Способ переработки ильменитовых концентратов

 

Использование: переработка ильменитовых концентратов, для получения рутила псевдоожижением концентрата потоком смеси хлора и восстановительного газа. Сущность; в качестве смеси используют природный газ и хлор в соотношении 1:(8-9), последний дозируют в стехиометрическом количестве к содержанию железа при времени пребывания концентрата в псевдоожиженном слое 15-35 мин и подаче концентрата равномерно с высоты 1-2 м. 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 С 22 В 34/12

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4883576/02 (22) 21,11,90 (46) 15.01,93. Бюл, № 2 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектный институт титана (72) А.Н,Спевак, В.И.Старшенко, Д.М.Хабров, А.А.Манташян, А.В.3aпросян и Б,Н.LlJкурин (56) Патент США ¹ 4389391, кл. С 22 В 1/08, 1987.

Патент CLLIA ¹ 4332615, кл. С 22 В 1/08, 1985, В,А.Чармата "Титан "> М., Металлургия, 1983, с,126, Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к переработке ильменитовых концентратов.

Известен способ обогащения титановых руд (ильменита) двухступенчатым хлорированием совместно с коксом в кипящем слое (патент США ¹ 4389391, кл, С 22 В

1/08, 1/10), Отходящие газы 1-го реактора, состоящие из паров FeClz и FeCla, Clz, Ог, СО2 и N2 поступают в циклоны 1 и 2, причем в 1-м конденсируются FeClz и вновь возвращается в 1-й реактор, а во 2-м конденсируются и оседают FeCI2. Смесь хлоридов железа поступает в верхнюю часть 2-го реактора (над кипящим слоем), в которую подают 02 для их окисления до РегОз. Таким образом, в 1-м реакторе получают частично обогащенный по l i0z ильменит, который при помощи Nz подается в кипящий слой

2-ro реактора. В результате получают рутил с содержанием Fe -1,5%, Продувку кипящего слоя 1-ru и 2-го реакторов осуществляют смесью газов Clz, С02, 02 и N2.

„„533 „„1788055 А1 (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ИЛЬМЕНИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ (57) Использование: переработка ильменитовых концентратов, для получения рутила псевдоожижением концентрата потоком смеси хлора и восстановительного газа.

Сущность; в качестве смеси используют природный газ и хлор в соотношении 1;(8 — 9), последний дозируют в стехиометрическом количестве к содержанию железа при времени пребывания концентрата в псевдоожиженном слое 15 — 35 мин и подаче концентрата равномерно с высоты 1-2 м, 3 табл.

Недостатком данного процесса являются высокое содержание остаточного Fe в рутиле и двухстадийность процесса.

Известен способ обогащения титансодержащей руды в псевдоожиженном слое (патент США ¹ 4332615, кл, С 22 В 1/08, 1/10).

Смесь, содержащую титансодержащую руду и углерод, непрерывно подают в 1-й реактор и псевдоожижают ее хлорирующим агентом из группы хлора: хлор и кислород; хлор и воздух; хлор, кислород и газообразный разбавитель. Хлорирующий агент подают в избытке, Часть слоя непрерывно транспортируют в реактор второй стадии со скоростью, поддерживающей постоянную глубину слоя в первом реакторе. Температура слоя на 2 стадии хлорирования 900 — 1090 С, в слой so втором реакторе непрерывно вводят реакционноспособный газ. Полученный рутил содержит 0,1 — 1,0 железа.

Недостатками известного способа являются высокое содержание остаточного железа в рутиле и двухстадийность процесса.

1788055

10

20

35

55

Наиболее близким техническим решением является способ переработки ильментовых концентратов (В.А.Гармата "Титан".

М„Металлургия, 1983 г., с.126), согласно которому псевдоожижение подаваемого концентрата осуществляют потоком смеси хлора и восстановительного газа (СО или Н ) с получением рутила, Недостатками способа являются высокое содержание остаточного железа в рутиле (не менее 0,1,) и. многостадийность процесса.

