Способ переработки лейкоксеновых концентратов

 

Изобретение относится к способом переработки лейкоксеновых концентратов разделением фаз. Сущность: перед разделением фаз проводят измельчение лейкоксеновых концентратов в дезинтеграторах роторного типа до размерности менее 74 мкм, а разделение фаз измельченного продукта проводят в водном потоке на винтовых шлюзах. 5 табл.

Изобретение относится к переработке низкотитановых лейкоксеновых концентратов физико-химическими методами.

Лейкоксен представляет собой полиминеральный агрегат, состоящий из сростков минералов титана рутила, анатаза, брукита (минеральные формы свободной двуокиси титана, в дальнейшем двуокись титана) и кварца (в дальнейшем двуокись кремния). Содержание кварца в лейкоксене 25-30% Содержание двуокиси титана в лейкоксеновых концентратах 45-50% Размеры зерен, составляющих агрегат минеральных индивидов, 100-5 мкм.

Для производства пигментной двуокиси титана по прогрессивному хлорному способу и для металлургической переработки необходимы концентраты с высоким содержанием двуокиси титана.

Повышение содержания двуокиси титана в лейкоксеновых концентратах традиционно проводится путем кислотного или щелочного растворения двуокиси кремния.

Известен способ, по которому концентрат выщелачивается в автоклаве при повышенном давлении в щелочной среде при 150-180^oC, затем промежуточный концентрат обрабатывается углеродсодержащим горючим субстратом и выщелачивается разбавленной серной кислотой при 60-180^oC при повышенном давлении.

Недостатками известного способа являются большой расход химических реагентов, нейтрализация и утилизация отходов.

Известен также способ, по которому титановый концентрат подвергают обработке в автоклаве в присутствии двуокиси серы при повышенной температуре и затем выщелачивают минеральными кислотами.

Недостатками указанного способа являются большой расход реагентов, использование повышенных температур и давлений, затраты на утилизацию отходов.

Наиболее близким является способ переработки низкотитановых лейкоксеновых концентратов, включающий дробление дезинтеграцию агрегатов в воде ультразвуком и последующее разделение титановой и кремниевой фаз в тяжелых жидкостях.

Недостатком является малая производительность процесса (в лабораторных условиях 1-5 кг/ч). Кроме того, недостатки указанного способа заключаются в сравнительно длительном времени ультразвукового дробления (40-60 мин), необходимости применения тяжелых жидкостей (на 1 т концентрата требуется 3-4 т тяжелой жидкости). Для использования способа в промышленных масштабах необходимо использовать специальное оборудование ультразвуковые генераторы большой мощности.

Задачей изобретения является разработка более производительного способа переработки лейкоксеновых концентратов, который позволил бы получить высокое содержание двуокиси титана.

В этом состоит новый технический результат, находящийся в причинно-следственной связи с существенными признаками.

Существенными признаками изобретения являются измельчение-дезинтеграция лейкоксенового концентрата в дезинтеграторах роторного типа до размерности меньше 74 мкм (200 меш), сепарация разделенных фаз в водном потоке на винтовых шлюзах.

Сущность способа заключается в том, что в начале процесса производят дезинтеграцию микроагрегатов лейкоксена путем измельчения его в ударных дезинтеграторах роторного типа. Производительность промышленных дезинтеграторов составляет 1,0-10,0 т/ч.

Последующая сепарация разделенных фаз ТiO₂ и SiO₂ основана на различии в плотности этих фаз (2,65 г/см³ для кварца и 4,2 г/см³ для рутила) и проводится в водном потоке на винтовых шлюзах.

Результаты электронно-микроскопического изучения продуктов измельчения и гранулометрический состав показывают, что в процессе дезинтеграции в подобных аппаратах лейкоксеновые агрегаты распадаются на мономинеральные индивиды (см. табл.1).

Традиционно материал размерностью меньше 74 мкм (200 меш) относится к шламам и не обогащается обычными методами флотацией, магнитной сепарацией, гравитацией.

Особенностью конструкции винтовых шлюзов является пологий профиль поперечного сечения винтового желоба. Режим движения водного потока на таком желобе приближается к ламинарному, что создает благоприятные условия для эффективного разделения минералов в диапазоне крупности 74 мкм (200 меш) 5 мкм. Производительность винтовых шлюзов промышленного типоразмера составляет 0,3-1 т/ч.

П р и м е р 1. Лейкоксеновый концентрат с содержанием двуокиси титана 51,02% измельчают в дезинтеграторе роторного типа.

Гранулометрический состав полученного продукта показан в табл.1. Из данных таблицы видно, что после однократной дезинтеграции материал размерностью меньше 50 мкм составляет 57% исходной массы пробы, что свидетельствует о хорошей раскрываемости зерен-агрегатов лейкоксена.

Измельченный продукт обогащается на винтовом шлюзе, в результате обогащения получают концентрат с содержанием ТiO₂ 73,01% SiO₂ 26,77% (табл.2).

П р и м е р 2. Лейкоксеновый концентрат измельчают в дезинтеграторе, полученный продукт классифицируется по классу 74 мкм, фракция большей размерности отправляется на доизмельчение, материал размерностью 74 мкм обогащается на винтовом шлюзе.

В полученных концентратах содержится (см.табл.3) ТiO₂ 80,82% SiO₂ 13,44% П р и м е р 3. Лейкоксеновый концентрат подвергают двукратному измельчению в дезинтеграторе. Гранулометрический состав измельченного продукта показан в табл.1. После двукратной дезинтеграции весь материал проходит через сито 50 мкм. В результате обогащения измельченного материала на винтовом шлюзе в концентрате содержится ТiO₂ 73,11% SiO2 23,68% (табл.4).

П р и м е р 4. Лейкоксеновый концентрат подвергают трехкратному измельчению в дезинтеграторах, полученный продукт обогащается на винтовом шлюзе. В полученных концентратах содержится ТiO₂ 64,3% SiO₂ 31,72% (табл.5).

Таким образом наибольшее содержание ТiO₂ 80,82% и минимальное содержание SiO₂ 13,44% достигается при однократной дезинтеграции лейкоксенового концентрата и обогащении на винтовом шлюзе материала, классифицированного по классу 74 мкм. При двукратной и трехкратной дезинтеграции наблюдается излишнее переизмельчение материала и возрастают затраты времени и энергии на измельчение.

Формула изобретения

СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ, включающий разделение фаз, отличающийся тем, что перед разделением фаз проводят измельчение лейкоксеновых концентратов в дизинтеграторах роторного типа до размерности менее 74 мкм, а разделение фаз измельченного продукта проводят в водном потоке на винтовых шлюзах.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2