RU2843353C1 - Method of processing leucoxene flotation concentrate - Google Patents
Method of processing leucoxene flotation concentrateInfo
- Publication number
- RU2843353C1 RU2843353C1 RU2024133130A RU2024133130A RU2843353C1 RU 2843353 C1 RU2843353 C1 RU 2843353C1 RU 2024133130 A RU2024133130 A RU 2024133130A RU 2024133130 A RU2024133130 A RU 2024133130A RU 2843353 C1 RU2843353 C1 RU 2843353C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- concentrate
- briquettes
- leucoxene
- reducing agent
- anosovite
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии редких и рассеянных металлов, а именно к способам переработки лейкоксенового флотоконцентрата из руд Ярегского месторождения с получением пигментного диоксида титана.The invention relates to the metallurgy of rare and dispersed metals, namely to methods for processing leucoxene flotation concentrate from the ores of the Yaregskoye deposit to obtain pigment titanium dioxide.
Данное месторождение уникально в своем роде: в нем находятся богатейшие запасы титана в России (до 40%) и тяжелой вязкой нефти. Качество титановой руды Ярегского месторождения позволяет рассчитывать на получение высококачественного пигментного диоксида титана, который находит широкое применение в производстве лакокрасочной продукции, пластмасс, бумаги, резины и искусственных волокон. Проблемы обогащения и переработки данного сырья связаны с тем, что титансодержащий компонент руды лейкоксен - это полиминеральный продукт изменения ильменита с рутильной решеткой сагенитового типа, поры которого заполнены кварцем, что осложняет процесс разделения титана и кремния. This deposit is unique in its kind: it contains the richest reserves of titanium in Russia (up to 40%) and heavy viscous oil. The quality of the titanium ore of the Yaregskoye deposit allows us to expect the production of high-quality pigment titanium dioxide, which is widely used in the production of paints and varnishes, plastics, paper, rubber and artificial fibers. The problems of enrichment and processing of this raw material are related to the fact that the titanium-containing component of the ore, leucoxene, is a polymineral product of alteration of ilmenite with a rutile lattice of the sagenite type, the pores of which are filled with quartz, which complicates the process of separation of titanium and silicon.
Известен способ разделения оксидов титана и кремния, составляющих лейкоксеновый концентрат, гидродинамическим методом. Сущность способа заключается в том, что в начале процесса производят дезинтеграцию микроагрегатов лейкоксена путем измельчения его в ударных дезинтеграторах роторного типа до размерности менее 74 мкм. Последующую операцию разделения фаз ТiO2 и SiO2, основанную на различии их плотностей (2,65 г/см3 для кварца и 4,2 г/см3 для рутила), осуществляют в водном потоке на винтовых шлюзах (Б.А. Остащенко, И.Н. Бурцев, Н.Н. Усков. Способ переработки лейкоксеновых концентратов, Патент РФ №2032756, кл. 6 С22В 34/12, В03В 5/00, заявка 06.16.1992).A method is known for separating titanium and silicon oxides, which make up leucoxene concentrate, using the hydrodynamic method. The essence of the method is that at the beginning of the process, leucoxene microaggregates are disintegrated by grinding them in rotor-type impact disintegrators to a size of less than 74 μm. The subsequent operation of separating the TiO 2 and SiO 2 phases, based on the difference in their densities (2.65 g/cm 3 for quartz and 4.2 g/cm 3 for rutile), is carried out in a water flow on screw sluices (B.A. Ostashchenko, I.N. Burtsev, N.N. Uskov. Method for processing leucoxene concentrates, Russian Federation Patent No. 2032756, cl. 6 C22B 34/12, B03B 5/00, application 06.16.1992).
Недостатками способа являются низкая степень разделения оксидов, использование сложного малопроизводительного и энергоемкого оборудования для измельчения концентрата, большие расходы воды, большое остаточное содержание оксида кремния. Получаемый материал является полупродуктом и требует дальнейшей переработки для получения пигмента. При производстве пигмента хлорирующим способом использование такого материала требует дополнительных затрат на хлорирование оксида кремния в хлорид кремния и его отделение от хлорида титана.The disadvantages of the method are the low degree of separation of oxides, the use of complex low-productivity and energy-intensive equipment for grinding the concentrate, high water consumption, and a high residual content of silicon oxide. The resulting material is a semi-finished product and requires further processing to obtain the pigment. When producing pigment by the chlorination method, the use of such material requires additional costs for chlorination of silicon oxide into silicon chloride and its separation from titanium chloride.