Целью изобретения является снижение остаточного содержания железа и упроще ние технологии, Поставленная цель достигается тем, что в способе переработки ильменитовых концентратов, включающем псевдоожижение подаваемого концентрата потоком смеси хлора и восстановительного газа с получением рутила согласно изобретению в качестве смеси используют природный газ и хлор в соотношении 1:(8 — 9), последний дозируют в стехиометрическом количестве к содержанию железа при времени пребывания концентрата в псевдоожиженном слое

15 — 35 мин и подаче концентрата равномерно с высоты 1 — 2 м.

Продувка слоя смесью природного газа и хлора в заявляемом соотношении обеспечивает поддержание температуры процесса

700 — 800 С, полностью исключает хлорирование диоксида титана из концентрата и повышает извлечение железа в газовую фазу с получением в огарке поликристаллического рутила, Хлор подают в стехиометрическом количестве по отношению к содержанию железа в исходном концентрате для получения летучих хлоридов железа, Это повышает степень использования хлора (эксперименты показывают отсутствие свободного хлора в отходящих газах процесса), уменьшает теплоунос из объема аппарата с избыточным хлором и продуктами хлорирования, уменьшает вероятность гибели активных хлорирующих агентов в объеме псевдоожиженного слоя, т.е. повышает степень извлечения железа в виде РеС!з.

Природный газ "подается для создания цепной реакции в объеме аппарата кипящего слоя, В результате этой реакции образуются активные хлорирующие агенты (радикалы). Генерирование активных хлорирующих агентов происходит в объеме кипящего слоя по радикальному механизму гетерогенных реакций. В надслоевом пространстве преобладает гомогенная цепная реакция сильно ингибированная равномерно загружаемым McxopHI IM концентратом, который загружают с такой высоты, чтобы он прошел зону с максимальной стационарной концентрацией активныххлорирующих агентов(активная зона). Таким образом частицы перерабатываемого концентрата проходят через активную зону как минимум дважды: при загрузке и в виде пыли выносимой из слоя, что способствует повышению степени извлечения железа в виде РеС!з из концентрата, т.е. снижению остаточного содержания железа в рутиле в одну стадию.

Экспериментально установлено, что при соотношении природного газа и хлора менее 1 — 8 или более 1 — 9, остаточное содержание железа в рутиле увеличивается (табл. 1).

Результаты экспериментов показывают, что при среднем времени пребывания частиц концентрата в объеме слоя менее

15 мин происходит снижение степени извлечения железа в газовую фазу. Увеличение среднего времени пребывания более

35 мин приводит к снижению степени извлечения железа в газовую фазу и к частичному хлорированию титана, и, как следствие, снижению выхода титана в огарок. Влияние среднего времени пребывания частиц концентрата в объеме слоя на показатели селективного хлорирования представлены в табл. 2, Исследованиями установлено, что загрузка исходного ильменитового концентрата равномерно на поверхность слоя с высоты равной 1 — 2 м позволяет" максимально извлечь железо из концентрата, использовать тепло отходящих газов для предварительного нагрева концентрата и инициировать цепную реакцию твердофазного процесса образования и извлечения хлоридов железа в газовую фазу и получить кондиционную по диоксиду титана пыль, выносимую из кипящего слоя.

При изменении высоты 1 м или более 2 м резко повышается остаточное содержание железа в рутиле (табл. 3).

Способ осуществляется следующим образом.

В реактор посредством забрасывателя подают ильменитовый концентрат и одновременно под подину реактора через смеситель подают природный газ и хлор в соотношении 1:(8 — 9), причем хлор подают в стехиометрическом количестве Ro отношению к содержанию железа в поступающем в реактор ильмените. Массу концентрата постоянно находящегося в слое поддерживают с помощью сливного порога реактора.

