×
29.02.2020
220.018.072a

Результат интеллектуальной деятельности: Способ переработки ильменитового концентрата

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение может быть использовано при переработке природного титансодержащего сырья с получением диоксида титана анатазной модификации. Способ переработки ильменитового концентрата включает его вскрытие с помощью сульфатизирующего реагента с последующим отделением соединений титана от соединений железа. Вскрытие проводят в твердой фазе путем обжига концентрата с избытком сульфата аммония в качестве сульфатизирующего реагента при 360-400°С в течение 4,0-4,5 ч. Образовавшийся продукт выщелачивают водой при соотношении Т:Ж=1:5,0-5,5 с получением раствора, содержащего сульфаты железа и титана. Отделяют нерастворившийся остаток. Проводят термический гидролиз полученного раствора при 80-90°С в течение 1,5-2,0 ч. Получают диоксид титана в виде мелкокристаллического осадка модификации анатаз, который отстаивают в течение 2-3 ч, отделяют от раствора фильтрованием и сушат. После извлечения диоксида титана раствор используют для получения железного купороса. Изобретение позволяет увеличить эффективность переработки ильменитового концентрата при одновременном повышении экологической безопасности и снижении вредного воздействия на организм человека за счет уменьшения количества стадий, проведения вскрытия в твердой фазе, исключения использования серной кислоты. 3 з.п. ф-лы, 3 пр.

Изобретение относится к переработке природного титансодержащего сырья, преимущественно ильменитового концентрата, с получением диоксида титана анатазной модификации, который находит применение в лакокрасочной и целлюлозно-бумажной отраслях промышленности, в производстве пластмасс и резинотехнических изделий, в косметической и фармацевтической промышленности.

Известен способ получения технического диоксида титана, включающий разложение ильменитового концентрата концентрированной серной кислотой (концентрация H2SO4 более 92%), растворение твердых продуктов сульфатизации, восстановление катионов железа (III) в растворе металлическим титаном, очистку растворов от шлама отстаиванием с последующей контрольной фильтрацией, кристаллизацию избыточного сульфата железа (II) в виде железного купороса и очистку растворов от него, гидролиз и прокалку гидролизата (SU 986859, опубл. 1983.01.07). К недостаткам известного способа можно отнести высокие затраты, связанные с использованием «свежей» серной кислоты, расход которой на производство двуокиси титана составляет 4000-4500 кг/т целевого продукта, и необходимостью утилизации большого количества экологически небезопасных отходов.

Известен также сульфатный способ получения диоксида титана, содержащего 99,67 мас. % TiO2 и примеси в количестве: Fe - 0,07%, S<0,02% (RU 2315123, опубл. 2008.01.20), включающий переработку титансодержащего материала, преимущественно ильменита, выщелачиванием в автоклаве раствором, содержащим 400-700 г/л серной кислоты, в присутствии металлического железа в качестве восстановителя при температуре 95-120°C с получением щелока от выщелачивания, осаждение из щелока сульфата железа, экстракцию титанилсульфата растворителем, гидролиз экстрагированного титанилсульфата с последующим обжигом полученной на стадии гидролиза твердой фазы при температуре 1000°C с образованием конечного продукта в виде диоксида титана. При этом, по меньшей мере, часть рафината со стадии экстракции растворителем используют, по меньшей мере, в качестве части выщелачивающего раствора на начальной стадии выщелачивания. Известный способ не позволяет обеспечить достаточно высокую степень извлечения титана (степень его извлечения после второй стадии выщелачивания составляет 72-87%), при этом причиной заметных потерь диоксида титана является использование разбавленных растворов, которое обуславливает значительные объемы материальных потоков. Вдобавок наличие большого количества кислых стоков делает известный способ экологически небезопасным. Проведение экстракции и реэкстракции при высокой температуре, обжиг гидроксида титана при 1000°С также дают заметный вклад в увеличение его опасности для здоровья человека и окружающей среды и, кроме того, повышают его энергоемкость и обусловливают снижение эффективности.

В качестве прототипа выбран способ переработки титансодержащего материала в виде сфенового, перовскитового либо ильменитового концентрата с крупностью частиц не более 40 мкм (RU 2571904, 2015.12.27), включающий выщелачивание серной кислотой с концентрацией 600-800 г/л в присутствии восстановителя в виде железной стружки при температуре 130°С в течение 5 часов с получением суспензии, которую фильтруют с отделением твердого остатка от сернокислого раствора выщелачивания, содержащего соединения титана и железа. После этого проводят экстракционную обработку упомянутого раствора смесью, содержащей 90 об. % высокомолекулярного алифатического спирта и 10 об. % третичного амина, при температуре 20°С и отношении объемов органической и водной фазы O:B=4-6:1 на 3 противоточных ступенях с переводом 55-65 мас. % серной кислоты в органическую фазу, а соединений титана, железа и остаточного количества серной кислоты - в водную фазу. Проводят водную реэкстракцию органической фазы с получением раствора серной кислоты. Водную фазу обрабатывают постоянным электрическим током при плотности тока 0,02-0,10 А/см2 до обеспечения содержания Ti2O3 не более 5 г/л и подвергают термическому гидролизу в режиме кипения с добавлением в раствор титановых зародышей в количестве 1% по отношению TiO2 в растворе в течение 6 часов с образованием осадка гидроксида титана, который промывают водой и подвергают обжигу при 870-900°C с получением диоксида титана. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата составила 88,1% TiO2.