Известен способ переработки лейкоксенового концентрата, включающий его окислительный обжиг при температурах 900-1000°С, автоклавное щелочное выщелачивание с получением богатых титаном продуктов (71-80% TiO2 и 12-20% SiO2), обработку соляной кислотой и последующую доводку на концентрационном столе, позволяющую получить концентрат, содержащий до 80-85% TiO2 (Федорова М.Н. Химическая доводка титанового концентрата путем автоклавного выщелачивания кремневой кислоты. В кн. Титан и его сплавы, в. 9. М.: Изд-во АН СССР, 1963, с. 36-41).A method for processing leucoxene concentrate is known, including its oxidative roasting at temperatures of 900-1000°C, autoclave alkaline leaching to obtain titanium-rich products (71-80% TiO 2 and 12-20% SiO 2 ), treatment with hydrochloric acid and subsequent finishing on a concentration table, which makes it possible to obtain a concentrate containing up to 80-85% TiO 2 (Fedorova M.N. Chemical finishing of titanium concentrate by autoclave leaching of silicic acid. In the book Titanium and its alloys, v. 9. Moscow: Publishing house of the USSR Academy of Sciences, 1963, pp. 36-41).
Основными недостатками данного способа являются: большой расход щелочного реагента, необходимость дополнительной операции - кислотного выщелачивания - для повышения содержания TiO2 в конечном продукте, сложность утилизации большого объема отработанных щелочных растворов из-за высокого содержания SiO2: при использовании СаО для осаждения SiO2 пульпа превращается в густую массу, с трудом перемешивается и не фильтруется. Как и в предыдущем способе, получаемый материал является полупродуктом и требует дальнейшей переработки для получения пигмента.The main disadvantages of this method are: high consumption of alkaline reagent, the need for an additional operation - acid leaching - to increase the TiO 2 content in the final product, the difficulty of utilizing a large volume of spent alkaline solutions due to the high SiO 2 content: when using CaO to precipitate SiO 2 , the pulp turns into a thick mass, is difficult to mix and is not filtered. As in the previous method, the resulting material is a semi-finished product and requires further processing to obtain pigment.
Известен способ переработки лейкоксенового концентрата, включающий его обжиг с железосодержащей добавкой, в качестве которой используют отход производства глинозема в виде красного шлама при соотношении кварц-лейкоксенового концентрата к массе красного шлама 1:1,1-1,2 с последующим охлаждением и выщелачиванием серной кислотой при температуре 160-170°С. Обжиг ведут при температуре 1350-1550°С, а серную кислоту берут с концентрацией 55-80% в соотношении 1:1-20 (Патент РФ №2759100, МПК C22B 34/12, опубл. 10.04.1995). К основному недостатку способа можно отнести высокие затраты на подготовку сырья и его транспортировку к месту переработки.A method for processing leucoxene concentrate is known, including its roasting with an iron-containing additive, which is a waste product of alumina production in the form of red mud at a ratio of quartz-leucoxene concentrate to the mass of red mud of 1:1.1-1.2, followed by cooling and leaching with sulfuric acid at a temperature of 160-170 ° C. Roasting is carried out at a temperature of 1350-1550 ° C, and sulfuric acid is taken with a concentration of 55-80% in a ratio of 1:1-20 (Patent of the Russian Federation No. 2759100, IPC C22B 34/12, published on 10.04.1995). The main disadvantage of the method is the high costs of preparing the raw materials and transporting them to the processing site.
Известен способ комплексной переработки лейкоксенового концентрата, включающий обжиг с углеродистым восстановителем, измельчение полученного спека и выщелачивание его минеральной кислотой, отличающийся тем, что лейкоксеновый концентрат смешивают с углеродистым восстановителем в количестве, обеспечивающем получение карбидов металлов, и нагревают при 1600-2000°С, а измельченный карбидный спек обрабатывают водным раствором азотной кислоты плотностью не менее 1,05 г/см3 при температуре 35-75°С с отделением карбида кремния, затем последовательно осаждают из раствора гидроксиды металлов (патент РФ №2090509, МПК C01G 23/047 (1995.01), C01B 31/30 (1995.01), опубл. 20.09.1997).A method is known for the complex processing of leucoxene concentrate, including roasting with a carbonaceous reducing agent, grinding the resulting cake and leaching it with a mineral acid, characterized in that the leucoxene concentrate is mixed with a carbonaceous reducing agent in an amount ensuring the production of metal carbides and heated at 1600-2000°C, and the ground carbide cake is treated with an aqueous solution of nitric acid with a density of at least 1.05 g/ cm3 at a temperature of 35-75°C with the separation of silicon carbide, then metal hydroxides are sequentially precipitated from the solution (RU Patent No. 2090509, IPC C01G 23/047 (1995.01), C01B 31/30 (1995.01), published 09.20.1997).