Исходный концентрат непрерывно подают забрасывателем с высоты равной 1-2 м от поверхности псевдоожиженного слоя. Скорость загрузки исходного концентрата и

1788055 массу постоянно находящегося в реакторе обогащаемого концентрата поддерживают таким образом, чтобы среднее время пребывания его частиц в слое составило

15 — 35 мин. Полученный в результате селективного хлорирования обогащенный продукт выгружается самотеком из реактора через сливной порог и частично в виде частиц пыли из обогреваемого циклона, последовательно соединенного с реактором.

Обогащенный продукт поступает в бункер готовой продукции, Летучие хлориды железа, полученные в процессе улавливают в сухих конденсаторах.

Полученный продукт анализируют на содержание диоксида титана и железа.

Пример. Способ реализован на лабораторной установке, которая включает кварцевый реактор кипящего слоя, диаметром

30 мм, систему подачи и смешения природного газа и хлора, забрасыватель для загрузки исходного концентрата в реактор; систему улавливания пыли и конденсации хлоридов железа. Удельная производительность установки по концентрату составила

20 т/м сут.

Селективному хлорированию подвергали ильменитовый концентрат, содержащий в пересчете йа оксиды (% по массе): 56,9— диоксида титана; 20,9 — оксида железа (lli);

13,9 — оксида железа (ll), остальное диоксид кремния и оксид алюминия, Концентрат посредством забрасывателя непрерывно подавали в реактор и одновременно с его подачей под подину реактора вводили природный хлор и газ.

После того, как масса загруженного концентрата достигала 30 г устанавливали скорость подачи концентрата — 0,02 г/с.

Процесс проводили при 750 С при расходах природного газа и хлора 7,83 х х10 м /с и 6,65 х 10 м /с соответственно.

Концентрат подавали с высоты 1,5 м от поверхности слоя. Среднее время пребывания частиц концентрата в псевдоожиженном слое составило 25 мин, Расход природного газа и хлора поддерживали при помощи реометров переменного перепада давления, Скорость загрузки концентрата контролировали по убыли массы исходного концентрата в бункере забрасывателя.

Полученный в бункере продукт представляет собой поликристаллический рутил с содержанием железа 0;02%.

Применение заявляемого способа по

5 сравнению с прототипом позволяет; снизить остаточное содержание железа в поликристаллическом рутиле с 0,1 до 0,020,03%, тем самым повысить извлечение железа из концентрата;

10 упростить технологическую схему за счет сокращения количества ступеней селективного хлорирования; переработать ранее не используемые, в связи с отсутствием технологии, ильменито15 вые концентраты с высоким содержанием гематита (40%) и, таким образом, решить сырьевую проблему титано-магниевой подотрасли, Влияние соотношения природный газ:

20;хлор на показатели процесса (среднее время пребывания частиц концентрата в объеме слоя 25 мин при равномерной загрузке концентрата с высоты 1,5 м) показано в табл, 1.

25 Влияние среднего времени пребывания частиц концентрата в объеме слоя на показатели процесса селективного хлорирования (температура 750 С, соотношение газ:

:хлор = 1:8,5; равномерная загрузка концен30 трата с высоты 1,5 м) показано в табл. 2.

Влияние высоты загрузки исхбдного концентрата на показатели nðoöåñcà (температура 750 С соотношение газ: хлор =

=1:8,5; среднее время пребывания в объеме

35 слоя 25 мин) показано в табл. 3.

Формула изобретения

Способ переработки ильменитовых концентратов, включающий псевдоожижение

40 подаваемого концентрата потоком смеси хлора и восстановительного газа с получением рутила, отличающийся тем, что, с целью снижения остаточного содержания железа в рутиле и упрощения технологии, в

45 качестве смеси используют природный газ и хлор в соотношении 1:(8 — 9) при дозировании последнего в стехиометрическом количестве к содержанию железа при времени пребывания концентрата в псевдоожижен50 ном слое 15 — 35 мин и подаче концентрата равномерно с высоты 1 — 2 м.

1788055

Таблица1

Таблица 2

Таблица 3

15

Составитель А, Спивак

Техред М,Моргентал Корректор И. Муска

Редактор

Заказ 51 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101