Известный способ является сложным, что обусловлено его многостадийностью (выщелачивание, экстракция и реэкстракция серной кислоты, многократная фильтрация, выпаривание и кристаллизация, электролиз рафината, гидролиз, промывка и обжиг, а также нейтрализация и регенерация). Кроме того, использование концентрированной серной кислоты, содержащей 600-800 г/л H2SO4, причем нагретой до температуры 130°С, не только усложняет способ, но и делает его небезопасным для окружающей среды и здоровья рабочего персонала. Удаление избытка кислоты, которое необходимо перед стадией гидролиза сульфата титана, экстракция при отношении O:B=(4-6):1 и реэкстракция приводят к образованию больших количеств разбавленной серной кислоты, подлежащих нейтрализации и утилизации, к ее утечке в окружающую среду и неизбежным потерям, снижающим эффективность способа.

Задачей изобретения является создание экологически безопасного, при этом достаточно простого и эффективного способа переработки ильменита.

Технический результат способа заключается в увеличении эффективности способа при одновременном повышении его экологической безопасности и снижении вредного воздействия на организм человека за счет уменьшения количества стадий, осуществления без использования серной кислоты и проведения процесса вскрытия в твердой фазе.

Указанный технический результат достигают способом переработки ильменитового концентрата с получением диоксида титана, включающим его вскрытие с помощью сульфатизирующего реагента с последующим отделением соединений титана от соединений железа, в котором, в отличие от известного способа, вскрытие проводят в твердой фазе путем обжига концентрата с избытком сульфата аммония в качестве сульфатизирующего реагента при температуре 360-400° в течение 4,0-4,5 часов, образовавшийся продукт выщелачивают водой при соотношении Т:Ж=1:5,0-5,5 с получением раствора, содержащего сульфаты железа и титана, отделяют от него не растворившийся остаток, после чего путем термического гидролиза полученного раствора при температуре 80-90°С в течение 1,5-2,0 часов получают диоксид титана анатазной модификации в виде осадка, который отделяют от раствора известным методом.

Преимущественно термический гидролиз проводят в присутствии восстановителя, обеспечивающего переход трехвалентного железа в двухвалентное.

Из раствора, оставшегося после отделения диоксида титана, известным методом получают железный купорос.

Выделяющийся в газовую фазу аммиак улавливают и в виде сульфата аммония возвращают в оборот.

Способ осуществляют следующим образом.

Ильменитовый концентрат после измельчения смешивают с избытком сульфата аммония (NH4)2SO4. Полученную шихту со скоростью 2,5 град/мин нагревают до температуры в интервале 360-400°С и выдерживают при достигнутой температуре в течение 4,0-4,5 часов.

Установлено, что взаимодействие основных компонентов ильменитового концентрата с сульфатом аммония (NH4)2SO4 при обжиге в указанном интервале температур может быть представлено уравнениями (1-3):

Выделяющийся в газовую фазу аммиак может быть уловлен с помощью сатуратора и в виде сульфата аммония возвращен в оборот.

Полученный после обжига продукт в виде однородного сыпучего порошка серо-зеленоватого цвета, который, по данным рентгенофазового анализа, преимущественно содержит смесь двойного сульфата аммония и железа NH4Fe(SO4)2 и двойного сульфата аммония и титанила (NH4)2TiO(SO4)2, выщелачивают водой при соотношении Т:Ж=1:5,0-5,5 при непрерывном перемешивании в течение 30-40 минут. При этом образовавшийся в результате разложения сульфата аммония бисульфат аммония:

(NH4)2SO4→NH4HSO4+NH3

обеспечивает значение рН раствора выщелачивания, равное 2.

В этих условиях в раствор переходят сульфаты титана и железа. Затем полученную смесь фильтруют с отделением не растворившегося остатка, который, по данным рентгенофазового анализа, содержит незначительное количество не прореагировавшего ильменита, кварц и смесь оксидов и гидроксидов железа Fe2O3 и FeOOH.

Раствор выщелачивания подвергают термическому гидролизу путем нагревания до температуры 80-90°С и выдержки при достигнутой температуре в течение 1,5-2,0 часов. При нагревании происходит гидролиз сульфата титана с выделением в осадок мелкокристаллического диоксида титана модификации анатаз, который после отстаивания в течение 2-3 часов отделяют от раствора фильтрованием и высушивают.

