Способ получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана


 


Владельцы патента RU 2571909:

ПУБЛИЧНОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "КОРПОРАЦИЯ ВСМПО-АВИСМА" (RU)

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана, проводят выщелачивание хлоридных возгонов с получением пульпы. Отделяют осадок, промывают его, полученный концентрат прокаливают. Твердые хлоридные возгоны выщелачивают водным раствором сульфата натрия при соотношении Т:Ж, равном 1:(3-5). Пульпу перемешивают, отделяют осадок и после промывки водой загружают в содовый раствор при соотношении Т:Ж, равном 1:(7-10). Затем перемешивают, отделяют осадок, промывают водой и прокаливают. Изобретение позволяет получить редкометаллический концентрат с пониженным содержанием циркония. 7 з.п. ф-лы, 1 пр.

 

Изобретение относится к цветной металлургии, в частности к получению редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся приочистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана.

Известен способ получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана (ст. Технология комплексной переработки возгонов производства тетрахлорида титана с получением различных товарных продуктов и концентратов. - Ж. Цветная металлургия, №7, 1997, с. 37-42). Способ включает выщелачивание водой хлоридных возгонов, образующихся в пылевой камере при конденсации парогазовой смеси, с получением пульпы, ее фильтрование с отделением нерастворимого осадка, промывку осадка, прокаливание при температуре 500-700°C с получением редкометаллического концентрата титан-тантал-цирконий-ниобий. Выход осадка составляет до 100 кг на 1 тонну возгонов. Редкометаллический концентрат содержит после прокаливания, масс. %: 10-20 оксида ниобия, 1-2 оксида тантала, 40-60 оксида циркония, до 20 диоксида титана и примеси железа, алюминия, хрома и др. Полученный концентрат редких металлов может использоваться в качестве исходного сырья для получения индивидуальных соединений ниобия, тантала, циркония, например, хлорированием в расплаве хлоридов щелочных металлов.

Недостатком данного способа является то, что полученный по данной технологии редкометаллический концентрат содержит высокое содержание соединений циркония, присутствие которых не позволяет получить редкометаллический концентрат с высокими потребительскими свойствами и расширить область его применения. В виду того, что цирконий и ниобий схожи по своим свойствам, их разделение требует значительных затрат. Данная технология не позволяет получить редкометаллический концентрат с пониженным содержанием в нем циркония.

Известен способ получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана (ст. Комплексная переработка возгонов титановых хлораторов. - Ж. Цветные металлы, 1998, №7, стр. 54-58). Способ включает выщелачивание водой хлоридных возгонов, образующихся в пылевой камере при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана с получением пульпы, обработку пульпы (восстановление) стальным скрапом или магнием, затем щелочью до pH=3,5-4,5 и 0,2-0,6% раствором полиакриламида. В результате реакции получают осадок, содержащий гидроксиды алюминия, хрома, титана, циркония, ниобия и тантала, который отделяют фильтрацией от раствора хлоридов железа, калия и натрия. Осадок репульпируют в растворе гидроксида натрия, при этом алюминий переходит в водную фазу в форме алюминат-ионов, а остальные металлы остаются в осадке. Осадок промывают и прокаливают при температуре 500-700°C с получением редкометаллического концентрата титан-тантал-цирконий-ниобий. Выход осадка составляет до 100 кг на 1 тонну возгонов. Технология предусматривает расширить ассортимент выпускаемой продукции и обеспечивает получение редкометаллических концентратов, гидроксида и/или оксида алюминия и железооксидных пигментов широкой цветовой гаммы от желтого и красного до черного включительно.

Недостатком данного способа является то, что полученный редкометаллический концентрат содержит высокое содержание циркония, присутствие которого не позволяет получить редкометаллический концентрат с высокими потребительскими свойствами и расширить область его применения. В виду того, что цирконий и ниобий схожи по своим свойствам, их разделение требует значительных затрат. Данная технология не позволяет получить редкометаллический концентрат с пониженным содержанием в нем циркония.

