RU2518860C2 - Обогащенный титаном остаток ильменита, его применение и способ получения титанового пигмента - Google Patents
Обогащенный титаном остаток ильменита, его применение и способ получения титанового пигмента Download PDFInfo
- Publication number
- RU2518860C2 RU2518860C2 RU2012107645/02A RU2012107645A RU2518860C2 RU 2518860 C2 RU2518860 C2 RU 2518860C2 RU 2012107645/02 A RU2012107645/02 A RU 2012107645/02A RU 2012107645 A RU2012107645 A RU 2012107645A RU 2518860 C2 RU2518860 C2 RU 2518860C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- titanium
- residue
- leaching
- sulfuric acid
- ilmenite
- Prior art date
Links
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 141
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 137
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 136
- YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N iron;titanium;trihydrate Chemical group O.O.O.[Ti].[Fe] YDZQQRWRVYGNER-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 92
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 239000001038 titanium pigment Substances 0.000 title claims description 10
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 218
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 131
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 77
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 73
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L oxygen(2-);titanium(4+);sulfate Chemical compound [O-2].[Ti+4].[O-]S([O-])(=O)=O DCKVFVYPWDKYDN-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 37
- 229910000348 titanium sulfate Inorganic materials 0.000 claims abstract description 37
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000000049 pigment Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 23
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims abstract description 18
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 46
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 39
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 38
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 32
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 21
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 17
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 claims description 15
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 14
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 claims description 10
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 7
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 6
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 5
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 5
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 claims 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 21
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 abstract description 9
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 4
- MFYSUUPKMDJYPF-UHFFFAOYSA-N 2-[(4-methyl-2-nitrophenyl)diazenyl]-3-oxo-n-phenylbutanamide Chemical compound C=1C=CC=CC=1NC(=O)C(C(=O)C)N=NC1=CC=C(C)C=C1[N+]([O-])=O MFYSUUPKMDJYPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229910052639 augite Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 46
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 18
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 16
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 15
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 12
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 11
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 11
- 244000225942 Viola tricolor Species 0.000 description 10
- 235000004031 Viola x wittrockiana Nutrition 0.000 description 10
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 10
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 9
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 9
- 230000002431 foraging effect Effects 0.000 description 9
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 9
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 6
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 6
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 5
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 5
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 4
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Inorganic materials [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 4
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 3
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 3
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 3
- 238000009853 pyrometallurgy Methods 0.000 description 3
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 3
- 229910000349 titanium oxysulfate Inorganic materials 0.000 description 3
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 iron (III) ions Chemical class 0.000 description 2
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 2
- 229910000358 iron sulfate Inorganic materials 0.000 description 2
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 2
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- GFNGCDBZVSLSFT-UHFFFAOYSA-N titanium vanadium Chemical compound [Ti].[V] GFNGCDBZVSLSFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012824 chemical production Methods 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 230000029087 digestion Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000007710 freezing Methods 0.000 description 1
- 230000008014 freezing Effects 0.000 description 1
- 210000004907 gland Anatomy 0.000 description 1
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013067 intermediate product Substances 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 238000011085 pressure filtration Methods 0.000 description 1
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002341 toxic gas Substances 0.000 description 1
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G23/00—Compounds of titanium
- C01G23/04—Oxides; Hydroxides
- C01G23/047—Titanium dioxide
- C01G23/053—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts
- C01G23/0536—Producing by wet processes, e.g. hydrolysing titanium salts by hydrolysing chloride-containing salts
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09C—TREATMENT OF INORGANIC MATERIALS, OTHER THAN FIBROUS FILLERS, TO ENHANCE THEIR PIGMENTING OR FILLING PROPERTIES ; PREPARATION OF CARBON BLACK ; PREPARATION OF INORGANIC MATERIALS WHICH ARE NO SINGLE CHEMICAL COMPOUNDS AND WHICH ARE MAINLY USED AS PIGMENTS OR FILLERS
- C09C1/00—Treatment of specific inorganic materials other than fibrous fillers; Preparation of carbon black
- C09C1/36—Compounds of titanium
- C09C1/3607—Titanium dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B3/00—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes
- C22B3/04—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching
- C22B3/06—Extraction of metal compounds from ores or concentrates by wet processes by leaching in inorganic acid solutions, e.g. with acids generated in situ; in inorganic salt solutions other than ammonium salt solutions
- C22B3/10—Hydrochloric acid, other halogenated acids or salts thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1204—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent
- C22B34/1213—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 preliminary treatment of ores or scrap to eliminate non- titanium constituents, e.g. iron, without attacking the titanium constituent by wet processes, e.g. using leaching methods or flotation techniques
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1236—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching
- C22B34/124—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching using acidic solutions or liquors
- C22B34/1245—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching using acidic solutions or liquors containing a halogen ion as active agent
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B34/00—Obtaining refractory metals
- C22B34/10—Obtaining titanium, zirconium or hafnium
- C22B34/12—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08
- C22B34/1236—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching
- C22B34/1259—Obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by metallurgical processing; preparation of titanium compounds from other titanium compounds see C01G23/00 - C01G23/08 obtaining titanium or titanium compounds from ores or scrap by wet processes, e.g. by leaching treatment or purification of titanium containing solutions or liquors or slurries
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/006—Wet processes
- C22B7/007—Wet processes by acid leaching
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/10—Solid density
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/80—Compositional purity
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
- Y02W30/00—Technologies for solid waste management
- Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Geology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
Предложен обогащенный титаном остаток после выщелачивания ильменита соляной кислотой как сырье для получения титансодержащего пигмента при помощи сернокислотного способа. Обогащенный титаном остаток состоит из рыхлого и пористого остатка, получаемого после удаления железа из кристаллической решетки ильменита (FeTiO3) выщелачиванием соляной кислотой, и агрегатов метатитановой кислоты. Остаток содержит небольшие количества рутила и титанавгита, большая часть составляющего его TiO2 является аморфной. Полученное после выщелачивания твердое вещество сушат с образованием обогащенного титаном остатка. Остаток является растворимым в серной кислотой, а содержание в нем воды составляет не более 20%, причем остаток представляет собой белые, светло-желтые или светло-серые частицы или порошок, содержание в которых аморфного TiO2 составляет 65-97%, общее содержание железа составляет не более 8%, а удельный вес остатка составляет 2,9-3,6. Техническим результатом является получение титансодержащего пигмента с помощью обогащенного титаном остатка, что позволяет эффективно перерабатывать мелкодисперсный ильменит региона, получать раствор сульфата титана со сверхнизким отношение железа к диоксиду титана (Fe/TiO2) и удвоить производительность перерабатывающего оборудования. 3 н. и 4 з.п. ф-лы, 6 ил., 12 табл., 12 пр.
Description
Область техники
Настоящее изобретение относится к области приготовления титансодержащего красителя и, в частности, относится к обогащенному титаном остатку ильменита, получаемому выщелачиванием ильменита соляной кислотой, его новому применению и способу получения титансодержащего красителя.
Предшествующий уровень техники
Титан является своего рода очень важным стратегическим материалом и играет важную роль в мировой экономике. Китай является одной из немногих стран, богатых запасами титана, причем регион Панси обладает более чем 90% национальных запасов. Однако ильменит в этом регионе в основном выступает как руда срастания. Содержанием в нем диоксида титана низко, как правило, около 46-47 масс.%. Во-вторых, ильменит (также называемый ильменитовый концентрат) в этом регионе содержит большое количество кальция и магния в качестве примесей и, как правило, содержание оксида кальция и оксида магния составляет примерно 5-7% в сумме. Кроме того, тонкая зернистость является другой доминирующей характеристикой ильменита, 50% которого составляет менее 200 меш. Далее, ильменитовые руды становятся более мелкодисперсными по мере того как растет глубина разработки.
В настоящее время в мире существуют два основных способа получения титансодержащего красителя - солянокислотный способ и сернокислотный способ.
