leads to the formation of an amorphous crystalline precipitate, which reduces the properties of the target product, and exposure to a suspension at a temperature above 250 ° C helps to densify the structure of the precipitate with a violation of its frame structure, which also reduces the properties of the product.

Совокупность вышеуказанных признаков необходима и достаточна для достижения технического результата изобретения, заключающегося в получении титанокремниевого натрийсодержащего композиционного продукта кристаллической структуры, обладающего повышенными фотокаталитическими и сорбционными свойствами.The combination of the above features is necessary and sufficient to achieve the technical result of the invention, which consists in obtaining a titanium-silicon sodium-containing composite product of a crystalline structure with enhanced photocatalytic and sorption properties.

В частных случаях осуществления изобретения предпочтительны следующие режимные параметры.In particular cases of carrying out the invention, the following operational parameters are preferred.

Использование кристаллического силиката натрия или натриевого жидкого стекла в качестве кремненатриевого реагента обеспечивает получение титанокремниевого натрийсодержащего композиционного продукта с требуемыми свойствами.The use of crystalline sodium silicate or sodium liquid glass as a silicon-sodium reagent provides a titanium-silicon sodium-containing composite product with the desired properties.

Выдержка суспензии в течение 20-40 ч обеспечивает формирование осадка кристаллической структуры каркасного типа. Выдержка в течение менее 20 ч приводит к формированию аморфно-кристаллической структуры, а выдержка суспензии в течение более 40 ч способствует нежелательному уплотнению структуры.Exposure of the suspension for 20-40 hours ensures the formation of a precipitate of the crystal structure of the frame type. Exposure for less than 20 hours leads to the formation of an amorphous-crystalline structure, and exposure to a suspension for more than 40 hours contributes to an undesirable densification of the structure.

Сушка промытого титанокремниевого натрийсодержащего осадка при 70-150°C обеспечивает обезвоживание осадка, что стабилизирует структуру продукта и фиксирует его свойства. Сушка при температуре ниже 70°C приводит к увеличению продолжительности процесса, что невыгодно с экономической точки зрения, а температура сушки выше 150°C вызывает дезагрегирование частиц композиционного продукта, что снижает его кинетические показатели при фотокатализе и сорбции.Drying the washed titanium-silicon sodium-containing precipitate at 70-150 ° C provides dewatering of the precipitate, which stabilizes the structure of the product and fixes its properties. Drying at temperatures below 70 ° C leads to an increase in the duration of the process, which is disadvantageous from an economic point of view, and drying temperatures above 150 ° C cause disaggregation of the particles of the composite product, which reduces its kinetic parameters during photocatalysis and sorption.

Вышеуказанные частные признаки изобретения позволяют осуществить способ в оптимальном режиме с точки зрения получения композиционного продукта кристаллической структуры с повышенными фотокаталитическими и сорбционными свойствами.The above particular features of the invention make it possible to carry out the method in an optimal manner from the point of view of obtaining a composite product of a crystalline structure with enhanced photocatalytic and sorption properties.

Сущность и преимущества заявленного способа могут быть более наглядно проиллюстрированы следующими примерами.The essence and advantages of the claimed method can be more clearly illustrated by the following examples.