Известен способ получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана (авт. свид. СССР №1015672, опубл. 20.05.99, бюл. 14), по количеству общих признаков принятый за ближайший аналог-прототип и включающий выщелачивание хлоридных возгонов водой или соляной кислотой при температуре 100-105°C при соотношении Ж:Т=(1-5):1 до полного растворения солевой части. Полученную пульпу обрабатывают последовательно восстановителем и осадителем, отстаивают в течение 1-10 часа, промывают раствором осадителя, отделяют осадок титано-тантало-ниобиевого концентрата. В качестве восстановителя используют металлы - железо, цинк, магний, олово, а также водород и соединения гидразина. В качестве осадителя применяют силикат натрия, и/или сульфат натрия, и/или серную кислоту и/или полиакриламид и/или титано-тантало-ниобиевый концентрат, предварительно термически обработанный при 100-500°C. При этом используют либо одно, либо группу из перечисленных веществ, которые вводят в пульпу последовательно одно за другим, либо в виде смеси. Полученный по данной технологии концентрат содержит, мас.%: диоксида титана - 33,1-48,3, пентаоксида тантала - 1,0-1,2, пентаоксида ниобия - 10,1-10,3, диоксида циркония - 0,1-16,6, оксида кремния - 1,9-3,0, углерода - 4,7-8,8. Полученный концентрат редких металлов может использоваться в качестве исходного сырья для получения индивидуальных соединений ниобия, тантала, циркония, например хлорированием в расплаве хлоридов щелочных металлов.

Недостатком известного способа является то, что предложенный способ получения редкометаллического концентрата включает дополнительные операции восстановления и осаждения пульпы, что приводит к большому расходу реагентов и увеличивает длительность процесса. Кроме того, полученный редкометаллический концентрат содержит высокое содержание циркония, присутствие которого не позволяет получить редкометаллический концентрат с высокими потребительскими свойствами и расширить область его применения. В виду того, что цирконий и ниобий схожи по своим свойствам, их разделение требует значительных затрат. Данная технология не позволяет получить редкометаллический концентрат с пониженным содержанием в нем циркония.

Технический результат изобретения направлен на устранение недостатков прототипа и позволяет повысить производительность процесса получения редкометаллического концентрата, снизить материальные затраты на химические реагенты, снизить содержание циркония в редкометаллическом концентрате и повысить степень его извлечения в раствор.

Задачей данного изобретения является снижение затрат на производство редкометаллического концентрата, повышение производительности процесса и получение редкометаллического концентрата с пониженным содержанием в нем циркония и с высокими потребительскими свойствами что позволяет расширить его область применения.

Поставленная задача решается тем, что предложен способ получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана, включающий выщелачивание хлоридных возгонов с получением пульпы, отделение осадка, его промывку и прокалку полученного концентрата, в котором новым является то, что твердые отходы выщелачивают водным раствором сульфата натрия при соотношении Т:Ж, равным 1:(3-5), пульпу перемешивают, отделяют осадок и после промывки водой загружают в содовый раствор при соотношении Т:Ж, равным 1:(7-10), перемешивают, отделяют осадок, промывают водой и прокаливают.

Кроме того, для выщелачивания применяют раствор сульфата натрия с концентрацией 3-6 мас.%.

Кроме того, пульпу подогревают до температуры 50-80°C.

Кроме того, пульпу перемешивают в течение 2-4 часов.

Кроме того, содовый раствор подогревают до температуры 70-90°C.

Кроме того, содовый раствор используют с концентрацией, равной 20%.

Кроме того, осадок перемешивают в содовом растворе в течение 0,5-2 часа.

Кроме того, осадок прокаливают в течение 1-3 часа.