Способ обладает следующими недостатками. Обработка спека азотной кислотой плотностью близкой к 1,05 г/см3 при температуре около 35-40°С сопровождается низкой скоростью растворения карбида титана (время выдержки более 20 часов). Использование концентрированной азотной кислоты плотностью 1,31 г/см3 снижает время обработки при 65-75°С до 4 часов. Однако, при смешении спека с кислотой возможен неконтролируемый нагрев смеси до температур выше 85°С из-за экзотермической реакции растворения, что снижает извлечение титана в раствор из-за перехода образующегося гидрата титана в твердый осадок. Для ведения процесса при температуре 65-75°С необходимо дополнительное оборудование. При взаимодействии карбида титана с азотной кислотой образуется большое количество ультрадисперсного сажистого углерода ухудшающего процесс фильтрации.The method has the following disadvantages. Processing of the sinter with nitric acid of density close to 1.05 g/ cm3 at temperature of about 35-40°C is accompanied by low rate of dissolution of titanium carbide (holding time more than 20 hours). Use of concentrated nitric acid of density 1.31 g/ cm3 reduces the processing time at 65-75°C to 4 hours. However, when mixing the sinter with acid, uncontrolled heating of the mixture to temperatures above 85°C is possible due to exothermic dissolution reaction, which reduces titanium extraction into solution due to transition of formed titanium hydrate into solid sediment. Additional equipment is required to carry out the process at temperature of 65-75°C. When titanium carbide interacts with nitric acid, a large amount of ultrafine soot carbon is formed, which worsens the filtration process.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ переработки лейкоксенового концентрата, включающий обжиг в присутствии углеродистого восстановителя с получением аносовитового концентрата, измельчение его, смешение с концентрированной серной кислотой, разложение и выщелачивание.The closest in technical essence to the invention is a method for processing leucoxene concentrate, including roasting in the presence of a carbonaceous reducing agent to obtain an anosovite concentrate, grinding it, mixing it with concentrated sulfuric acid, decomposition and leaching.
Восстановительный обжиг ведут при температурах 1200-1350°С в течение 20-150 минут, обожженный концентрат измельчают до крупности 75 мкм и смешивают с концентрированной серной кислотой, смесь нагревают до 180-200°С и выдерживают в течение 1,5-2,0 часов с последующим охлаждением и выщелачиванием водой.The restorative roasting is carried out at temperatures of 1200-1350°C for 20-150 minutes, the roasted concentrate is ground to a size of 75 microns and mixed with concentrated sulfuric acid, the mixture is heated to 180-200°C and held for 1.5-2.0 hours, followed by cooling and leaching with water.
В процессе разложения в аносовит переходит более 85% рутила, содержащегося в лейкоксеновом концентрате. Степень извлечения оксида титана в раствор может достигать 98% (патент РФ №2001138, МПК С22В 34/12, опубл. 03.07.1991).During the decomposition process, more than 85% of rutile contained in the leucoxene concentrate passes into anosovite. The degree of titanium oxide extraction into the solution can reach 98% (RU Patent No. 2001138, IPC C22B 34/12, published 03.07.1991).
Способ имеет следующие недостатки. Крупность шихты предполагает необходимость использования для ее восстановления вращающихся печей, для которых характерна большая длительность обжига. Для нагрева шихты до температуры обжига требуется дополнительное время. Процесс сопровождается потерями материала (до 20%) из-за пылевыноса. Другие агрегаты (шахтные печи, печи с вращающимся подом и т.п.) не пригодны для обжига без предварительного окускования и упрочнения шихты. Углеродистый восстановитель, непрореагировавший с рутилом лейкоксенового концентрата в процессе восстановительного обжига, остается в обожженном аносовитовом концентрате, что отрицательно влияет на его дальнейшую переработку. Отходящие газы из печи обжига, используемые при охлаждении, имеют избыточную (более 300-400°C) температуру и содержат СО2 и пары Н2О, что может привести к вторичному окислению аносовита в рутил. В процессе обжига часть SiO2 связывается с примесными компонентами концентрата (оксидами железа, алюминия, кальция, магния, марганца, натрия) в силикаты сложного состава, которые с кристобалитом образуют твердый раствор в виде стекла и распределяются по границам между зернами рутила и свободного кристобалита. Это приводит к образованию спека, что может затруднить выгрузку обожженного продукта. Получаемый аносовитовый концентрат после охлаждения и измельчения в воде перед смешиванием с концентрированной серной кислотой необходимо высушить для исключения ее разбавления, что увеличивает энергетические затраты.The method has the following disadvantages. The size of the batch requires the use of rotary kilns for its reduction, which are characterized by a long firing time. Additional time is required to heat the batch to the firing temperature. The process is accompanied by material losses (up to 20%) due to dust removal. Other units (shaft kilns, rotary hearth kilns, etc.) are not suitable for firing without preliminary agglomeration and strengthening of the batch. The carbonaceous reducing agent that has not reacted with the rutile of the leucoxene concentrate during the reduction firing remains in the fired anosovite concentrate, which negatively affects its further processing. The exhaust gases from the firing kiln used for cooling have an excess (more than 300-400°C) temperature and contain CO 2 and H 2 O vapors, which can lead to secondary oxidation of anosovite into rutile. During the roasting process, part of the SiO2 binds with impurity components of the concentrate (oxides of iron, aluminum, calcium, magnesium, manganese, sodium) into silicates of complex composition, which form a solid solution in the form of glass with cristobalite and are distributed along the boundaries between the grains of rutile and free cristobalite. This leads to the formation of a sinter, which can complicate the unloading of the roasted product. The resulting anosovite concentrate, after cooling and grinding in water, must be dried before mixing with concentrated sulfuric acid to prevent its dilution, which increases energy costs.