Пример 1. Берут 1 кг сфенового концентрата, содержащего 35% TiO2, загружают его в 3 л раствора серной кислоты с концентрацией 500 г/л H2SO4 и ведут разложение при температуре кипения (110°C) в течение 15 ч с переводом титана в сернокислый раствор и последующим отделением твердого остатка фильтрацией. В титансодержащий сернокислый раствор вводят сульфат аммония до обеспечения его концентрации в растворе 450 г/л с кристаллизацией аммонийтитансодержащей твердой фазы, которую отделяют и растворяют в воде с получением сернокислого раствора с pH 2. Добавляют в раствор кремненатриевый реагент в виде кристаллического силиката натрия и дополнительно гидроксид натрия до обеспечения в полученной суспензии мольного отношения TiO2:SiO2:Na2O=1:2,5:2,5. Суспензию выдерживают в герметичных условиях при температуре 200°C в течение 40 ч с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, который отделяют и промывают водой. Промытый осадок подвергают сушке при 70°C с получением композиционного продукта. Рентгенофазовый анализ показал, что продукт имеет кристаллическую структуру с размером частиц 10-20 нм. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень фотокаталитической активности (ФКА) полученного продукта составляет 88,5%. Сорбционная емкость продукта: по цезию - 2,2 мг-экв/г, стронцию - 1,6 мг-экв/г, кобальту - 1,4 мг-экв/г.Example 1. Take 1 kg of sphenic concentrate containing 35% TiO 2 , load it in 3 l of a solution of sulfuric acid with a concentration of 500 g / l H 2 SO 4 and carry out decomposition at boiling point (110 ° C) for 15 hours with translation titanium in a sulfate solution and subsequent separation of the solid residue by filtration. Ammonium sulfate is introduced into the titanium-containing sulfate solution to ensure its concentration in the solution of 450 g / l with crystallization of the ammonium-titanium-containing solid phase, which is separated and dissolved in water to obtain a sulfate solution with pH 2. A silica reagent in the form of crystalline sodium silicate and additional hydroxide are added to the solution sodium to provide in the resulting suspension a molar ratio of TiO 2 : SiO 2 : Na 2 O = 1: 2.5: 2.5. The suspension is kept under airtight conditions at a temperature of 200 ° C for 40 hours to form a titanium-silicon sodium-containing precipitate, which is separated and washed with water. The washed precipitate is dried at 70 ° C to obtain a composite product. X-ray phase analysis showed that the product has a crystalline structure with a particle size of 10-20 nm. In the photocatalytic decomposition of ferroin with irradiation of the suspension with light with a wavelength of λ≥650 nm, the degree of photocatalytic activity (PCA) of the resulting product is 88.5%. The sorption capacity of the product: cesium - 2.2 mEq / g, strontium - 1.6 mEq / g, cobalt - 1.4 mEq / g.

Пример 2. Берут 1 кг перовскитового концентрата, содержащего 48% TiO2, загружают его в 3 л раствора серной кислоты с концентрацией 600 г/л H2SO4 и ведут разложение при температуре кипения (118°C) в течение 15 ч с переводом титана в сернокислый раствор и последующим отделением твердого остатка фильтрацией. В титансодержащий сернокислый раствор вводят сульфат аммония до обеспечения его концентрации в растворе 300 г/л с кристаллизацией аммонийтитансодержащей твердой фазы, которую отделяют и растворяют в воде с получением сернокислого раствора с pH 1. Добавляют в раствор кремненатриевый реагент в виде кристаллического силиката натрия и дополнительно гидроксид натрия до обеспечения в полученной суспензии мольного отношения TiO2:SiO2:Na2O=1:0,75:0,5. Суспензию выдерживают в герметичных условиях при температуре 250°C в течение 20 ч с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, который отделяют и промывают водой. Промытый осадок подвергают сушке при 150°C с получением композиционного продукта. Рентгенофазовый анализ показал, что продукт имеет кристаллическую структуру с размером частиц 15-27 нм. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень ФКА полученного продукта составляет 90,9%. Сорбционная емкость продукта: по цезию - 2,8 мг-экв/г, стронцию - 1,7 мг-экв/г, кобальту - 1,6 мг-экв/г.Example 2. Take 1 kg of perovskite concentrate containing 48% TiO 2 , load it into 3 l of a solution of sulfuric acid with a concentration of 600 g / l H 2 SO 4 and carry out decomposition at boiling point (118 ° C) for 15 hours with translation titanium in a sulfate solution and subsequent separation of the solid residue by filtration. Ammonium sulfate is introduced into the titanium-containing sulfate solution to ensure its concentration in the solution of 300 g / l with crystallization of the ammonium-titanium-containing solid phase, which is separated and dissolved in water to obtain a sulfate solution with pH 1. A silica reagent in the form of crystalline sodium silicate and additional hydroxide are added to the solution sodium to provide in the resulting suspension a molar ratio of TiO 2 : SiO 2 : Na 2 O = 1: 0.75: 0.5. The suspension is kept in sealed conditions at a temperature of 250 ° C for 20 hours with the formation of a titanium-silicon sodium-containing precipitate, which is separated and washed with water. The washed precipitate is dried at 150 ° C to obtain a composite product. X-ray phase analysis showed that the product has a crystalline structure with a particle size of 15-27 nm. In the photocatalytic decomposition of ferroin with irradiation of the suspension with light with a wavelength of λ≥650 nm, the degree of PCA of the obtained product is 90.9%. The sorption capacity of the product: cesium - 2.8 mEq / g, strontium - 1.7 mEq / g, cobalt - 1.6 mEq / g.