Применение в качестве водного раствора для выщелачивания сульфата натрия и подобранный режим выщелачивания хлоридных возгонов, в частности хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси процесса производства тетрахлорида титана, позволяет исключить операции восстановления и осаждения пульпы химическими реагентами. Это позволяет уменьшить стоимость процесса производства редкометаллического концентрата и повысить его производительность. Кроме того, заявленная новая последовательность действий во времени позволяет наиболее полно перевести соединения циркония из возгонов в растворимую форму за счет образования растворимых сульфатных комплексов циркония и тем самым снизить содержание циркония в осадке, что позволяет получить редкометаллический концентрат заданного состава с пониженным содержанием в нем циркония.

Применение содового раствора с концентрацией 20% в качестве промывного раствора полученного осадка и подобранные режимы проведения процесса промывки позволяют дополнительно перевести соединения циркония в растворимую форму и тем самым снизить содержание циркония в осадке, что позволяет получить редкометаллический концентрат заданного состава с пониженным содержанием в нем циркония.

Проведенный заявителем анализ уровня техники, включающий поиск по патентным и научно-техническим источникам информации, и выявление источников, содержащих сведения об аналогах заявленного изобретения, позволил установить, что заявитель не обнаружил источник, характеризующийся признаками, тождественными (идентичными) всем существенным признакам изобретения. Определение из перечня выявленных аналогов прототипа, как наиболее близкого по совокупности признаков аналога, позволило установить совокупность существенных по отношению к усматриваемому заявителем техническому результату отличительных признаков в заявленном способе получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана, изложенных в пунктах формулы изобретения. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "новизна".

Для проверки соответствия заявленного изобретения условию "изобретательский уровень" заявитель провел дополнительный поиск известных решений, чтобы выявить признаки, совпадающие с отличительными от прототипа признаками заявленного способа. В заявленном изобретении имеется новая совокупность признаков, выразившаяся в новой последовательности действий во времени, новые дополнительные стадии процесса и новые условия осуществления действий. Следовательно, заявленное изобретение соответствует условию "изобретательский уровень".

Промышленную применимость предлагаемого изобретения подтверждает следующий пример осуществления способа.

Редкометаллический концентрат получают из хлоридных возгонов, образующихся в пылевых камерах при очистке (конденсации) парогазовой смеси производства тетрахлорида титана хлоридным способом в расплавных хлораторах. Хлоридные возгоны содержат, масс. %: 9-14 Na и K, 50-12 Fe(III), 4-10 Al, 1-10 Ti, 1-5 Zr, 0,5-5 Nb, 0,05-0,5 Ta, 2-5 С. Возгоны измельчают до крупности частиц не более 10 см и в количестве 310 кг загружают в подогретый до температуры 70°C раствор сульфата натрия, который готовят следующим образом. В реактор эмалированный типа Р-8 емкостью 2,5 м3 с мешалкой и обогреваемой рубашкой заливают 1,6 м3 воды, загружают 72 кг твердого порошка сульфата натрия (ГОСТ 6318-77 Натрий сернокислый технический) и растворяют при перемешивании. В результате получают раствор сульфата натрия с концентрацией 4,5 масс. %. Выщелачивание возгонов проводят при соотношении Т:Ж, равным 1:4, полученную пульпу перемешивают в течение 3 часов и подают на фильтрацию на фильтр-пресс рамного типа РОМСЧС-1Т-01, отделяют в течение 3 часов от маточного раствора осадок. Осадок промывают водой в количестве 2 м до полного удаления сульфат-ионов. Предварительно готовят содовый раствор в реакторе типа Р-8 с мешалкой и обогреваемой рубашкой, в который заливают 0,8 м3 воды и загружают 200 кг соды кальцинированной (ГОСТ 5100-85, марка Б Сода кальцинированная), перемешивают до полного растворения соды в воде до массовой концентрации 20%, одновременно подогревая раствор до 80°C. Затем осадок в количестве 44 кг загружают в подогретый до температуры 80°C содовый раствор и при соотношении Т:Ж, равным 1:8, перемешивают в течение 2 часов. Осадок отделяют на фильтр-прессе типа РОМСЧС-1Т-01, промывают водой в течение 1,5 часов до полного удаления карбонатных солей (показания pH, равного 7-8). Осадок прокаливают во вращающейся печи при температуре 550°C в течение 8 часов. В результате гидроксиды металлов переходят в оксиды. Затем сухой осадок выгружают из смесителя и упаковывают. В результате получают редкометаллический концентрат с содержанием ниобия не менее 8 мас.% и циркония не более 3,0 мас.%, соответствующий ТУ 1760-498-05785388-2013.