Технический результат заявленного изобретения может быть реализован по экономически эффективной технологии переработки нефтетитановых руд Ярегского месторождения, в основу которой положена термоактивация титансодержащего концентрата, позволяющая уменьшить продолжительность процесса, исключить спекание концентрата при обжиге и его вторичное окисление при охлаждении, снизить теплоэнергетические затраты на процесс при сохранении высоких показателей по восстановлению.The technical result of the claimed invention can be implemented using a cost-effective technology for processing oil-titanium ores from the Yaregskoye deposit, which is based on thermal activation of titanium-containing concentrate, which makes it possible to reduce the duration of the process, eliminate sintering of the concentrate during roasting and its secondary oxidation during cooling, and reduce heat and energy costs for the process while maintaining high recovery rates.
Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе переработки лейкоксенового флотоконцентрата, включающем обжиг лейкоксенового концентрата в присутствии углеродистого восстановителя с получением аносовитового концентрата, его измельчение, смешивание с концентрированной серной кислотой и выщелачивание, согласно изобретению обжигу подвергают лейкоксеновый концентрат с углеродистым восстановителем, предварительно прессованный в брикеты крупностью не более 20 мм, содержащие измельченные до крупности менее 0,063 мм лейкоксеновый концентрат и углеродистый восстановитель в количестве, необходимом для восстановления рутила в аносовит, а железа в металлическую фазу, при температуре 1330-1350°С в течение 20-25 минут, полученные восстановленные брикеты охлаждают до 220-270°С в инертной атмосфере и подвергают грохочению с отделением остаточного углеродистого восстановителя, который повторно используют для шихтовки с исходным концентратом или засыпки брикетов, от аносовитового концентрата.The specified technical result is achieved by the fact that in the known method for processing leucoxene flotation concentrate, including roasting leucoxene concentrate in the presence of a carbonaceous reducing agent to obtain an anosovite concentrate, grinding it, mixing with concentrated sulfuric acid and leaching, according to the invention, leucoxene concentrate with a carbonaceous reducing agent, pre-pressed into briquettes no larger than 20 mm in size, containing leucoxene concentrate and a carbonaceous reducing agent ground to a size of less than 0.063 mm in an amount necessary for reducing rutile to anosovite and iron to a metallic phase, is subjected to roasting at a temperature of 1330-1350 ° C for 20-25 minutes, the resulting reduced briquettes are cooled to 220-270 ° C in an inert atmosphere and subjected to screening with separation of residual carbonaceous reducing agent, which is reused for blending with the original concentrate or filling briquettes from anosovite concentrate.
При этом перед обжигом брикеты предварительно сушат при температуре 250°С в течение 10-12 мин. Кроме того, обжигу подвергают монослой брикетов, которые перед обжигом сверху засыпают слоем углеродистого восстановителя высотой 10-15 мм.In this case, before firing, the briquettes are pre-dried at a temperature of 250°C for 10-12 minutes. In addition, a monolayer of briquettes is fired, which are covered with a 10-15 mm layer of carbonaceous reducing agent before firing.
Преобладающая масса зерен лейкоксена снаружи покрыта рубашками или оторочками из тонкозернистого хлорит-кварцевого агрегата. Измельчение концентрата до крупности менее 0,063 мм позволяет их «раскрыть», а измельчение одновременно с концентратом углеродистого восстановителя и последующее брикетирование шихты увеличивает контакт между рутилом и углеродистым восстановителем, улучшает эффективность протекания твердофазной реакции взаимодействия TiO2 и С и, как следствие, повышает скорость процесса восстановления.The predominant mass of leucoxene grains is covered on the outside with shirts or rims of fine-grained chlorite-quartz aggregate. Grinding the concentrate to a size of less than 0.063 mm allows them to be "revealed", and grinding simultaneously with the concentrate of the carbonaceous reducing agent and subsequent briquetting of the batch increases the contact between rutile and the carbonaceous reducing agent, improves the efficiency of the solid-phase reaction of interaction of TiO 2 and C and, as a result, increases the speed of the reduction process.