Сернокислотный способ использует в первую очередь ильменит или титановый шлак для получения титанового пигмента путем выпаривания, выщелачивания, концентрирования и кристаллизации, гидролиза, промывания водой, отбеливания, прокаливания с добавкой кристаллических зерен и других методов. Используемый здесь титановый шлак получают пирометаллургической плавкой: ильменит вместе с восстановителем нагревают в электрической печи при температуре 1600-1800°C, содержащийся в ильмените оксид железа (II, III) восстанавливается в металлическое железо восстановителем при высокой температуре плавки, а затем расплавленное железа отделяют от шлаков и получают в качестве продукта чугун, что позволяет удалить из ильменита большую часть железосодержащих компонентов, в то время как титан и другие примеси остаются в шлаке плавки и формируют титановый шлак. Хотя он и приводит к сильному загрязнению, сернокислотный способ используется главным образом в подготовке титанового пигмента в регионе Панси и даже в Китае благодаря отработанной технологии, низким требованиям к сырью и низкой стоимости.
Хлоридный способ вызывает гораздо меньше загрязнения, чем сернокислотный способ, но он требует более высокого качества сырья, что обычно требует содержание диоксида титана выше, чем 90%, зернистость выше, чем 200 меш, и низкое содержание примесей. Таким образом, хлоридный способ главным образом использует в качестве исходного сырья рутил, особенно синтетический рутил, так как запасы природного рутила крайне низки, только 0,3-1% от общих запасов титана. Имеется немало трудностей в процессе подготовки синтетического рутила с использованием ильменита из Панси из-за его низкого содержания в руде, большого количества примесей и тонкой дисперсности. В статье "Ilmenite Hydrochloric Acid Leaching for Synthetic Rutile Preparation" («Выщелачивание ильменита соляной кислотой для получения синтетического рутила») (Nonferrous Metals, 59 (4), Ноябрь 2007, сс.108-111) было указано, что выщелачивание соляной кислотой является предпочтительным методом получения синтетического рутила в результате сравнения преимуществ и недостатков различных методов и с учетом особенностей ильменита Панси. В настоящее время двумя основными техническими способами выщелачивания соляной кислотой являются выщелачивание предокислением-сжижением и объединенная технология обогащения и металлургии - выщелачивание под давлением. Выщелачивание предокислением-сжижением решило проблемы изменения размеров частиц в процессе выщелачивания сырой руды за счет предокисления. Тем не менее, скорость рафинирования этого способа до сих пор около 15% ("Research on Preparing Technology of Synthetic Rutile by Hydrochloric Acid Leaching" («Исследования по технологии получения синтетического рутила выщелачиванием соляной кислотой»), IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 27 (2), Июнь 2006 г., сс.1-6). Учитывая тот факт, что более 50% ильменитового концентрата имеет размер менее 200 меш, по меньшей мере, около 60% синтетического рутила имеет размер меньше, чем 200 меш. Таким образом, получение титанового пигмента с использованием синтетического рутила, полученного из ильменита Панси согласно текущему уровню техники, дает мало экономических преимуществ.
Хлоридный способ требует сырья, содержащего более 90% диоксида титана, которое обычно представляет собой синтетический рутил, полученный выщелачиванием соляной кислотой. В последние годы технологи в области производства и исследований титанового пигмента направляли свои усилия на то, чтобы решить проблемы размера частиц и поведения при выщелачивании в способе солянокислотного выщелачивания ильменита Панси с целью повысить качество синтетического рутила, который затем используется для получения титанового пигмента хлоридным способом. Но никто никогда не использовал промежуточный продукт, то есть титановый остаток, полученный в процессе «кислотного выщелачивания - фильтрации - промывания» (называемый обогащенным титановым остатком в настоящем изобретении), в производстве титанового пигмента, не говоря уже о том, что кто-либо использовал обогащенный титановый остаток для получения титанового пигмента сернокислотным способом.
Описание изобретения
Первая техническая проблема, решенная в настоящем изобретении, - это создание обогащенного титаном остатка ильменита, который может быть использован при получении титанового пигмента сернокислотным способом. Остаток здесь состоит из рыхлого и пористого остатков и агрегатов метатитановой кислоты, которые получаются после удаления железа из кристаллической решетки ильменита (FeTiO3) выщелачиванием соляной кислотой. Остаток также содержит небольшое количество рутила и титанавгита, а большая часть составляющего его TiO2 является аморфной. Остаток здесь представляет собой белые, светло-желтые или светло-серые зерна или порошок, в котором содержание TiO2 составляет 65-97%, а общее содержание железа составляет не более 8%. Остаток здесь был получен в соответствии с нижеприведенным протоколом:
a. обогащенный титаном остаток, являющийся твердым, получен из ильменита выщелачиванием соляной кислотой;
b. твердое вещество, полученное на стадии (а), сушат и получают обогащенный титаном остаток;
характеризующийся тем, что остаток можно растворить в серной кислоте, а содержание воды в нем составляет не более 20%.
Плотность обогащенного титаном остатка согласно настоящему изобретению составляет 2,9-3,6.
Способ выщелачивания соляной кислотой, упомянутый на стадии (а) настоящего способа получения обогащенного титаном остатка, может быть способом прямого выщелачивания соляной кислотой, способом выщелачивания соляной кислотой ВСА, способом выщелачивания предокислением-сжижением или связанной с предокислением технологией обогащения и металлургическим способом выщелачивания под давлением.
Способ прямого выщелачивания соляной кислотой в настоящем документе, который может применяться для настоящего изобретения, включает следующие стадии:
A. ильменит и соляную кислоту смешивают, причем отношение массы ильменита к объему соляной кислоты составляет 1 г: 2,5-5 мл, а концентрация соляной кислоты составляет 18-30%, и нагревают до 70-150°C, проводя реакцию выщелачивания в течение 1-8 часов;
B. суспензию, полученную в результате выщелачивания, фильтруют и сушат полученный осадок. Высушенный осадок представляет собой обогащенный титаном остаток ильменита.
Согласно способу настоящего изобретения, реакционную жидкость на стадии (В) сначала охлаждают до 80-90°C и затем фильтруют. Температуру высушивания поддерживают ниже 350°C, а время высушивания равно 4-8 часов.
Вторая техническая проблема, решаемая настоящим изобретением, - это обеспечение новых применений обогащенного титаном остатка с целью увеличить степень использования ильменита.
В настоящем изобретении предлагается применение обогащенного титаном остатка ильменита в качестве сырья для сернокислотного получения 5
титансодержащего пигмента. Точнее, обогащенный титаном остаток, полученный из ильменита выщелачиванием соляной кислотой, используется в качестве сырья или одного из исходных материалов для получения титансодержащего пигмента с помощью сернокислотного способа. В ходе приготовления титансодержащего пигмента с помощью сернокислотного способа, если в качестве способа переработки используется твердофазный метод, обогащенный титаном остаток может использоваться совместно с ильменитом или титановыми шлаками.
Третья техническая проблема, решаемая настоящим изобретением - это обеспечить новый способ получения титансодержащего пигмента с помощью обогащенного титаном остатка ильменита в качестве сырья, который дает новый вариант получения титансодержащего пигмента с помощью сернокислотного способа. Метод в настоящем документе включает следующие стадии:
a. обогащенный титаном остаток получают из ильменита выщелачиванием соляной кислотой и затем сушат, пока содержание воды станет не выше 20%;
b. обогащенный титаном остаток, полученный на стадии (а), используют в качестве сырья для получения титансодержащего пигмента с помощью сернокислотного способа.