Таким образом, предложенный способ получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана, позволяет уменьшить стоимость процесса производства редкометаллического концентрата и повысить его производительность. Кроме того, заявленная новая последовательность действий во времени позволяет наиболее полно перевести соединения циркония в растворимую форму из хлоридных возгонов титанового производства, в частности из возгонов, образующихся при конденсации парогазовой смеси при производстве тетрахлорида титана, и тем самым снизить содержание циркония в осадке. Это позволяет получить редкометаллический концентрат заданного состава с пониженным содержанием в нем циркония, что позволяет расширить область его применения.

1. Способ получения редкометаллического концентрата из хлоридных возгонов, образующихся при очистке парогазовой смеси производства тетрахлорида титана, включающий выщелачивание хлоридных возгонов с получением пульпы, отделение осадка, его промывку и прокалку полученного концентрата, отличающийся тем, что твердые хлоридные возгоны выщелачивают водным раствором сульфата натрия при соотношении Т:Ж, равном 1:(3-5), пульпу перемешивают, отделяют осадок и после промывки водой загружают в содовый раствор при соотношении Т:Ж, равном 1:(7-10), перемешивают, отделяют осадок, промывают водой и прокаливают.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для выщелачивания применяют раствор сульфата натрия с концентрацией 3-6 мас.%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пульпу подогревают до температуры 50-80°C.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пульпу перемешивают в течение 2-4 часов.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содовый раствор подогревают до температуры 70-90°C.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что содовый раствор используют с концентрацией, равной 20%.

7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осадок перемешивают в содовом растворе в течение 0,5-2 часа.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что осадок прокаливают в течение 1-3 часа.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к гидрометаллургии, в частности к технологии переработки рудных концентратов ниобия и тантала. Способ получения оксидов ниобия и тантала из колумбитового (танталитового) концентрата включает его вскрытие фторидами аммония и серной кислотой, последующее выделение, очистку и разделение солей ниобия и тантала экстракцией.

Изобретение относится к металлургии редких металлов, в частности к устройству и способу хлорного разложения тантал- и ниобийсодержащего первичного и техногенного сырья.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения образцов наноразмерного диоксида титана со структурами рутила или смеси анатаза и рутила в разном соотношении получают реакционную смесь диспергированием порошкообразного гидратированного сульфата титанила с пероксосоединением.
Изобретение может быть использовано в производстве солнцезащитных продуктов. Частицы диоксида титана обладают медианным средневзвешенным диаметром частиц более 70 нм, а также Е524 менее 9 л/г/см, E360 от 25 до 50 л/г/см и отношением Е360/Е308 от 0,5 до 1,0.
Группа изобретений может быть использована в производстве катализаторов, в частности, для селективного восстановления NOx. Каталитическая композиция содержит по меньшей мере один оксид на носителе, состоящий из оксида циркония, или оксида титана, или смешанного оксида циркония и титана, или из оксида циркония и оксида по меньшей мере одного оксида другого элемента, выбранного из празеодима, лантана, неодима и иттрия, нанесенный на носитель на основе оксида кремния.

Изобретение может быть использовано в производстве аккумуляторов на основе лития, применяемых в перезаряжаемых батареях. Для получения титаната лития, имеющего формулу Li4Ti5O12-x, где 0<x<0,02, получают смесь оксида титана и компонента на основе лития, при этом компонент на основе лития и оксид титана присутствуют в полученной смеси в количествах, необходимых для обеспечения атомного отношения лития к титану 0,8.