Крупность брикетов более 20 мм значительно увеличивает продолжительность сушки, которую можно сократить, подняв температуру выше 250°С, но это приведет к растрескиванию брикетов и резкому снижению их прочности.Briquettes larger than 20 mm significantly increase the drying time, which can be reduced by raising the temperature above 250°C, but this will lead to cracking of the briquettes and a sharp decrease in their strength.
При обжиге брикетов в продуктах сгорания природного газа при коэффициенте расхода воздуха 0,9-1,0, дающем максимальный тепловой эффект, слой засыпки из твердого восстановителя высотой менее 10 мм оставляет возможность вторичного окисления концентрата, а при высоте слоя более 15 мм увеличивается продолжительность процесса.When firing briquettes in natural gas combustion products with an air flow rate of 0.9-1.0, which provides the maximum thermal effect, a backfill layer of solid reducing agent less than 10 mm high leaves the possibility of secondary oxidation of the concentrate, and with a layer height of more than 15 mm, the duration of the process increases.
Обжиг при температуре менее 1330°С требует большей продолжительности процесса, а ее повышение выше 1350°С - увеличения затрат тепла.Firing at a temperature below 1330°C requires a longer process duration, and increasing it above 1350°C requires an increase in heat costs.
Выгрузка брикетов, охлажденных до температуры менее 220°С, после грохочения и измельчения до крупности менее 75 мкм снижает температуру обожженного аносовитового концентрата и требует дополнительного нагрева смеси аносовитого концентрата с серной кислотой. При температурах выше 270°С возможно вторичное окисление аносовита и потери титана с твердым остатком после кислотного выщелачивания.Unloading briquettes cooled to a temperature below 220°C after screening and grinding to a size of less than 75 µm reduces the temperature of the roasted anosovite concentrate and requires additional heating of the anosovite concentrate mixture with sulfuric acid. At temperatures above 270°C, secondary oxidation of anosovite and titanium losses with the solid residue after acid leaching are possible.
Способ осуществлен в лабораторных условиях.The method was implemented in laboratory conditions.
Предварительно готовили смесь из лейкоксенового концентрата (химический состав представлен в таблице 1) (100 г) и кокса (3,5 г) крупностью менее 0,063 мм, бентонита (0,5%) и воды (10%). (Количество кокса определяли следующим образом. В 100 г концентрата 54,26 г рутила (TiO2). Для его перевода в аносовит (Ti3O5) требуется 54,26/20=2,7 г углерода. Для восстановления 2,31 г FeO в Fe расходуется 0,4 г углерода. В коксе содержится 88% С. Расход кокса - (2,7+0,4)/0,88=3,5 г на 100 г концентрата). Из смеси прессовали брикеты в виде равносторонних цилиндров (d равно h) размером 10 - 30 мм с усилием 300 кГ/см2.A mixture of leucoxene concentrate (the chemical composition is presented in Table 1) (100 g) and coke (3.5 g) with a particle size of less than 0.063 mm, bentonite (0.5%) and water (10%) was prepared in advance. (The amount of coke was determined as follows. 100 g of concentrate contains 54.26 g of rutile (TiO 2 ). To convert it to anosovite (Ti 3 O 5 ), 54.26/20 = 2.7 g of carbon is required. To reduce 2.31 g of FeO to Fe, 0.4 g of carbon is consumed. Coke contains 88% C. Coke consumption is (2.7 + 0.4) / 0.88 = 3.5 g per 100 g of concentrate). The mixture was pressed into briquettes in the form of equilateral cylinders (d equals h) measuring 10–30 mm with a force of 300 kg/ cm2 .
Таблица 1. Химический состав пробы лейкоксенового концентратаTable 1. Chemical composition of the leucoxene concentrate sample
Процесс сушки брикетов изучали термогравиметрическим методом.The drying process of briquettes was studied using the thermogravimetric method.
В кварцевый реактор, установленный в печи сопротивления, загружали дробленый огнеупор крупностью 5-10 мм слоем 20 см. В верхнюю часть реактора помещали корзинку с брикетами, сопряженную с весами. Печь нагревали до заданной температуры в интервале 150-300°C с шагом в 50°C. Через слой огнеупора подавали воздух со скоростью фильтрации 0,1 м/с. Фиксировали температуру нагретого воздуха у корзинки и убыль веса брикетов (рис. 1).Crushed refractory of 5-10 mm size was loaded into a quartz reactor installed in a resistance furnace in a 20 cm layer. A basket with briquettes coupled with scales was placed in the upper part of the reactor. The furnace was heated to a specified temperature in the range of 150-300°C with a step of 50°C. Air was supplied through the refractory layer at a filtration rate of 0.1 m/s. The temperature of the heated air near the basket and the loss in weight of the briquettes were recorded (Fig. 1).