Технологические условия способа выщелачивания соляной кислотой, упомянутого на стадии (а), - те условия, которые используются в настоящее время при получении синтетического рутила, а именно (1) применяется способ прямого выщелачивания соляной кислотой, означающий, что ильменит выщелачивается соляной кислотой напрямую и осадок, получаемый после фильтрования и промывания, является обогащенным титаном остатком; или (2) применяется способ выщелачивания соляной кислотой ВСА (Benelite Corporation of America), означающий, что ильменит совместно с 3-6% восстановителя (уголь, нефтяной кокс) добавляют непрерывно во вращающуюся печь для обжига, где Fe3+ из руды восстанавливается до Fe2+ при приблизительно 870°C, а затем проводится процесс выщелачивания в 18-20% соляной кислоте при 130-143°C в течение 4 часов, и получаемый в результате осадок после выщелачивания и фильтрования является обогащенным титаном остатком; или (3) применяется способ выщелачивания предокислением-ожижением, означающий, что ильменит предварительно окисляют, просеивают и выщелачивают соляной кислотой, и получаемый в результате осадок является обогащенным титаном остатком (см. методики в «Dynamics Research on Liquefaction Hydrochloric Acid Leaching of Panzhihua llmenite» («Исследование динамики ожижения при выщелачивании соляной кислотой ильменита Паньчжихуа»), Liu Z., Huang Z., Wang К., Mining and Metallurgical Engineering, 11 (2), 1991, cc. 48-52); или (4) применяются связанные с предокислением технологии обогащения и металлургический способ выщелачивания под давлением, означающие, что проводится предокисление ильменита и магнитное разделение с последующим выщелачиванием соляной кислотой, а получаемый в результате осадок является обогащенным титаном остатком (см. методики в «Research on Preparing Technology of Synthetic Rutile by Hydrochloric Acid Leaching» («Исследование технологии получения синтетического рутила выщелачиванием соляной кислотой»), IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, Fu Z., Huang В., Wang X., 27 (6), June 2006, pp.1-6).
Среди четырех упомянутых выше способов обработки ильменита наиболее обычным является способ прямого выщелачивания соляной кислотой, так как выщелоченный кислотой ильменит можно сразу использовать для получения титансодержащего пигмента с помощью сернокислотного способа согласно уровню техники, не беспокоясь о проблемах размера частиц и низкого качества руды при кислотном выщелачивании.
Размер частиц ильменита Панси относительно мал и частично уменьшается после кислотного выщелачивания. Хотя величину уменьшения размеров можно сделать меньшей, чем 15%, с помощью способа предокисления-ожижения, все равно около 60% синтезированного рутила имеет размер менее 200 меш. В то же время, поскольку синтетический рутил обладает высокой химической устойчивостью и поэтому не может быть переработан под действием серной кислоты, синтетический рутил также нельзя применять для получения титансодержащего пигмента под действием серной кислоты. Таким образом, синтетический рутил, большая часть которого имеет размер менее 200 меш, не может использоваться как сырье для получения титансодержащего пигмента ни в хлоридном способе, ни в сернокислотном способе, что приводит к тому, что по меньшей мере 50% ильменита может пойти в отходы.
Способ получения титансодержащего пигмента с помощью сернокислотного способа с использованием обогащенного титаном остатка ильменита позволяет эффективно использовать ильменит Панси (коэффициент использования почти 100%); уменьшить расход серной кислоты примерно на 50% при получении титансодержащего пигмента в ходе сернокислотного процесса, таким образом удваивая производительность перерабатывающего оборудования; отбросить две энергоемкие стадии удаления железа вымораживанием, а также концентрирования раствора сульфата титана. Раствор сульфата титана, приготовленный из обогащенного титаном остатка ильменита вывариванием, содержит очень небольшое количество ионов железа(II) и железа (III), что резко уменьшает время промывания метатитановой кислоты, таким образом уменьшая выделение кислых сточных вод, а также устраняет или уменьшает образование сульфата железа. Сульфат железа почти не образуется, если обогащенный титаном остаток используется сам по себе в качестве сырья. Если его смешивают с другим сырьем, таким как ильменит, использование обогащенного титаном остатка также значительно уменьшает образование сульфата железа. Таким образом, настоящее изобретение дает новый и лучший вариант сырья для получения титансодержащего пигмента в ходе сернокислотного процесса.
Описание графических материалов
Фигура 1 и Фигура 2 - полученные на сканирующем электронном микроскопе при различном разрешении изображения обогащенного титаном остатка ильменита Образца 1.
Фигура 3 и Фигура 4 - полученные на сканирующем электронном микроскопе при различном разрешении изображения обогащенного титаном остатка ильменита Образца 2.
Фигура 5 и Фигура 6 - полученные на сканирующем электронном микроскопе при различном разрешении изображения обогащенного титаном остатка ильменита Образца 3.
При этом Образцы 1 и 2 в основном состоят из рыхлого и пористого остатка, полученного выщелачиванием железа из кристаллической решетки ильменита (FeTiO3), в то время как Образец 3 в основном состоит из агрегатов метатитановой кислоты.
Увеличение составляет 35× на Фигуре 1, 100× на Фигуре 2, 35× на Фигуре 3, 100× на Фигуре 4, 1000× на Фигуре 5, and 3500× на Фигуре 6.
Отдельные воплощения
Примеры, описанные ниже в настоящем изобретении, не должны рассматриваться как ограничивающие область настоящего изобретения.
При получении титансодержащего пигмента с помощью сернокислотного способа согласно уровню техники сырьем является ильменитовый концентрат или титановый шлак, получаемый методом пирометаллургии, а содержание TiO2 в продукте составляет приблизительно 75-80%. Вообще никакие или очень малая часть примесей помимо железа могут быть удалены с помощью пирометаллургии при получении титанового шлака из ильменита. В ходе процесса его получения необходимо решить некоторые технические проблемы, такие как выброс пыли или токсичных газов. Кроме того, если титановый шлак, полученный пирометаллургией, используется для приготовления раствора сульфата титана для получения пигмента сернокислотным методом, раствор проявляет способность к восстановлению. Однако настоящее изобретение создано для реакций в окислительной среде, поэтому оборудование, методики и т.д. должны быть изменены или частично модифицированы, если в качестве сырья для сернокислотного способа используется такой титановый шлак.
В настоящем изобретении предложен способ получения титансодержащего пигмента, в котором ильменит Панси выщелачивают соляной кислотой, получая обогащенный титаном остаток, содержащий более 90% TiO2. В то же время более 90% примесных Са, Mg, Fe и Mn, а также более 60% примесных V и Al могут быть удалены в ходе выщелачивания соляной кислотой. Энергия, необходимая для получения обогащенного титаном остатка при солянокислом выщелачивании, гораздо ниже, чем при получении растворимого в кислоте титанового шлака пирометаллургическим способом. Способ получения титансодержащего пигмента в настоящем изобретении также может применяться к ильменитовым рудам за пределами региона Панси. Ильменит - это минерал, состоящий из оксидов титана и железа. Его химическая формула TiO2·FeO или FeTiO3, а теоретический состав - 47,36% FeO и 52,64% TiO2. Входящий в его состав ион Fe2+ может изоморфно замещаться на Mg2+ и Mn2+, образуя таким образом ряды FeTiO3-MgTiO3 или FeTiO3-MnTiO3. Минерал называется ильменитом, если преобладает FeO, дофинитом, если преобладает MgO, и пирофанитом, если преобладает MnO. Также часто происходит изоморфное замещение на Nb, Та и т.д. Дофинит и пирофанит также могут выступать в качестве сырья в методе получения согласно настоящему изобретению. Кроме того, в качестве сырья может также использоваться выветренный или окисленный ильменит, такой как ильменит морского песка. Ильменит из морского песка принадлежит к выветрившимся и окисленным ильменитам, где ион железа(II) окислен до иона железа(III) после многолетнего выветривания, а ион железа(III) выщелочен затем дождем. Поэтому содержание TiO2 в ильмените из морского песка выше, чем 52,64%, и иногда достигает 75%.
Способ выщелачивания соляной кислотой и сернокислотный способ, упомянутые в настоящем изобретении, могут проходить согласно текущему уровню техники, например способ выщелачивания соляной кислотой может выполняться как способ прямого выщелачивания соляной кислотой, способ выщелачивания соляной кислотой ВСА, способ выщелачивания предокислением-сжижением или связанная с предокислением технология обогащения и металлургический способ выщелачивания под давлением. Например, прямое выщелачивание соляной кислотой является простой методикой выщелачивания ильменита. Конкретные методики выщелачивания описаны ниже:
1. Способ прямого выщелачивания соляной кислотой:
A. Ильменит и соляную кислоту смешивают в соотношении 1 г: 2,5-5 мл, причем концентрация соляной кислоты составляет 18-30%. Смесь нагревают до 70-150°C и затем выщелачивают в течение 1-8 часов.