Пример 3. Берут 1 кг титанилсульфата моногидрата, содержащего 40% TiO2, загружают его в 3 л раствора серной кислоты с концентрацией 500 г/л H2SO4 и ведут разложение при температуре кипения (110°C) в течение 10 ч с переводом титана в сернокислый раствор и последующим отделением твердого остатка фильтрацией. В титансодержащий сернокислый раствор вводят сульфат аммония до обеспечения его концентрации в растворе 375 г/л с кристаллизацией аммонийтитансодержащей твердой фазы, которую отделяют и растворяют в воде с получением сернокислого раствора с pH 1,5. Добавляют в раствор кремненатриевый реагент в виде кристаллического силиката натрия и дополнительно гидроксид натрия до обеспечения в полученной суспензии мольного отношения TiO2:SiO2:Na2O=1:5,5:5,0. Суспензию выдерживают в герметичных условиях при температуре 200°C в течение 30 ч с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, который отделяют и промывают водой. Промытый осадок подвергают сушке при 100°C с получением композиционного продукта. Рентгенофазовый анализ показал, что продукт имеет кристаллическую структуру с размером частиц 10-15 нм. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень ФКА полученного продукта составляет 85,4%. Сорбционная емкость продукта: по цезию - 3,8 мг-экв/г, стронцию - 2,0 мг-экв/г, кобальту - 1,8 мг-экв/г.Example 3. Take 1 kg of titanyl sulfate monohydrate containing 40% TiO 2 , load it in 3 l of a solution of sulfuric acid with a concentration of 500 g / l H 2 SO 4 and carry out decomposition at boiling point (110 ° C) for 10 hours with translation titanium in a sulfate solution and subsequent separation of the solid residue by filtration. Ammonium sulfate is introduced into the titanium-containing sulfate solution to ensure its concentration in the solution of 375 g / l with crystallization of the ammonium-titanium-containing solid phase, which is separated and dissolved in water to obtain a sulfate solution with a pH of 1.5. A silica reagent in the form of crystalline sodium silicate and additional sodium hydroxide are added to the solution until the molar ratio TiO 2 : SiO 2 : Na 2 O = 1: 5.5: 5.0 is obtained in the resulting suspension. The suspension is kept under sealed conditions at a temperature of 200 ° C for 30 hours to form a titanium-silicon sodium-containing precipitate, which is separated and washed with water. The washed precipitate is dried at 100 ° C to obtain a composite product. X-ray phase analysis showed that the product has a crystalline structure with a particle size of 10-15 nm. In the photocatalytic decomposition of ferroin with irradiation of the suspension with light with a wavelength of λ≥650 nm, the degree of PCA of the obtained product is 85.4%. The sorption capacity of the product: cesium - 3.8 mEq / g, strontium - 2.0 mEq / g, cobalt - 1.8 mEq / g.

