Способ получения рутила из ильменита


 


Владельцы патента RU 2432410:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к способу получения рутила из ильменита. Способ включает фторирование сырья путем спекания с фторидным агентом. После фторирования продукт измельчают, растворяют в дистиллированной воде и фильтруют. Полученный раствор осаждают аммиаком при рН 8÷9, осадок смешивают с хлоридом аммония и прокаливают при 220-270°С в течение 5 часов. Техническим результатом является получение оксида титана (IV) рутильной формы и оксида железа (III).

 

Изобретение относится к переработке титансодержащего сырья и может быть использовано для получения рутила из ильменита.

Диоксид титана получают разложением ильменитового концентрата серной кислотой. Сырьем является ильменитовый концентрат, основное соединение которого ильменит FеТiO3. Пигментный ТiO2 получают разложением ильменитового концентрата серной кислотой при 180-200°С и переводом Fe и Ti в растворимые соединения [Добровольский И.П. Химия и технология оксидных соединений титана. Свердловск: Уро АН СССР, 1988]. Растворимые соли Fe и Ti разделяют охлаждением до -5°С. Затем гидролизом из раствора выделяют гидротированный диоксид Ti, который прокаливают барабанно-вращающейся печи при 800-1000°С.

К недостаткам способа относятся его высокая себестоимость (для разложения 1 т концентрата необходимо 1,3 т серной кислоты, которую не возвращают в процесс из-за тончайшей взвеси гидроокиси титана), повышенная опасность работы с крепкой кислотой, неэкологичность (при вскрытии концентрата концентрированной серной кислотой наблюдается неуправляемая бурная реакция, сопровождаемая обильным вспениванием, выбросами газа и реакционной массы). Способ многостадийный, незамкнутый.

Крупным недостатком сернокислотного метода являются также высокие требования к чистоте рудного концентрата (содержание TiO2 не ниже 46 мас.) и неизвлекаемость титана из рутила.

Известен способ разделения железа и титана [Патент РФ №2144504, опубликован 20.01.2000], в котором титансодержащие концентраты вскрывают плавиковой кислотой. Осаждают железо аммиачным раствором при рН 4-8. Титан остается в растворе. Добавление в фильтрат после осаждения фторидов железа растворимых сульфидов позволяет повысить степень извлечения железа до 99,95%. Основным недостатком данного способа является примесь железа (не менее 0,05 мас.%) в конечном диоксиде титана, что значительно ухудшает качество титанового пигмента.

Известны также твердофазные способы вскрытия и разделения ильменитового концентрата на железистую и титановую фракции, в том числе способ [Патент РФ №2058408, опубликован 20.04.1996], способ включает в себя фторирование исходного сырья путем спекания с гидродифторидом аммония (NH4HF2) в соотношении 95-117 мас.% от стехиометрического, термообработку профторированной массы с последующим разделением продуктов фторирования путем возгонки, пирогидролиз фтороаммонийного комплекса титана с получением диоксида титана. Оставшийся после возгонки титана шлам гидролизуют при 800-840°С с получением «легированного» оксида железа. Недостатком способа является низкая степень выделения титана из исходного сырья. Невозможно использовать для получения пигментных марок.

Известен способ [Патент РФ №2365647, опубликован 27.08.2009] (способ прототип) включающий фторирование исходного сырья гидродифторидом аммония (NH4HF2) для вскрытия титансодержащего сырья с последующей возгонкой титана, осаждение гидратированного диоксида титана из раствора, содержащего тетрафторид титана и фторид аммония. Под действием перегретого водяного пара остаток переводится в железооксидный пигмент. Недостаток способа при осаждении водных растворов (NH4)2TiF6 сложно получить TiO2 рутильной формы, использующийся для изготовления пигментов.

Задачей изобретения является разделение ильменитового концентрата на оксид железа (III) и оксид титана (IV) рутильной формы.

Решение задачи осуществляется следующим образом. Ильменитовый концентрат фторируют с использованием фторидов аммония для его вскрытия. Измельченный фторированный продукт растворяют в дистиллированной воде, отделяют фильтрацией нерастворимые примеси. Совместно осаждают аммиачной водой при рН 8-9 гидратированный диоксид титана и гидроксид железа из раствора. Полученный фильтрат, содержащий FeOOH, Ti(OH)4, TiO(OH)2, смешивают с хлоридом аммония, после этого производят прокаливание при температуре 220-270°С в течение 5 часов.