B. Реакционный раствор фильтруют и полученный осадок сушат. Высушенный осадок представляет собой растворимый в кислотах обогащенный титаном остаток.
На стадии (А) соляную кислоту необходимо предварительно нагреть до 70°C перед смешиванием, чтобы уменьшить время нагревания. Эта стадия может быть пропущена, если скорость нагревания высока. Но если температура слишком велика, будет выделяться газообразный хлороводород как результат нагревания.
При фильтровании на стадии (В) реакционную массу необходимо сначала охладить до 80-90°C и затем фильтровать любым способом, таким как вакуумное фильтрование или фильтрование под давлением.
При высушивании на стадии (В) температуру сушки необходимо поддерживать ниже 350°C, а время сушки должно быть равно 4-8 часов. Если температура слишком высока, может образоваться синтетический рутил, который не растворяется в серной кислоте. Предпочтительно, чтобы температура была ниже 250°C.
Примеры переработки ильменита прямым выщелачиванием соляной кислотой описаны ниже:
Пример 1. Получение обогащенного титаном остатка из ильменита прямым выщелачиванием соляной кислотой
1. Отмерили 45 л 20% соляной кислоты и добавили в 50 л эмалированный сосуд;
2. Взвесили 15 кг ильменитового концентрата и добавили в сосуд. Сосуд запечатали и включили перемешивание.
3. Сосуд быстро нагрели приблизительно до 140°C;
4. Сосуд выдерживали при 140°C в течение 5 часов, после чего сосуд охлаждался естественным образом до 80°C;
5. 3 л материала, взятого из сосуда, быстро отфильтровали. Фильтрование проводили на колбе Бюхнера, подсоединенной к вакуумному насосу.
6. Отфильтрованный осадок промыли 3 л деионизованной воды в три приема, после чего сушили при 110°C в течение 6 часов, получив таким образом обогащенный титаном остаток. Содержание воды в полученном остатке было ниже 1%.
Был проанализирован химический состав обогащенного титаном остатка, результаты показаны в Таблице 1.
| Таблица 1 | |||||||
| Основные химические компоненты концентрата ильменита из региона Паньчжихуа и обогащенного титаном остатка (масс.%) | |||||||
| Al2O3 | CaO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | TiO2 | V2O5 | |
| Сырье (концентрат ильменита) | 0,9 | 1,1 | 44,0 | 4,0 | 3,0 | 46,1 | 0,1 |
| Обогащенный титаном остаток | 0,6 | 0,5 | 1,6 | 0,3 | 5,0 | 90,6 | 0,1 |
Пример 2. Получение обогащенного титаном остатка из ильменита прямым выщелачиванием соляной кислотой.
1. Отмерили 45 л 20% соляной кислоты и добавили в 50 л эмалированный сосуд.
2. Взвесили 15 кг ильменитового концентрата и добавили в сосуд. Сосуд запечатали и включили перемешивание.
3. Сосуд быстро нагрели приблизительно до 120°C.
4. Сосуд выдерживали при 120°C в течение 5 часов, после чего сосуд охлаждался естественным образом до 80°C.
5. 3 л материала, взятого из сосуда, быстро отфильтровали. Фильтрование проводили на колбе Бюхнера, подсоединенной к вакуумному насосу.
6. Отфильтрованный осадок промыли 3 л деионизованной воды в три приема, после чего сушили при 110°C в течение 6 часов, получив таким образом обогащенный титаном остаток. Содержание воды в полученном остатке было ниже 1%.
Был проанализирован химический состав обогащенного титаном остатка, результаты показаны в Таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||
| Основные химические компоненты концентрата ильменита из региона Паньчжихуа и обогащенного титаном остатка (масс.%) | |||||||
| Al2O3 | CaO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | TiO2 | V2O5 | |
| Сырье (концентрат ильменита) | 0,9 | 1,1 | 44,0 | 4,0 | 3,0 | 46,1 | 0,1 |
| Обогащенный титаном остаток | 0,5 | 0,7 | 4,9 | 0,5 | 4,8 | 86,2 | 0,1 |
Пример 3. Получение обогащенного титаном остатка из ильменита прямым выщелачиванием соляной кислотой
1. Отмерили 45 л 20% соляной кислоты и добавили в 50 л эмалированный сосуд.
2. Взвесили 15 кг ильменитового концентрата и добавили в сосуд. Сосуд запечатали и включили перемешивание.
3. Сосуд быстро нагрели приблизительно до 130°C. Сосуд выдерживали при 130°C в течение 7 часов, после чего сосуд охлаждался естественным образом до 80°C.
4. Материал, содержащийся в сосуде, быстро фильтровали порциями. Фильтрование проводили на колбе Бюхнера, подсоединенной к вакуумному насосу.
5. Отфильтрованный осадок каждой порции промыли 3 л деионизованной воды в три приема, после чего сушили при 110°C в течение 6 часов, получив таком образом обогащенный титаном остаток. Содержание воды в полученном остатке было ниже 1%.
Был проанализирован химический состав обогащенного титаном остатка, результаты показаны в Таблице 3.
| Таблица 3 | ||||||||
| Основные химические компоненты концентрата ильменита из региона Паньчжихуа и обогащенного титаном остатка (масс.%) | ||||||||
| Al2O3 | CaO | FeO | Fe2O3 | MgO | SiO2 | TiO2 | V2O5 | |
| Сырье (концентрат ильменита) | 1,37 | 1,08 | 33,51 | 10,84 | 3,12 | 5,05 | 42,78 | 0,15 |
| Обогащенный титаном остаток | 0,75 | 1,15 | 3,31 | 3,33 | 1,29 | 9,87 | 72,00 | 0,10 |
Обогащенный титаном остаток может использоваться для получения титансодержащего пигмента любым вариантом сернокислотного способа. В зависимости от концентрации серной кислоты, применяемой при переработке, существует три варианта: жидкофазный процесс, двухфазный процесс и твердофазный процесс. Порядок действий и конечный продукт переработки обогащенного титаном остатка до некоторой степени различаются в зависимости от ильменита.
В частности, жидкофазный процесс относится к переработке обогащенного титаном остатка с помощью 55-65% серной кислоты в жидкой фазе, причем температура в ходе реакции составляет 130-140°C, а время реакции 1,5-4,5 часа, после чего проводится выдерживание полученной вязкой смеси воды и твердого вещества при 140-220°C с образованием твердой смеси в виде комков, которую затем растворяют, получая раствор сульфата титана.
Двухфазный процесс относится к переработке обогащенного титаном остатка с помощью 65-70% серной кислоты в жидкой фазе, причем температура в ходе реакции составляет 160-180°C, а время реакции 20-60 минут, после чего проводится выдерживание полученной вязкой смеси воды и твердого вещества при 140-220°C с образованием твердой смеси в виде комков.
Твердофазный процесс относится к переработке обогащенного титаном остатка с помощью серной кислоты с концентрацией 80% и более в жидкой фазе, причем температура в ходе реакции составляет 160-200°C, а время реакции 5-20 минут, после чего проводится выдерживание полученной вязкой смеси воды и твердого вещества при 140-220°C с образованием твердой смеси в виде комков.
В действительности, все способы, используемые при переработке обогащенного титаном остатка с помощью серной кислоты, могут быть классифицированы как твердофазные процессы на основании состояния конечного продукта и отличаются только температурой и временем проведения реакции. Если концентрация серной кислоты низка, температура реакции также становится низкой, а время реакции оказывается долгим, а конечный продукт является светло-желтым и относительно компактным. Напротив, если концентрация серной кислоты высока, температура реакции становится высокой, реакция оказывается быстрой, а желто-коричневый продукт обладает высокой пористостью.
Согласно настоящему изобретению, раствор сульфата титана может быть приготовлен согласно нижеприведенному способу, включающему обработку серной кислотой.