Анализ полученных данных свидетельствовал о том, что в исследуемом интервале температур процесс сушки протекает по трехстадийному механизму: сначала влажное тело медленно прогревается с переходом влаги в пар, далее наступает период постоянной скорости сушки с перемещением влаги к поверхности материала и в завершении скорость сушки замедляется - пар с поверхности удаляется в окружающую среду.Analysis of the obtained data showed that in the studied temperature range the drying process proceeds according to a three-stage mechanism: first the wet body slowly warms up with the transition of moisture into steam, then a period of constant drying rate begins with the movement of moisture to the surface of the material and finally the drying rate slows down - steam from the surface is removed into the environment.
При сушке брикетов крупностью 20 мм с увеличением температуры от 150 до 300°С продолжительность сушки сокращается с 23 до 6 мин. В брикетах, высушенных при температуре 300°С, наблюдается появление трещин, уменьшающих их прочность.When drying 20 mm briquettes with an increase in temperature from 150 to 300°C, the drying time is reduced from 23 to 6 minutes. In briquettes dried at a temperature of 300°C, cracks appear, reducing their strength.
С увеличением размера брикетов с 10 до 30 мм, высушенных при температуре 250°С, продолжительность сушки возрастает с 6 до 30 мин. Оптимальный размер брикетов - менее 20 мм, оптимальная температура сушки - 250°С, продолжительность сушки - 10-12 мин.With an increase in the size of briquettes from 10 to 30 mm, dried at a temperature of 250°C, the drying time increases from 6 to 30 min. The optimal size of briquettes is less than 20 mm, the optimal drying temperature is 250°C, the drying time is 10-12 min.
Высушенные при 250°С брикеты (крупность частиц шихты менее 0,063 мм, размер брикета 20 мм) загружали в корзинку, подвешивали к весам, устанавливали в кварцевый реактор и помещали в нагретую до заданной температуры печь сопротивления. Фиксировали убыль веса и продолжительность процесса. Обжиг проводили в нейтральной атмосфере.The briquettes dried at 250°C (particle size of the batch less than 0.063 mm, briquette size 20 mm) were loaded into a basket, suspended from scales, installed in a quartz reactor and placed in a resistance furnace heated to a given temperature. The weight loss and duration of the process were recorded. Firing was carried out in a neutral atmosphere.
В процессе восстановления убыль веса брикетов составила около 7,9%, что соответствует практически полному переходу рутила лейкоксена в аносовит при незначительном образовании смеси оксидов TinO2n-1 - фаз Магнели. При повышении температуры изотермической выдержки с 1250°С до 1350°С потеря веса в 7,9% происходит 5 раз быстрее - продолжительность обжига сокращается со 100 до 20 мин (рис. 2, табл. 2).During the reduction process, the weight loss of the briquettes was about 7.9%, which corresponds to the almost complete transition of rutile leucoxene to anosovite with an insignificant formation of a mixture of Ti n O 2n-1 oxides - Magneli phases. When the isothermal holding temperature is increased from 1250°C to 1350°C, the weight loss of 7.9% occurs 5 times faster - the firing time is reduced from 100 to 20 min (Fig. 2, Table 2).
Таблица 2. Влияние температуры на продолжительность обжига брикетовTable 2. Effect of temperature on the duration of briquettes firing
Для определения влияния размера частиц шихты (лейкоксенового концентрата и углеродистого восстановителя) на продолжительность обжига брикетов подготовили пробы исходного концентрата крупностью (-0,5 мм), (- 0,3 мм) и (- 0,1 мм). Навески проб (100 г) смешивали с коксом той же крупности (3,5 г), бентонитом (0,5%) и водой (10%). Из смеси готовили брикеты размером 20 мм и после сушки обжигали при температуре 1350°С. Обнаружено, что с уменьшением крупности частиц шихты с 0,5мм до 0,063 мм, продолжительность обжига сокращается с 35 до 20 мин (табл. 3).To determine the influence of the particle size of the charge (leucoxene concentrate and carbonaceous reducing agent) Samples of the initial concentrate with a size of (-0.5 mm), (-0.3 mm) and (-0.1 mm) were prepared for the duration of briquettes firing. Sample weights (100 g) were mixed with coke of the same size (3.5 g), bentonite (0.5%) and water (10%). Briquettes of 20 mm in size were prepared from the mixture and, after drying, fired at a temperature of 1350°C. It was found that with a decrease in the particle size of the batch from 0.5 mm to 0.063 mm, the firing time was reduced from 35 to 20 min (Table 3).