Пример 4. Берут 1 кг сфенового концентрата, содержащего 35% TiO2, загружают его в 3 л раствора серной кислоты с концентрацией 550 г/л H2SO4 и ведут разложение при температуре кипения (113°C) в течение 15 ч с переводом титана в сернокислый раствор и последующим отделением твердого остатка фильтрацией. В титансодержащий сернокислый раствор вводят сульфат аммония до обеспечения его концентрации в растворе 400 г/л с кристаллизацией аммонийтитансодержащей твердой фазы, которую отделяют и растворяют в воде с получением сернокислого раствора с pH 1,5. Добавляют в раствор кремненатриевый реагент в виде кристаллического силиката натрия и дополнительно гидроксид натрия до обеспечения в полученной суспензии мольного отношения TiO2:SiO2:Na2O=1:2,5:4,0. Суспензию выдерживают в герметичных условиях при температуре 150°C в течение 30 ч с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, который отделяют и промывают водой. Промытый осадок подвергают сушке при 70°C с получением композиционного продукта. Рентгенофазовый анализ показал, что продукт имеет кристаллическую структуру с размером частиц 20-35 нм. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень ФКА полученного продукта составляет 80,5%. Сорбционная емкость продукта: по цезию - 2,2 мг-экв/г, стронцию - 1,4 мг-экв/г, кобальту - 1,1 мг-экв/г.Example 4. Take 1 kg of sphene concentrate containing 35% TiO 2 , load it in 3 l of a solution of sulfuric acid with a concentration of 550 g / l H 2 SO 4 and carry out decomposition at boiling point (113 ° C) for 15 hours with translation titanium in a sulfate solution and subsequent separation of the solid residue by filtration. Ammonium sulfate is introduced into the titanium-containing sulfate solution to ensure its concentration in the solution of 400 g / l with crystallization of the ammonium-titanium-containing solid phase, which is separated and dissolved in water to obtain a sulfate solution with a pH of 1.5. A silica reagent in the form of crystalline sodium silicate and additional sodium hydroxide are added to the solution until the molar ratio TiO 2 : SiO 2 : Na 2 O = 1: 2.5: 4.0 is obtained in the resulting suspension. The suspension is kept under airtight conditions at a temperature of 150 ° C for 30 hours to form a titanium-silicon sodium-containing precipitate, which is separated and washed with water. The washed precipitate is dried at 70 ° C to obtain a composite product. X-ray phase analysis showed that the product has a crystalline structure with a particle size of 20-35 nm. In the photocatalytic decomposition of ferroin with irradiation of the suspension with light with a wavelength of λ≥650 nm, the degree of PCA of the obtained product is 80.5%. The sorption capacity of the product: cesium - 2.2 mEq / g, strontium - 1.4 mEq / g, cobalt - 1.1 mEq / g.

Пример 5. Берут 1 кг сфенового концентрата, содержащего 35% TiO2, загружают его в 3 л раствора серной кислоты с концентрацией 500 г/л H2SO4 и ведут разложение при температуре кипения (110°C) в течение 15 ч с переводом титана в сернокислый раствор и последующим отделением твердого остатка фильтрацией. В титансодержащий сернокислый раствор вводят сульфат аммония до обеспечения его концентрации в растворе 350 г/л с кристаллизацией аммонийтитансодержащей твердой фазы, которую отделяют и растворяют в воде с получением сернокислого раствора с pH 1,5. Добавляют в раствор кремненатриевый реагент в виде натриевого жидкого стекла (содержание SiO2 - 30,5%) и дополнительно гидроксид натрия до обеспечения в полученной суспензии мольного отношения TiO2:SiO2:Na2O=1:5,5:5,0. Суспензию выдерживают в герметичных условиях при температуре 200°C в течение 30 ч с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка, который отделяют и промывают водой. Промытый осадок подвергают сушке при 70°C с получением композиционного продукта. Рентгенофазовый анализ показал, что продукт имеет кристаллическую структуру с размером частиц 10-15 нм. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень ФКА полученного продукта составляет 89,1%. Сорбционная емкость продукта: по цезию - 3,75 мг-экв/г, стронцию - 2 мг-экв/г, кобальту - 1,7 мг-экв/г.Example 5. Take 1 kg of sphenic concentrate containing 35% TiO 2 , load it in 3 l of a solution of sulfuric acid with a concentration of 500 g / l H 2 SO 4 and carry out decomposition at boiling point (110 ° C) for 15 hours with translation titanium in a sulfate solution and subsequent separation of the solid residue by filtration. Ammonium sulfate is introduced into the titanium-containing sulfate solution to ensure its concentration in the solution of 350 g / l with crystallization of the ammonium-titanium-containing solid phase, which is separated and dissolved in water to obtain a sulfate solution with a pH of 1.5. A silica reagent in the form of sodium liquid glass (SiO 2 content of 30.5%) and additional sodium hydroxide are added to the solution until the molar ratio TiO 2 : SiO 2 : Na 2 O = 1: 5.5: 5.0 is obtained in the resulting suspension . The suspension is kept under airtight conditions at a temperature of 200 ° C for 30 hours to form a titanium-silicon sodium-containing precipitate, which is separated and washed with water. The washed precipitate is dried at 70 ° C to obtain a composite product. X-ray phase analysis showed that the product has a crystalline structure with a particle size of 10-15 nm. In the photocatalytic decomposition of ferroin with irradiation of the suspension with light with a wavelength of λ≥650 nm, the degree of PCA of the obtained product is 89.1%. The sorption capacity of the product: cesium - 3.75 mEq / g, strontium - 2 mEq / g, cobalt - 1.7 mEq / g.