Последовательность операций описывается следующим образом:
A. Серную кислоту смешивают с обогащенным титаном остатком в массовом отношении 1,4-1,9:1. После нагревания до 130-220°C поддерживается нагрев, при котором протекает реакция и сохраняется температура реакционной смеси.
B. После реакции получают вязкую твердую смесь.
C. Полученную смесь выдерживают при 140-220°C в течение 1-4 часов и затем охлаждают.Добавляют теплую воду объемом в 2-3 раза больше, чем объем серной кислоты, чтобы перевести титанилсульфат, а также сульфат титана, в водный раствор.
Здесь выдерживание относится к дальнейшей обработке обработанного продукта, который представляет собой твердую смесь.
D. Раствор перемешивают, пока не растворится твердая смесь, и получают раствор сульфата титана фильтрованием. Указанный раствор сульфата титана представляет собой смесь титанилсульфата и сульфата титана и может использоваться для получения титансодержащего пигмента согласно уровню техники. Отношение количества железа к количеству диоксида титана (Fe/TiO2) в полученном растворе сульфата титана равно 0,023-0,045. При использовании ильменитового концентрата в качестве сырья для получения титансодержащего пигмента согласно общепринятому сернокислотному способу отношение количества железа к количеству диоксида титана в растворе сульфата титана равно 0,2-0,33 (как сообщается в Manufacturing and Application Techniques of Titanium Dioxide («Методы производства и применения диоксида титана»), Chen С.и Liu С, Chemical Industry Press, с.211). Таким образом, отношение количества железа к количеству диоксида титана (Fe/TiO2) в растворе сульфата титана, полученном согласно способу настоящего изобретения, на порядок ниже, чем для общепринятого способа переработки ильменитового концентрата.
Здесь концентрация серной кислоты, используемой на стадии (А), равна 55-98%. Для протекания реакции контролируется нагревание, причем температура реакционной смеси поддерживается равной 130-200°C. Перемешивание продолжают в течение 5-240 минут, чтобы достичь окончания реакции, а также хорошего смешения твердого вещества и кислоты. Без перемешивания твердая и жидкая фазы разделяются на два слоя при использовании серной кислоты низкой концентрации.
На стадии (С) помимо воды может быть добавлено подходящее количество 20% разбавленной серной кислоты с температурой 60-70°C для растворения всех твердых веществ, а затем добавлена вода в количестве, дающем концентрацию TiO2 в растворе сульфата титана 200 г/л. Оптимальная температура выщелачивания - 60-85°C. Температура выщелачивания выше 85°C может привести к гидролизу титанилсульфата и сульфата титана с образованием осадка метатитановой кислоты и в конечном счете потере остатка. С другой стороны, температура выщелачивания ниже 60°C может привести к медленному растворению, причем время растворения составит 1-2 часа. Теплую воду нельзя добавлять, пока реакционная смесь не охладится до комнатной температуры, главной причиной этого является то, что смешение серной кислоты с водой является экзотермическим процессом. Без дополнительного охлаждения на эффективность растворения может повлиять гидролиз раствора сульфата титана из-за локального повышения температуры выше 85°C. Раствор сульфата титана может гидролизоваться, если температура слишком высока или кислотность слишком низка в части раствора после смешивания воды и реагентов. Поэтому температура теплой воды должна быть около 40-60°C, а дополнительное количество вода должно, как правило, давать конечную концентрацию TiO2 около 200 г/л.
При использовании обогащенного титаном остатка ильменита в качестве сырья для сернокислотного способа получения титансодержащего пигмента необходимо учитывать некоторые детали.
1. Концентрация серной кислоты: высокая концентрация приводит к ускорению реакции, но к большей стоимости.
2. Общее количество используемой серной кислоты (или отношение кислоты к остатку): большее количество способствует растворению обогащенного титаном остатка, но невыгодно из-за последующего гидролиза. Поэтому обычно отношение кислота - остаток равно 1,4-1,9:1. При таком количестве серной кислоты предпочтительная концентрация составляет около 90%. Небольшой объем, вызванный высокой концентрацией, приводит к быстрой, но неполной реакции, а также к тому, что продукт обработки, твердая смесь, настолько вязок, что его тяжело перемешивать. Очевидно, что если использовать более низкую концентрацию, реакция будет идти дольше.
3. Температура реакции: наибольшая температура реакции определяется выбранной концентрацией серной кислоты и равна температуре кипения кислоты при этой концентрации. Реакция проходит быстро, если температура высока, как обычно в химическом производстве.
4. Время реакции (или время перемешивания) в этом случае вряд ли может контролироваться. Оно зависит от вязкости продуктов реакции. Когда продукты реакции становятся слишком вязкими, чтобы их дальше перемешивать, реакция завершена и необходимо перейти к следующей стадии выдерживания.
5. Температура и время выдержки: выдержка рассматривается как дальнейшая переработка, поэтому двумя ключевыми факторами являются температура и время.
Обогащенный титаном остаток ильменита в основном состоит из аморфного TiO2 и метатитановой кислоты, поэтому теплота реакции, выделяющаяся при растворении остатка в серной кислоте, гораздо ниже, чем в случае ильменитового концентрата. При переработке ильменитового концентрата реакция начинается как только температура достигает 80-120°C и проходит бурно, причем температура реагентов резко увеличивается за счет теплоты реакции. С другой стороны, растворение обогащенного титаном остатка не начинается, пока температура не достигнет примерно 150°C, и реакция проходит гораздо спокойнее.
Пример 4. Растворение обогащенного титаном остатка ильменита в серной кислоте
140 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили 160 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,75. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 150°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 10 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 200°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 5 часов. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 600 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 98,1%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 4.
| Таблица 4 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание железа (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 8,4 | 198 | 0,043 | 2,35 |
Здесь F обозначает коэффициент кислотности, то есть отношение количества действующей кислоты к общему количеству TiO2:
Пример 5. Растворение обогащенного титаном остатка в серной кислоте.
200 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили 166 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,50. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 175°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 5 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 180°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 4 часов. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 600 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 89,5%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 5.
| Таблица 5 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание Fe (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 5,5 | 224 | 0,025 | 2,23 |
Пример 6. Растворение обогащенного титаном остатка в серной кислоте
200 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили серную кислоту с концентрацией 89,1%, полученную добавлением 28 г воды к 170 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,53. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 175°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 10 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 180°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 4 часов. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 600 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 96%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 6.
| Таблица 6 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание Fe (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 7,5 | 237 | 0,032 | 2,11 |
Пример 7. Растворение обогащенного титаном остатка в серной кислоте
200 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили серную кислоту с концентрацией 84%, полученную добавлением 47 г воды к 170 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,53. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 175°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 10 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 180°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 4 часов. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 700 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 97,7%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 7.
| Таблица 7 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание Fe (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 7,0 | 205 | 0,034 | 2,07 |
Пример 8. Растворение обогащенного титаном остатка в серной кислоте
200 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили 194 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,75. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 175°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 5 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 180°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 4 часов. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 700 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 98,7%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 8.
| Таблица 8 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание железа (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 6,1 | 205 | 0,030 | 2,36 |
Пример 9. Растворение обогащенного титаном остатка в серной кислоте
200 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили 194 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,75. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 175°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 5 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 140°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 4 часов. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 700 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 89,1%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 9.
| Таблица 9 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание железа (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 4,8 | 188 | 0,025 | 2,63 |
Пример 10. Растворение обогащенного титаном остатка в серной кислоте
200 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили 194 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,75. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 175°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 5 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 180°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 1 часа. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 700 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 90,0%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 10.
| Таблица 10 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание железа (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 4,8 | 191 | 0,025 | 2,61 |
Пример 11. Растворение обогащенного титаном остатка в серной кислоте
200 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили серную кислоту с концентрацией 75%, полученную добавлением 107 г воды к 194 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,75. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 170°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 45 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 180°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 4 часов. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 700 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 98,1%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 11.