Таблица 3. Влияние крупности частиц шихты на продолжительность обжига брикетовTable 3. Effect of batch particle size on the duration of briquettes firing
Оптимальный размер частиц шихты - менее 0,063 мм, температура обжига - 1330-1350°С, продолжительность обжига - 20-25 мин.The optimal particle size of the batch is less than 0.063 mm, the firing temperature is 1330-1350°C, the firing duration is 20-25 min.
Влияние засыпки слоя углеродистого восстановителя на процесс восстановления оксида титана при обжиге оценивали следующим образом.The effect of filling a layer of carbonaceous reducing agent on the process of titanium oxide reduction during firing was assessed as follows.
В тигель помещали высушенные брикеты размером 20 мм из шихты крупностью менее 0,063 мм. Сверху насыпали коксик крупностью менее 3 мм. Тигель с брикетами загружали в печь сопротивления, нагретую до температуры 1350°С, обжигали в течение 20 мин в атмосфере 65 N2+35 CO2 (об. %), моделирующей состав продуктов сгорания природного газа. При высоте слоя коксика 7 мм наблюдали появление на поверхности брикетов налета из фаз Магнели и вюстита - продуктов вторичного окисления аносовита и железа, соответственно. При высоте засыпки 10-15 мм титан полностью представлен аносовитом, а железо - металлом. При слое 20 мм в центре брикета присутствует небольшое количество фаз Магнели, что указывает на то, что реакция образования аносовита не завершена.Dried 20 mm briquettes from a batch smaller than 0.063 mm in size were placed in a crucible. Coke smaller than 3 mm in size was poured on top. The crucible with briquettes was loaded into a resistance furnace heated to 1350°C and fired for 20 min in an atmosphere of 65 N2 +35 CO2 (vol.%) simulating the composition of natural gas combustion products. At a coke layer height of 7 mm, a coating of Magneli and wustite phases, products of secondary oxidation of anosovite and iron, respectively, was observed on the surface of the briquettes. At a filling height of 10-15 mm, titanium was completely represented by anosovite, and iron by metal. At a layer height of 20 mm, a small amount of Magneli phases was present in the center of the briquette, indicating that the anosovite formation reaction was not complete.
Технологию проверили в лабораторных условиях.The technology was tested in laboratory conditions.
Лейкоксеновый концентрат, состав которого представлен в таблице 1 (100 г), смешали с коксом (3,5 г). Смесь измельчили до крупности частиц менее 0,063 мм. Добавили бентонит (0,5%) и воду (10%) от массы шихты. Из смеси прессовали брикеты размером 20 мм с усилием 300 кГ/см2. Полученные брикеты сушили при температуре 250°С в течение 12 мин в графитовом тигле. Высушенные брикеты засыпали коксом крупностью менее 3 мм слоем высотой 12 мм. Тигель с брикетами загружали в печь сопротивления, нагретую до температуры 1350°С и обжигали в течение 20 мин. Тигель охлаждали в нейтральной атмосфере до 250°С. Брикеты отделяли от кокса грохочением, измельчали до крупности частиц обожженного концентрата менее 0,075 мм в шаровой мельнице. Аносовитовый концентрат, охлажденный до температуры 210°С, смешивали с концентрированной серной кислотой, нагретой до 200°C, и выдерживали при этой температуре в течение 1,5-2,0 часов, затем охлаждали и выщелачивали водой. Степень разложения аносовитового концентрата составила 88,2-94,8%, что сопоставимо с результатами, полученными в прототипе.The leucoxene concentrate, the composition of which is presented in Table 1 (100 g), was mixed with coke (3.5 g). The mixture was ground to a particle size of less than 0.063 mm. Bentonite (0.5%) and water (10%) of the batch weight were added. The mixture was pressed into 20 mm briquettes with a force of 300 kg/cm 2 . The resulting briquettes were dried at a temperature of 250 ° C for 12 min in a graphite crucible. The dried briquettes were covered with coke of a size of less than 3 mm in a layer 12 mm high. The crucible with briquettes was loaded into a resistance furnace heated to a temperature of 1350 ° C and fired for 20 min. The crucible was cooled in a neutral atmosphere to 250 ° C. The briquettes were separated from the coke by screening, crushed to a particle size of the roasted concentrate of less than 0.075 mm in a ball mill. The anosovite concentrate, cooled to a temperature of 210 °C, was mixed with concentrated sulfuric acid heated to 200 °C and held at this temperature for 1.5-2.0 hours, then cooled and leached with water. The degree of decomposition of the anosovite concentrate was 88.2-94.8%, which is comparable with the results obtained in the prototype.