Пример 6 (по прототипу). Берут 1 кг сфенового концентрата, содержащего 35% TiO2, загружают его в 3 л раствора серной кислоты с концентрацией 550 г/л H2SO4 и ведут разложение при температуре кипения (120°C) в течение 12,5 ч с переводом титана в сернокислый раствор и последующим отделением твердого остатка фильтрацией. В титансодержащий раствор вводят кремненатриевый раствор, содержащий фосфат-ион, со скоростью подачи 6,5 об%/мин до обеспечения мольного отношения TiO2:SiO2:P2O5=1:0,35:1. Кремненатриевый раствор, содержащий фосфат-ион, получают при взаимодействии 20% фосфорной кислоты с силикатом натрия. После введения кремненатриевого раствора суспензию выдерживают при кипении 1 ч, а затем отстаивают 12 ч. Образовавшийся осадок отделяют фильтрацией, промывают водой и сушат при 50°C с получением продукта в виде титанофосфатной кремнийсодержащей композиции. Рентгенофазовый анализ показал, что продукт имеет аморфную структуру с размером частиц 200-300 нм. При фотокаталитическом разложении ферроина с облучением суспензии светом с длиной волны λ≥650 нм степень ФКА полученного продукта составляет 8,2%. Сорбционная емкость продукта: по цезию - 1,5 мг-экв/г, стронцию - 0,8 мг-экв/г, кобальту - 0,3 мг-экв/г.Example 6 (prototype). Take 1 kg of sphenic concentrate containing 35% TiO 2 , load it into 3 l of a solution of sulfuric acid with a concentration of 550 g / l H 2 SO 4 and carry out decomposition at boiling point (120 ° C) for 12.5 hours with the transfer of titanium into the sulfate solution and subsequent separation of the solid residue by filtration. A silicate solution containing a phosphate ion is introduced into the titanium-containing solution at a feed rate of 6.5 rpm / min to ensure a molar ratio of TiO 2 : SiO 2 : P 2 O 5 = 1: 0.35: 1. A sodium phosphate-containing solution is obtained by reacting 20% phosphoric acid with sodium silicate. After the introduction of the sodium chloride solution, the suspension was kept at boiling for 1 hour and then left to stand for 12 hours. The precipitate formed was filtered off, washed with water and dried at 50 ° C to obtain the product in the form of a titanophosphate silicon-containing composition. X-ray phase analysis showed that the product has an amorphous structure with a particle size of 200-300 nm. In the photocatalytic decomposition of ferroin with irradiation of the suspension with light with a wavelength of λ≥650 nm, the degree of PCA of the obtained product is 8.2%. The sorption capacity of the product: cesium - 1.5 mEq / g, strontium - 0.8 mEq / g, cobalt - 0.3 mEq / g.