| Таблица 11 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание железа (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 7,5 | 215 | 0,035 | 2,29 |
Пример 12. Растворение обогащенного титаном остатка в серной кислоте
200 г обогащенного титаном остатка, полученного в Примере 3, внесли в стакан объемом 1000 мл и добавили серную кислоту с концентрацией 65%, полученную добавлением 177 г воды к 194 мл серной кислоты с концентрацией 98%, причем массовое отношение обогащенного титаном остатка к серной кислоте с концентрацией 98% было 1:1,75. Нагревание начали одновременно с перемешиванием и продолжали в ходе всего перемешивания. Когда температура достигла примерно 140°C, началась самопроизвольная реакция. Когда реагенты превратились в вязкую твердую смесь после перемешивания в течение еще 120 минут, стакан поместили в сушильный шкаф при 180°C для выдерживания и держали при этой температуре в течение 4 часов. Затем стакан достали из сушильного шкафа и охладили до комнатной температуры. В стакан добавили 300 мл разбавленной 20% серной кислоты при 60°C и перемешивали, пока продукты реакции не были тщательно диспергированы. Раствор разбавили до 700 мл, поддерживая температуру системы равной 70-85°C, после чего выщелачивали в течение 2 часов при перемешивании и, наконец, отфильтровали на вакуум-фильтре с керамической воронкой. Остаток, полученный на фильтре, в каждом случае трижды промывали 100 мл воды. Весь остаток на фильтре высушили и затем определили его химический состав. Доля TiO2, растворенного в серной кислоте, была 95,7%. Фильтрат представлял собой раствор сульфата титана, результат анализа его состава приведен в Таблице 12.
| Таблица 12 | |||
| Результаты анализа состава раствора сульфата титана | |||
| Общее содержание железа (г/л) | TiO2 (г/л) | Отношение Fe/TiO2 | Величина F |
| 6,9 | 211 | 0,033 | 2,37 |
Степень чистоты раствора сульфата титана, полученного в примерах 4-12, очень высока. Применение такого раствора для получения титансодержащего пигмента может значительно уменьшить количество воды для промывания, так образом уменьшая сброс сточных вод.
Исследование остатка методом сканирующей электронной микроскопии.
Определенное количество остатка, полученного способом, описанным в Примере 1, было просеяно через сито 200 меш. Нижний продукт просеивания высушили при 105°C в течение 24 часов, получив Образец 3. Верхний продукт просеивания промыли водой, чтобы удалить мелкий поверхностный материал, и затем просеяли через сита 40 меш и 100 меш. Материал различного размера высушили при 105°C в течение 24 часов, получив, соответственно, Образец 1 и Образец 2. Эти образцы анализировали методом сканирующей электронной микроскопии, причем обнаружилось следующее:
Образец 1 (100-200 меш)
Образец 2 (40-100 меш)
Образец 3 (под ситом 200 меш)
Как показано на Фигурах 1-6, обогащенный титаном остаток согласно настоящему изобретению в основном состоит из рыхлого и пористого остатка, полученного после удаления железа из кристаллической решетки ильменита (FeTiO2) выщелачиванием соляной кислотой, а также агрегатов метатитановой кислоты.
Claims (7)
1. Обогащенный титаном остаток, подходящий для применения при получении титансодержащего пигмента сернокислотным способом, отличающийся тем, что остаток состоит из рыхлого и пористого остатка, получаемого после удаления железа из кристаллической решетки ильменита (FeTiO3) выщелачиванием соляной кислотой, и агрегатов метатитановой кислоты, и содержит небольшие количества рутила и титанавгита, причем большая часть составляющего его TiO2 является аморфной, при этом остаток получен следующим образом:
a. получен из ильменита выщелачиванием соляной кислотой обогащенный титаном остаток, являющийся твердым веществом,
b. твердое вещество, полученное на стадии (а), сушат с образованием обогащенного титаном остатка, который может быть растворен серной кислотой, а содержание в нем воды составляет не более 20%, причем остаток представляет собой белые, светло-желтые или светло-серые частицы или порошок, содержание в которых аморфного TiO2 составляет 65-97%, общее содержание железа составляет не более 8%, а удельный вес остатка составляет 2,9-3,6.
a. получен из ильменита выщелачиванием соляной кислотой обогащенный титаном остаток, являющийся твердым веществом,
b. твердое вещество, полученное на стадии (а), сушат с образованием обогащенного титаном остатка, который может быть растворен серной кислотой, а содержание в нем воды составляет не более 20%, причем остаток представляет собой белые, светло-желтые или светло-серые частицы или порошок, содержание в которых аморфного TiO2 составляет 65-97%, общее содержание железа составляет не более 8%, а удельный вес остатка составляет 2,9-3,6.
2. Обогащенный титаном остаток по п.1, отличающийся тем, что из ильменита удалены более 90% примесных Ca, Mg, Fe и Mn, а также более 60% примесных V и Al.
3. Обогащенный титаном остаток по п.1, отличающийся тем, что выщелачивание соляной кислотой на стадии (а) является прямым выщелачиванием соляной кислотой, выщелачиванием соляной кислотой ВСА, выщелачиванием предокислением-сжижением или связанной с предокислением технологией обогащения и металлургическим выщелачиванием под давлением, причем прямое выщелачивание соляной кислотой включает следующие стадии:
А. ильменит и соляную кислоту смешивают, причем отношение массы ильменита к объему соляной кислоты составляет 1 г: 2,5-5 мл, а концентрация соляной кислоты составляет 18-30%, ильменит и соляную кислоту нагревают до 70-150°C, проводя реакцию выщелачивания в течение 1-8 часов,
B. суспензию, полученную в результате выщелачивания, фильтруют после ее охлаждения до 80-90°C,
C. полученный осадок сушат, причем на стадии (А) соляную кислоту предварительно нагревают до 70°C перед смешиванием с ильменитом, на стадии (С) температуру высушивания поддерживают ниже 350°C, предпочтительно ниже 250°C, а время высушивания составляет 4-8 часов, и высушенный осадок представляет собой обогащенный титаном остаток.
А. ильменит и соляную кислоту смешивают, причем отношение массы ильменита к объему соляной кислоты составляет 1 г: 2,5-5 мл, а концентрация соляной кислоты составляет 18-30%, ильменит и соляную кислоту нагревают до 70-150°C, проводя реакцию выщелачивания в течение 1-8 часов,
B. суспензию, полученную в результате выщелачивания, фильтруют после ее охлаждения до 80-90°C,
C. полученный осадок сушат, причем на стадии (А) соляную кислоту предварительно нагревают до 70°C перед смешиванием с ильменитом, на стадии (С) температуру высушивания поддерживают ниже 350°C, предпочтительно ниже 250°C, а время высушивания составляет 4-8 часов, и высушенный осадок представляет собой обогащенный титаном остаток.
4. Обогащенный титаном остаток по пп.1 или 3, отличающийся тем, что после прямого выщелачивания соляной кислотой, выщелачивания соляной кислотой ВСА, выщелачивания предокислением-сжижением или связанной с предокислением технологией обогащения и металлургического выщелачивания остаток сушат при температуре ниже 350°C без прокаливания.
5. Применение обогащенного титаном остатка по п.1 в качестве сырья при получении титансодержащего пигмента сернокислотным способом.
6. Применение по п.5, отличающееся тем, что обогащенный титаном остаток применяют совместно с ильменитом или титановым остатком, растворимым в кислотах.
7. Сернокислотный способ получения титанового пигмента, в котором применяют обогащенный титаном остаток по любому из пп.1-3 в качестве сырья, при этом указанный сернокислотный способ включает следующие стадии растворения и гидролиза:
A. серную кислоту смешивают с обогащенным титаном остатком в массовом отношении 1,4-1,9:1, нагревают до 130-220°C, и затем поддерживают нагревание, при котором протекает реакция и сохраняется температура реакционной смеси,
B. после реакции получают вязкую твердую смесь,
C. полученную смесь выдерживают при 140-220°C в течение 1-4 часов, затем охлаждают и добавляют теплую воду объемом в 2-3 раза больше, чем объем серной кислоты, или добавляют разбавленную 20% серную кислоту при 60-70°C, чтобы растворить смесь, полученную после охлаждения, после чего добавляют такое количество воды, чтобы концентрация TiO2 оказалась равной 200 г/л,
D. раствор перемешивают, пока не растворится твердая смесь, и получают раствор сульфата титана фильтрованием,
причем концентрация серной кислоты, используемой на стадии (А), составляет 55-98%, после нагревания на стадии (А) проводят перемешивание в течение еще 5-240 минут, при этом реакция растворения начинается приблизительно при 150°C и протекает относительно спокойно, а предпочтительная концентрация серной кислоты составляет 90%, на стадии (С) температура добавляемой теплой воды составляет 40-60°C, температура выщелачивания составляет 60-85°C после добавления теплой воды или разбавленной серной кислоты.