Технология получения пигментного диоксида титана из лейкоксенового флотоконцентрата, основанная на заявляемом изобретении, актуальна и вполне реализуема, так как позволяет расширить сырьевую базу производства востребованной титановой продукции, которая на сегодняшний день ограничена переработкой железо-титановых (ильменитовых) концентратов, осложненной операциями удаления железа и утилизацией отходов.The technology for obtaining pigment titanium dioxide from leucoxene flotation concentrate, based on the claimed invention, is relevant and quite feasible, as it allows expanding the raw material base for the production of in-demand titanium products, which today is limited to the processing of iron-titanium (ilmenite) concentrates, complicated by iron removal operations and waste disposal.
Claims (3)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2843353C1 true RU2843353C1 (en) | 2025-07-14 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2001138C1 (en) * | 1991-07-03 | 1993-10-15 | Институт металлургии Уральского отделени РАН | Leucoxene concentrate reprocessing method |
| RU2075529C1 (en) * | 1993-11-18 | 1997-03-20 | Коми научный центр Уральского отделения РАН | Method of enrichment of leucoxene concentrate |
| DE602006020756D1 (en) * | 2005-10-18 | 2011-04-28 | Millenium Inorganic Chemicals Inc | TITANIUM IRON ORE-PROCESSING |
| RU2728088C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-07-28 | Акционерное общество «СИТТЕК» (АО «СИТТЕК») | Method of producing leucoxene concentrate for use as titanium-containing material |
| WO2022006664A1 (en) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | Fancamp Exploration Ltd. | Processing of titaniferous ores and minerals |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2001138C1 (en) * | 1991-07-03 | 1993-10-15 | Институт металлургии Уральского отделени РАН | Leucoxene concentrate reprocessing method |
| RU2075529C1 (en) * | 1993-11-18 | 1997-03-20 | Коми научный центр Уральского отделения РАН | Method of enrichment of leucoxene concentrate |
| DE602006020756D1 (en) * | 2005-10-18 | 2011-04-28 | Millenium Inorganic Chemicals Inc | TITANIUM IRON ORE-PROCESSING |
| RU2728088C1 (en) * | 2019-12-27 | 2020-07-28 | Акционерное общество «СИТТЕК» (АО «СИТТЕК») | Method of producing leucoxene concentrate for use as titanium-containing material |
| WO2022006664A1 (en) * | 2020-07-10 | 2022-01-13 | Fancamp Exploration Ltd. | Processing of titaniferous ores and minerals |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2102510C1 (en) | Method of raising titanium dioxide content in titanium-containing ore or concentrate | |
| CN105695738A (en) | Deironing method for vanadium-bearing stone coal lixivium | |
| WO2011026434A1 (en) | Titaniumrich hydrochloric acid leaching residue,use thereof and preparation method of titanium dioxide | |
| JP5393153B2 (en) | Process for concentration of anatase mechanical concentrate to obtain synthetic rutile with low content of rare earth and radioactive elements | |
| KR900000446B1 (en) | Process for preparing an iron oxide | |
| JPS589815A (en) | Manufacture of high purity alumina | |
| JPH08500393A (en) | Titanium iron material quality improvement | |
| RU2843353C1 (en) | Method of processing leucoxene flotation concentrate | |
| WO2023032043A1 (en) | Method for mineralizing co2 gas and recovering valuable metals, co2 mineralizing device, and co2 mineralization and valuable-metal recovery device | |
| Fursman | Utilization of red mud residues from alumina production | |
| RU2382094C1 (en) | Rolling method of silica-titanic concentrates | |
| WO1990001072A1 (en) | Titanium agglomerates | |
| US3105756A (en) | Method of lowering the iron content of chromite ores or concentrates without appreciable lowering of the contained cr2o3 | |
| CN101115853A (en) | Pretreatment of Refractory Titanium Ore | |
| Laxmi et al. | Preliminary investigations on alkali leaching kinetics of red sediment ilmenite slag | |
| JPWO2020191504A5 (en) | ||
| RU2833613C1 (en) | Method of processing aluminium slag from foundry | |
| RU2787546C1 (en) | Method for complex processing of alumina-containing raw materials | |
| RU2843757C1 (en) | Method of processing quartz-leucoxene concentrate (versions) | |
| CN117965898A (en) | Method for recovering valuable metals by cooperatively treating zinc calcine with aluminum ash | |
| EP0475953B1 (en) | Production of acid soluble titania | |
| FI60722B (en) | FOER FARING FOER BEHANDLING AV TITANHALTIGA JAERNMALMER OCH SLIG | |
| JPS58151328A (en) | Method of sampling vanadium from slug containing vanadium and similar article | |
| Elbarbary et al. | Hydrometallurgical Treatment of Abu Ghalaga Ilmenite Ore. | |
| Liu et al. | Beneficiation of Direct Reduction-Melting Titania Slag by Modification-Selective Leaching |