Из анализа вышеприведенных примеров видно, что предлагаемый способ позволяет получить титанокремниевый натрийсодержащий композиционный продукт кристаллической структуры, у которого по сравнению с прототипом фотокаталитическая активность увеличивается более чем на порядок, а сорбционная емкость повышается: по цезию в 1,3-2,9 раза, стронцию - в 1,8-2,5 раза, по кобальту - в 3,7-6 раз. Способ согласно изобретению может быть реализован на стандартном оборудовании при получении по единой технологии высококачественного продукта.An analysis of the above examples shows that the proposed method allows to obtain a titanium-silicon sodium-containing composite product of a crystalline structure, in which, in comparison with the prototype, the photocatalytic activity increases by more than an order of magnitude, and the sorption capacity increases: by cesium 1.3-2.9 times, strontium - 1.8-2.5 times, cobalt - 3.7-6 times. The method according to the invention can be implemented on standard equipment upon receipt of a high-quality product using a single technology.

Claims (4)

1. Способ переработки титансодержащего концентрата, включающий разложение его раствором серной кислоты при нагревании с переводом титана в сернокислый раствор, отделение твердого остатка, введение в титансодержащий сернокислый раствор кремненатриевого реагента с получением суспензии, выдерживание ее при нагревании с образованием титанкремнийсодержащего осадка, его отделение, промывку водой и сушку с получением композиционного продукта, отличающийся тем, что в титансодержащий сернокислый раствор перед введением кремненатриевого реагента добавляют сульфат аммония в количестве, обеспечивающем его концентрацию в растворе 300-450 г/л, с кристаллизацией аммонийтитансодержащей твердой фазы, которую отделяют и растворяют в воде с получением сернокислого раствора с pH 1-2, в который и вводят кремненатриевый реагент и дополнительно гидроксид натрия до обеспечения в полученной суспензии мольного соотношения TiO2:SiO2:Na2O=1:(0,75-5,5):(0,5-5), а выдержку суспензии ведут в герметичных условиях при температуре 150-250°C с образованием титанокремниевого натрийсодержащего осадка.1. A method of processing a titanium-containing concentrate, including decomposing it with a solution of sulfuric acid when heated to transfer titanium to a sulfuric acid solution, separating the solid residue, introducing a silicon-sodium reagent into a titanium-containing sulfuric acid solution to obtain a suspension, keeping it during heating to form a titanium-silicon-containing precipitate, its separation, washing water and drying to obtain a composite product, characterized in that the titanium-containing sulfate solution before the introduction of silica re ammonium sulfate is added to the agent in an amount that ensures its concentration in the solution of 300-450 g / l, with crystallization of the ammonium-titanium-containing solid phase, which is separated and dissolved in water to obtain a sulfate solution with a pH of 1-2, into which a silica reagent and additional hydroxide are introduced sodium to ensure the molar ratio of TiO 2 : SiO 2 : Na 2 O = 1: (0.75-5.5) :( 0.5-5) in the resulting suspension, and the suspension is kept under airtight conditions at a temperature of 150-250 ° C to form a titanium-silicon sodium-containing precipitate. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кремненатриевого реагента используют кристаллический силикат натрия или натриевое жидкое стекло.2. The method according to claim 1, characterized in that crystalline sodium silicate or sodium liquid glass is used as the silica reagent. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выдержку суспензии ведут в течение 20-40 ч.3. The method according to claim 1, characterized in that the suspension is kept for 20-40 hours 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что сушку промытого титанокремниевого натрийсодержащего осадка ведут при 70-150°С. 4. The method according to claim 1, characterized in that the drying of the washed titanium-silicon sodium-containing precipitate is carried out at 70-150 ° C.
RU2011127614/05A 2011-07-05 2011-07-05 Method of processing titanium-containing concentrate RU2467953C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011127614/05A RU2467953C1 (en) 2011-07-05 2011-07-05 Method of processing titanium-containing concentrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011127614/05A RU2467953C1 (en) 2011-07-05 2011-07-05 Method of processing titanium-containing concentrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2467953C1 true RU2467953C1 (en) 2012-11-27

Family

ID=49254840

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011127614/05A RU2467953C1 (en) 2011-07-05 2011-07-05 Method of processing titanium-containing concentrate

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2467953C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539303C1 (en) * 2013-12-11 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method of obtaining titanium-silicon sodium-containing composition
RU2568699C1 (en) * 2014-06-26 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method for obtaining sodium-containing titanium silicate
RU2680493C1 (en) * 2018-05-29 2019-02-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Method for producing titanium-silicon sodium-containing product
RU2699614C1 (en) * 2018-12-12 2019-09-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Method of producing sodium-containing titanosilicate sorbent