A. серную кислоту смешивают с обогащенным титаном остатком в массовом отношении 1,4-1,9:1, нагревают до 130-220°C, и затем поддерживают нагревание, при котором протекает реакция и сохраняется температура реакционной смеси,
B. после реакции получают вязкую твердую смесь,
C. полученную смесь выдерживают при 140-220°C в течение 1-4 часов, затем охлаждают и добавляют теплую воду объемом в 2-3 раза больше, чем объем серной кислоты, или добавляют разбавленную 20% серную кислоту при 60-70°C, чтобы растворить смесь, полученную после охлаждения, после чего добавляют такое количество воды, чтобы концентрация TiO2 оказалась равной 200 г/л,
D. раствор перемешивают, пока не растворится твердая смесь, и получают раствор сульфата титана фильтрованием,
причем концентрация серной кислоты, используемой на стадии (А), составляет 55-98%, после нагревания на стадии (А) проводят перемешивание в течение еще 5-240 минут, при этом реакция растворения начинается приблизительно при 150°C и протекает относительно спокойно, а предпочтительная концентрация серной кислоты составляет 90%, на стадии (С) температура добавляемой теплой воды составляет 40-60°C, температура выщелачивания составляет 60-85°C после добавления теплой воды или разбавленной серной кислоты.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910306494.5 | 2009-09-02 | ||
| CN200910306494 | 2009-09-02 | ||
| PCT/CN2010/076579 WO2011026434A1 (zh) | 2009-09-02 | 2010-09-02 | 高钛盐酸浸出渣、其新用途及钛白粉的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012107645A RU2012107645A (ru) | 2013-10-10 |
| RU2518860C2 true RU2518860C2 (ru) | 2014-06-10 |
Family
ID=43388671
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012107645/02A RU2518860C2 (ru) | 2009-09-02 | 2010-09-02 | Обогащенный титаном остаток ильменита, его применение и способ получения титанового пигмента |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9206055B2 (ru) |
| EP (1) | EP2474633B1 (ru) |
| JP (1) | JP5792727B2 (ru) |
| CN (1) | CN101935063B (ru) |
| AU (1) | AU2010291627B2 (ru) |
| CA (1) | CA2772576C (ru) |
| RU (1) | RU2518860C2 (ru) |
| WO (1) | WO2011026434A1 (ru) |
| ZA (1) | ZA201201511B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786064C2 (ru) * | 2018-11-07 | 2022-12-16 | ТиЭнДжи Лимитед | Получение диоксида титана |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102336433A (zh) * | 2011-08-04 | 2012-02-01 | 四川龙蟒钛业股份有限公司 | 酸解渣再利用制备钛白粉时的预处理方法 |
| CN102627321B (zh) * | 2012-04-01 | 2014-05-07 | 沙立林 | 一种采用钛铁氧化物直接还原得到的钛渣制备钛白粉的方法 |
| CN102616842A (zh) * | 2012-04-01 | 2012-08-01 | 攀枝花新中钛科技有限公司 | 一种制备钛白粉的方法 |
| CN104030346B (zh) * | 2014-06-27 | 2015-04-22 | 安徽金星钛白(集团)有限公司 | 一种高白度金红石型钛白粉的制备方法 |
| CN104263016B (zh) | 2014-09-11 | 2016-04-27 | 福建坤彩材料科技股份有限公司 | 共萃法从钛铁矿盐酸酸解液制备珠光颜料的方法 |
| CN104192898B (zh) * | 2014-09-11 | 2016-03-02 | 福建坤彩材料科技股份有限公司 | 从钛铁矿所制备的富钛有机相直接合成钛白粉的制备方法 |
| CN104310467B (zh) * | 2014-10-15 | 2017-02-01 | 陆世强 | 一种高钛型炉渣的综合利用方法 |
| CN104724753B (zh) * | 2015-03-18 | 2016-06-01 | 海南大学 | 一种以钛铁矿为原料制备金红石型钛白粉的方法 |
| JP6418073B2 (ja) * | 2015-06-15 | 2018-11-07 | 新日鐵住金株式会社 | チタン酸カルシウムおよび金属Tiの製造方法 |
| CN107324385A (zh) * | 2017-08-03 | 2017-11-07 | 四川龙蟒钛业股份有限公司 | 一种减少钛白粉生产过程中洗水方法 |
| CN108557877B (zh) * | 2018-06-08 | 2019-12-31 | 龙蟒佰利联集团股份有限公司 | 一种钛白、铁红、聚合氯化硫酸亚铁的联产工艺 |
| CN108910898A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-11-30 | 贺州市骏鑫矿产品有限责任公司 | 一种钾长石的分解工艺 |
| CN110668495A (zh) * | 2019-10-31 | 2020-01-10 | 襄阳龙蟒钛业有限公司 | 一种降低钛白粉生产过程中酸解固相物的方法 |
| EP4051818A4 (en) * | 2019-10-31 | 2023-11-01 | Tivan Limited | Vanadium recovery process |
| CN111208257A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-29 | 安徽金星钛白(集团)有限公司 | 一种硫酸法生产钛白粉的水解率测定方法 |
| CN111747444A (zh) * | 2020-07-09 | 2020-10-09 | 中国地质科学院矿产综合利用研究所 | 一种粗钛渣制备人造金红石工艺 |
| CN112279299A (zh) * | 2020-10-30 | 2021-01-29 | 甘肃盈华环保科技有限公司 | 提高钛白粉中二氧化钛含量的方法 |
| CN112520786B (zh) * | 2020-12-01 | 2022-08-23 | 成都工业学院 | 酸溶性富钛料及其制备方法、应用 |
| CN114195185A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-18 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种生产金红石型钛白双效晶种的制备方法和应用 |
| CN114835085A (zh) * | 2022-04-25 | 2022-08-02 | 宜宾天原科创设计有限公司 | 氯化法钛白粉副产盐酸及氯化收尘渣联合处理方法 |
| CN115215370A (zh) * | 2022-08-08 | 2022-10-21 | 张林仓 | 一种利用盐酸和萃取工艺的二氧化钛/钛白粉生产工艺 |
| CN115308079B (zh) * | 2022-08-26 | 2024-03-29 | 攀钢集团重庆钒钛科技有限公司 | 一种实验室钛精矿酸解率的表征方法 |
| CN116060423B (zh) * | 2022-12-12 | 2025-04-25 | 攀枝花全瑞实业有限公司 | 一种盐酸法酸解钛精矿酸浸渣生产多孔硅钛复合材料方法 |
| CN116043008B (zh) * | 2022-12-26 | 2025-08-15 | 成都纺织高等专科学校 | 一种从钒钛矿废渣中提钛的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1114364A (zh) * | 1994-06-29 | 1996-01-03 | 冶金工业部长沙矿冶研究院 | 一种生产富钛料的方法及其设备 |
| RU2102510C1 (ru) * | 1990-03-02 | 1998-01-20 | Виммера Индастриал Минералз ПТИ. Лтд. | Способ повышения содержания двуокиси титана в титансодержащей руде или концентрате |
| RU96118481A (ru) * | 1994-03-08 | 1998-11-20 | Ар-Джи-Си Минерэл Сэндз Лимитед | Выщелачивание титанжелезосодержащих материалов |
| RU2139249C1 (ru) * | 1998-07-20 | 1999-10-10 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Способ переработки титансодержащего сырья |
| CN101177297A (zh) * | 2007-10-26 | 2008-05-14 | 四川大学 | 以钛铁矿精矿制造高品位人造金红石的方法 |
Family Cites Families (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1504670A (en) * | 1924-04-28 | 1924-08-12 | Blumenfeld Joseph | Titanium compound |
| US2914381A (en) * | 1956-06-08 | 1959-11-24 | Horizous Inc | Preparation of rutile from ilmenite |
| AU416143B2 (en) * | 1967-05-01 | 1969-11-06 | COMMONWEALTH SCIENTIFIC AND INDUSTRIAL RESEARCH ORGANIZATION and MURPHYORES INCORPORATED PTY. LTD | A process forthe beneficiation of titaniferous ores |
| DE1792582A1 (de) * | 1968-09-21 | 1971-11-25 | Bayer Ag | Verfahren zur Herstellung eines TiO2-Pigmentes mit reinerem Farbton und erhoehter Helligkeit |