Изобретение относится к области материалов полупроводниковой электроники и может быть использовано для создания элементов спинтронных устройств, сочетающих источник и приемник поляризованных спинов носителей заряда в тройной гетероструктуре ферромагнитный полупроводник/немагнитный полупроводник/ферромагнитный полупроводник.

Изобретение может быть использовано в химической и лакокрасочной промышленности. Окрашенная композиция содержит состоящий из частиц материал, рассеивающий излучение в ближней инфракрасной области, и одно или более цветное окрашивающее вещество.
Изобретение относится к способу получения наночастиц оксида переходного металла, покрытых аморфным углеродом. .
Изобретение относится к пигменту на основе диоксида титана с высокой непрозрачностью, а также - к способу его получения и применения для изготовления декоративной бумаги или декоративной фольги.

Изобретение относится к способу получения фотокаталитических покрытий диоксида титана на стекле, а также к составам, используемым для получения таких покрытий. .
Изобретение может быть использовано в неорганической химии. Способ получения метатитановой кислоты включает взаимодействие соединения титана с неорганической солью лития в присутствии лимонной и азотной кислот и последующий трехступенчатый отжиг. Полученный продукт обрабатывают уксусной кислотой, фильтруют, промывают дистиллированной водой и сушат. В качестве соединения титана используют раствор тетраизопропоксититана с содержанием Ti(IV) 16,2 мас.%. В качестве неорганической соли лития используют карбонат лития. Лимонную и азотную кислоты вводят в количестве 0,625 моль/Ti+4 и 0,05-0,06 моль, соответственно. Отжиг проводят при температурах 250-270°С, 430-450°С и 520-550°С. Изобретение позволяет упростить получение метатитановой кислоты с получением чистого мелкодисперсного продукта. 2 пр.

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для получения наночастиц диоксида титана проводят откачивание вакуумной камеры, наполнение ее инертным газом, зажигание электрической дуги постоянного тока между графитовым электродом и металл-углеродным композитным электродом. Композитный электрод представляет собой графитовый стержень с просверленной по центру полостью, которая заполнена спрессованной смесью порошков титана и графита. Весовое соотношение титан/графит составляет 1/2. В плазме электрического дугового разряда распыляют композитный электрод. Отжиг синтезированного материала проводят путем нагрева в кислородсодержащей среде при атмосферном давлении до температуры 900-1000°С и выдержки в течение 1 ч. Изобретение позволяет получить диоксид титана со структурой рутила с высокоразвитой поверхностью, без затрат на коррозионностойкое оборудование и высоких требований к качеству сырья. 1 з.п. ф-лы, 12 ил., 1 табл.

Изобретение может быть использовано в химической, добывающей, пищевой отраслях промышленности и в медицине. Для получения сверхвысокомолекулярного полиэтилена (СВМПЭ), модифицированного наноразмерными частицами оксида титана, к исходному СВМПЭ при интенсивном перемешивании добавляют тетрахлорметан-бензольную смесь. В образовавшуюся суспензию прикапывают бензиловый спирт. Реакционную массу интенсивно перемешивают, поддерживая температуру 180-210°C. К образовавшейся суспензии прикапывают тетрахлорметан-бензольный раствор тетрахлорида титана. Указанный раствор содержит тетрахлорид титана в количестве, соответствующем его мольному соотношению к бензиловому спирту, равному 1:4-4,2. Смесь перемешивают, поддерживая температуру 180-210°C. Полученную суспензию охлаждают, подвергают фильтрации, обработке хлороформом, отгонке растворителей и сушке. Изобретение позволяет получить модифицированный наночастицами оксида титана СВМПЭ в виде белого порошка с размером частиц 50 - 200 мкм с высокими физико-механическими свойствами, повысить прочность на разрыв и модуль упругости полученного материала. 1 з.п. ф-лы, 2 ил., 3 пр.
Наверх