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207980C1 (en) * 2001-12-10 2003-07-10 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН Titanium-containing concentrate processing method
RU2323881C1 (en) * 2006-06-29 2008-05-10 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук Method for processing sphene concentrate
US20080241026A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Animesh Jha Titaniferous ore beneficiation
RU2367605C1 (en) * 2008-03-31 2009-09-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук Method for processing of titanium-containing concentrate

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2207980C1 (en) * 2001-12-10 2003-07-10 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В.Тананаева Кольского научного центра РАН Titanium-containing concentrate processing method
RU2323881C1 (en) * 2006-06-29 2008-05-10 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук Method for processing sphene concentrate
US20080241026A1 (en) * 2007-03-26 2008-10-02 Animesh Jha Titaniferous ore beneficiation
RU2367605C1 (en) * 2008-03-31 2009-09-20 Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук Method for processing of titanium-containing concentrate

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ХАЗИН Л.Г. Двуокись титана. - Киев: Наукова думка, 1970, с.20-25. *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2539303C1 (en) * 2013-12-11 2015-01-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method of obtaining titanium-silicon sodium-containing composition
RU2568699C1 (en) * 2014-06-26 2015-11-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И.В. Тананаева Кольского научного центра Российской академии наук (ИХТРЭМС КНЦ РАН) Method for obtaining sodium-containing titanium silicate
RU2680493C1 (en) * 2018-05-29 2019-02-21 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Method for producing titanium-silicon sodium-containing product
RU2699614C1 (en) * 2018-12-12 2019-09-06 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Method of producing sodium-containing titanosilicate sorbent
WO2020122758A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр "Кольский научный центр Российской академии наук" (ФИЦ КНЦ РАН) Method of obtaining a sodium-containing titanium silicate sorbent

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2467953C1 (en) Method of processing titanium-containing concentrate
RU2015137732A (en) METHOD FOR PRODUCING TITANIUM-CONTAINING ZEOLITE MATERIAL HAVING A FRAME MWW STRUCTURE
CN104843712B (en) A kind of method of the purification co-producing white carbon black of industrial fluosilicic acid
KR20080081938A (en) Method for producing titanium oxide particles and particles and preparations prepared therefrom
JP2017511786A (en) Method for activating U3O8 for its conversion to UO tetrahydrate
US20190031524A1 (en) Improved methods of extraction of products from titanium-bearing minerals
NO328749B1 (en) Process for preparing a photocatalyst containing titanium oxide.
CN102828036A (en) Method of preparing potassium metavanadate solution from vanadium slag
RU2568699C1 (en) Method for obtaining sodium-containing titanium silicate
KR102427920B1 (en) Preparation of nanoparticulate titanium dioxide
US20140044876A1 (en) Method for producing small size titanium oxide particles
RU2375306C1 (en) Method of producing hydrate of metal oxide
RU2356837C1 (en) Method of obtaining titaniferous product from sphene concentrate
RU2539303C1 (en) Method of obtaining titanium-silicon sodium-containing composition
JP5561490B2 (en) Adsorbent containing low crystalline or amorphous titanium hydroxide, method for producing the same, and method for treating aqueous solution containing cesium ions
RU2595657C1 (en) Method of producing titanium phosphate
RU2479492C2 (en) Method of treating waste water
RU2754149C1 (en) Method for processing sphene concentrate to obtain titanium phosphate silicon-containing composition
RU2367605C1 (en) Method for processing of titanium-containing concentrate
RU2435733C1 (en) Method of producing photocatalytic nanocomposite containing titanium dioxide
RU2323881C1 (en) Method for processing sphene concentrate
RU2680493C1 (en) Method for producing titanium-silicon sodium-containing product
RU2281913C2 (en) Titanium dioxide production process
RU2207980C1 (en) Titanium-containing concentrate processing method
RU2801580C1 (en) Method for producing titanium dioxide