Ильменитовый концентрат фторируют в расплаве фторида аммония (взятом в избытке), при этом протекает реакция:

FеТiO3+11NH4F=(NН4)2ТiF6+(NН4)3FеF5+6NН3↑+3H2O↑

вплоть до 200°С газовую фазу направляют на регенерацию аммиачной воды. В случае гидродифторида аммония протекает реакция:

FеТiO3+6NH4HF2=(NH4)3TiF7+(NН4)3FеF5+3H2O↑

При хлорировании осажденной смеси протекают следующие реакции:

2O3+10NH4Cl=2(NH4)2FeCl5+6NН3+3Н2O

FeO+5NH4Cl=(NH4)3FeCl+2NН32O

Пример 1: Берем навеску ильменитового концентрата массой 25 г, прибавляем к ней фторид аммония, взятый в избытке, перемешиваем. Фторирование сырья протекает путем спекания со фторирующим агентом при 170-200°С и выдерживается до полного отдымления, получается около 50 г фторированного продукта, содержащего (NH4)2TiF6, (NH4)3FeF5, NH4F. Далее измельчаем и растворяем в дистиллированной воде и фильтруем. Осадок представляет собой нерастворимые фториды примесных элементов. Раствор осаждаем аммиачной водой при рН 8÷9. Полученный осадок смешиваем с NH4Cl и прокаливаем при 220-270°С в течение 5 часов. Спек растворяем в дистиллированной воде, тем самым выщелачиваем хлориды и хлораммиакаты железа. Суспензию фильтруем, получаем раствор хлоридов железа, хлорида аммония и осадок гидратированного ТiO2, который прокаливаем при 700°С. Фильтрат осаждаем аммиачной водой при рН 5÷6, тем самым получаем FeOOH, который прокаливаем при 500°С. В результате получается 12 г TiO2 pyтильной формы (загрязненного Fе2О3 около 0,05%) и 2 г оксида железа.

Пример 2: Отличается от примера 1 тем, что вместо NH4F используем NH4HF2.

Пример 3: Вместо растворения в дистиллированной воде, после смешения с NH4Cl, увеличиваем температуру до 330-380°С и возгоняем хлориды, хлораммиакаты железа и избыточный хлорид аммония, которые улавливаем, растворяем в дистиллированной воде, осаждаем аммиачной водой при рН 5÷6, тем самым получаем FeOOH, который прокаливаем при 500°С.

Способ получения рутила из ильменита, включающий фторирование сырья путем спекания с фторидным агентом, отличающийся тем, что после фторирования продукт измельчают, растворяют в дистиллированной воде и фильтруют, полученный раствор осаждают аммиаком при рН 8÷9, полученный осадок смешивают с хлоридом аммония и прокаливают при 220-270°С в течение 5 ч.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к производству газопоглотителей из порошка титана для электровакуумных и других приборов и может применяться в качестве газопоглотителя различных газов при пониженном давлении в рентгеновских трубках, в ускорителях элементарных частиц.
Изобретение относится к способу получения высокочистого титана для распыляемых мишеней. .

Изобретение относится к устройству для получения губчатого титана. .

Изобретение относится к переработке титаномагнетитового концентрата, содержащего ванадий, и может быть использовано для получения титановых продуктов, чистого оксида железа и железованадиевого концентрата, пригодного для легирования чугунов, сталей и сплавов.

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройствам для получения губчатого титана. .
Изобретение относится к способу переработки кварц-лейкоксеновых концентратов, содержащих высокие концентрации рутил-кварцевого агрегата, и может быть использовано для получения искусственного рутила.

Изобретение относится к способу переработки железотитанового концентрата. .

Изобретение относится к области специальной электрометаллургии и может быть использовано при изготовлении расходуемого электрода для выплавки слитков высокореакционных металлов и сплавов, например титановых, в вакуумной дуговой электропечи.

Изобретение относится к способу переработки кремнисто-титановых концентратов. .

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к устройству для получения губчатого титана магниетермическим восстановлением тетрахлорида титана. .
Изобретение относится к способу переработки цинкового концентрата, содержащего оксиды кремния, железа, меди. .
Изобретение относится к способу извлечения теллура из отходов производства теллурида цинка или теллурида кадмия. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к извлечению никеля и кобальта. .

Изобретение относится к области химической технологии неорганических веществ и может быть использовано в тех случаях, когда необходимо удалить основную балластную примесь - оксид железа (III).

Изобретение относится к металлургии цветных металлов, в частности к аффинажу платиновых металлов. .
Изобретение относится к фторидной технологии переработки железосодержащих титановых руд и может быть использовано для получения диоксида титана высокой степени чистоты.

Изобретение относится к области металлургии благородных металлов, в частности к аффинажу золота и серебра. .

Изобретение относится к способу выщелачивания меди и/или никеля из источников, содержащих медь и/или никель. .

Изобретение относится к способам извлечения металлов из руд и может быть использовано в цветной металлургии. .
Изобретение относится к способу разделения сульфидов платины и рения
Наверх