| US3825419A (en) * | 1969-10-15 | 1974-07-23 | Benilite Corp | Beneficiation of titaniferous ores |
| GB1316195A (en) * | 1971-04-02 | 1973-05-09 | British Titan Ltd | Beneficiation process for ilmenite |
| JPS5428825B2 (ru) * | 1973-06-11 | 1979-09-19 | ||
| JPS49104815A (ru) * | 1974-01-24 | 1974-10-03 | ||
| JPS5051918A (ru) * | 1974-03-19 | 1975-05-09 | ||
| US4019898A (en) * | 1976-04-30 | 1977-04-26 | Benilite Corporation Of America | Beneficiation of ilmenite ore |
| JPS5637220A (en) * | 1979-08-10 | 1981-04-10 | Nl Industries Inc | Manufacture of titanium compound |
| CN87100993A (zh) * | 1987-02-23 | 1988-11-30 | 王永杰 | 盐酸—氯化氢法生产钛白粉方法 |
| US5181956A (en) * | 1990-03-08 | 1993-01-26 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Method for purifying TiO2 ore |
| PL316118A1 (en) * | 1994-03-08 | 1996-12-23 | Rgc Mineral Sands Ltd | Method of digesting titanium-bearing raw materials |
| CN1038188C (zh) * | 1994-07-09 | 1998-04-29 | 山东大学 | 高纯度超微细金红石型二氧化钛的制备方法 |
| AU6055596A (en) * | 1995-09-27 | 1997-04-10 | Kerr-Mcgee Chemical L.L.C. | Removal of radionuclides from titanium bearing ores |
| GB9607743D0 (en) * | 1996-04-13 | 1996-06-19 | Tioxide Group Services Ltd | Production of titanium oxide |
| CN1079374C (zh) * | 1998-02-24 | 2002-02-20 | 广州市华昌科技开发有限公司 | 盐酸法制取金红石型钛白粉的方法 |
| ZA200002644B (en) | 1999-05-27 | 2000-11-30 | Ipcor Nv | Benefication of titaniferous materials by means of reductive leaching. |
-
2010
- 2010-09-02 WO PCT/CN2010/076579 patent/WO2011026434A1/zh not_active Ceased
- 2010-09-02 CA CA2772576A patent/CA2772576C/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-02 JP JP2012527194A patent/JP5792727B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-02 EP EP10813356.2A patent/EP2474633B1/en not_active Not-in-force
- 2010-09-02 US US13/393,805 patent/US9206055B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-02 CN CN2010102705776A patent/CN101935063B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-09-02 RU RU2012107645/02A patent/RU2518860C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2010-09-02 AU AU2010291627A patent/AU2010291627B2/en not_active Ceased
-
2012
- 2012-02-29 ZA ZA2012/01511A patent/ZA201201511B/en unknown
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2102510C1 (ru) * | 1990-03-02 | 1998-01-20 | Виммера Индастриал Минералз ПТИ. Лтд. | Способ повышения содержания двуокиси титана в титансодержащей руде или концентрате |
| RU96118481A (ru) * | 1994-03-08 | 1998-11-20 | Ар-Джи-Си Минерэл Сэндз Лимитед | Выщелачивание титанжелезосодержащих материалов |
| CN1114364A (zh) * | 1994-06-29 | 1996-01-03 | 冶金工业部长沙矿冶研究院 | 一种生产富钛料的方法及其设备 |
| RU2139249C1 (ru) * | 1998-07-20 | 1999-10-10 | Институт химии Дальневосточного отделения РАН | Способ переработки титансодержащего сырья |
| CN101177297A (zh) * | 2007-10-26 | 2008-05-14 | 四川大学 | 以钛铁矿精矿制造高品位人造金红石的方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| БЕЛЯКОВА Е.П. и др. Солянокислотный метод переработки ильменитовых концентратов, «Наукова думка», Киев,1971, стр.15. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2786064C2 (ru) * | 2018-11-07 | 2022-12-16 | ТиЭнДжи Лимитед | Получение диоксида титана |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20120227628A1 (en) | 2012-09-13 |
| WO2011026434A1 (zh) | 2011-03-10 |
| CA2772576A1 (en) | 2011-03-10 |
| CN101935063A (zh) | 2011-01-05 |
| JP2013503803A (ja) | 2013-02-04 |
| JP5792727B2 (ja) | 2015-10-14 |
| US9206055B2 (en) | 2015-12-08 |
| AU2010291627A1 (en) | 2012-03-29 |
| EP2474633B1 (en) | 2016-03-23 |
| AU2010291627B2 (en) | 2015-07-23 |
| EP2474633A4 (en) | 2013-05-01 |
| CN101935063B (zh) | 2012-01-25 |
| HK1172659A1 (en) | 2013-04-26 |
| CA2772576C (en) | 2016-10-25 |
| RU2012107645A (ru) | 2013-10-10 |
| EP2474633A1 (en) | 2012-07-11 |
| ZA201201511B (en) | 2012-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2518860C2 (ru) | Обогащенный титаном остаток ильменита, его применение и способ получения титанового пигмента | |
| CN105695738B (zh) | 一种含钒石煤浸出液的除铁方法 | |
| US7462337B2 (en) | Recovery of titanium dioxide from titanium oxide bearing materials like steelmaking slags | |
| JIANG | Preparation of Ti-rich material from titanium slag by activation roasting followed by acid leaching | |
| CN111534706A (zh) | 一种攀西钛精矿制备富钛料的方法 | |
| CN102171372A (zh) | 回收二氧化钛产物的方法 | |
| CN107032400A (zh) | TiCl4精制尾渣碱浸制备高纯氧化钒的方法 | |
| CN107963657B (zh) | 一种富钛料中钛提取的方法 | |
| CN113862494A (zh) | 富钛料的制备方法以及四氯化钛的制备方法 | |
| Xu et al. | Synergetic recovery of rutile and preparation of iron phosphate from titanium-extraction tailings by a co-leaching process | |
| CN108018437B (zh) | 一种钒钛磁铁矿铁、钒、钛低温综合回收工艺 | |
| US6803024B1 (en) | Benefication of titania slag by oxidation and reduction treatment | |
| US2850357A (en) | Digestion of titanium dioxide slags | |
| JPH1095618A (ja) | 酸化チタンの製造方法 | |
| US3009777A (en) | Process for preparing zirconium sulphate solutions | |
| RU2410449C1 (ru) | Способ переработки титаномагнетитового концентрата | |
| US2381565A (en) | Chromium recovery | |
| WO2001042518A1 (en) | Method of digesting metal containing material at elevated temperature in the presence of sulphur oxide compound source such as h2s04 | |
| US1618795A (en) | Process for the recovery of titanic acid, iron, and magnesia from titaniferous ores | |
| HK1172659B (en) | Titaniumrich hydrochloric acid leaching residue, use thereof and preparation method of titanium dioxide | |
| US3585024A (en) | Upgrading the tantalum and columbium contents of tin slags | |
| CN110776003A (zh) | 一种利用低品位高钙镁钛铁矿制备人造金红石的方法 | |
| TW201008876A (en) | Recovery of alumina from black dross of secondary aluminum metallurgy | |
| US1351091A (en) | Method of obtaining zirconium oxid | |
| CN115747533A (zh) | 从含钪盐渣中回收钪的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200903 |