Из оставшегося раствора известным методом может быть получен железный купорос.

В преимущественном варианте осуществления способа термический гидролиз проводят в присутствии восстановителя, который обеспечивает перевод трехвалентного железа в двухвалентное, что способствует повышению чистоты целевого продукта и белизны получаемого титанового пигмента за счет снижения содержания в нем железа с 3,2 до 1,6%, в пересчете на элемент.

В качестве восстановителя в раствор вводят расчетные количества щавелевой кислоты либо раствора сернистокислого натрия с добавлением серной кислоты, необходимой для создания рН=2.

Примеры конкретного осуществления способа

Пример 1

5 г ильменитового концентрата, содержащего 44,0% TiO2, 30,8% FeO и 14,3% Fe2O3, смешивали с 24,5 г сульфата аммония (NH4)2SO4, нагревали полученную шихту со скоростью 2,5 град/мин до температуры 360°С и выдерживали при этой температуре в течение 4 ч. Получили 22 г продукта в виде однородного сыпучего порошка серо-зеленоватого цвета, содержащего смесь двойного сульфата аммония и железа NH4Fe(SO4)2 и двойного сульфата аммония и титанила (NH4)2TiO(SO4)2.

К продукту, полученному в результате вскрытия ильменитового концентрата, приливали воду при соотношении Т:Ж=1:5 (на 22 г продукта 110 мл воды) и тщательно перемешивали в течение 30 мин. Затем полученную смесь фильтровали с получением раствора выщелачивания, рН которого равен 2, и нерастворимого осадка, по данным рентгенофазового анализа, включающего незначительное количество не прореагировавшего ильменита, кварц и смесь оксидов и гидроксидов железа Fe2O3 и FeOOH.

По данным атомно-абсорбционного анализа, концентрация титана в растворе составила 11,28 г/л, железа - 13,52 г/л. Выход титана и железа в раствор при водном выщелачивании составил соответственно 94,0 и 85,0%. Раствор выщелачивания объемом 0,11 л подвергали термическому гидролизу путем нагревания до температуры 90°C с выдержкой при достигнутой температуре в течение 1,5 ч. При нагревании раствор мутнел, постепенно образовывался белый мелкокристаллический осадок. После охлаждения и отстаивания в течение 3 часов смесь фильтровали. Масса отфильтрованного и высушенного осадка, который представляет собой диоксид титана анатазной модификации, составила 1,98 г. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата составила 90%, чистота полученного Ti2 - 84,9%. Содержание примеси железа в расчете на Fe2O3 - 9,2%.9 (в пересчете на элемент - 3,2%).

В этом примере гидролиз сульфата титана осуществляли без добавления в раствор восстановителя. В результате осадок диоксида титана имел коричневатый оттенок из-за сорбированных частиц соединений трехвалентного железа.

Пример 2

Ильменитовый концентрат обрабатывали сульфатом аммония при температуре 400°С в течение 4,5 часов. Дальнейший процесс осуществляли аналогично примеру 1, за исключением стадии термического гидролиза, который проводили в присутствии восстановителя для перевода Fe(III) в Fe(II). К 0,11 л раствора, содержащего 11,28 г/л титана и 13,52 г/л железа в пересчете на элемент, добавляли восстановитель - 3 г щавелевой кислоты. Раствор нагревали до температуры 80°С и выдерживали при этой температуре в течение 2 ч. При нагревании раствор мутнел и постепенно образовывался белый мелкокристаллический осадок. После охлаждения и отстаивания в течение 2 ч реакционную смесь фильтровали. Масса отфильтрованного и высушенного осадка, который представляет собой диоксид титана анатазной модификации, составила 1,97 г. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата - 89,5%. Чистота полученного TiO2 - 96,9%, цвет белый. Содержание примеси железа в расчете на элемент - 2,3%.

Пример 3

Процесс осуществляли аналогично примеру 2, но вместо щавелевой кислоты к 0,11 л раствора, содержащего 11,28 г/л титана и 13,52 г/л железа, добавляли 3 г сернистокислого натрия и 1 мл серной кислоты для подкисления раствора до рН=2. В результате после фильтрации и высушивания получен осадок диоксида титана анатазной модификации массой 1,97 г. Степень извлечения титана из ильменитового концентрата составила 89,5%. Чистота полученного TiO2 - 98,2%, цвет белый. Содержание примеси железа в расчете на элемент - 1,6%.

Источник поступления информации: Роспатент

Showing 11-20 of 125 items.
20.08.2014
№216.012.eaf6

Способ формирования покрытия пентаоксида тантала на подложке из титана или его сплавов

Изобретение относится к получению оксидных покрытий тантала на подложке из титана и его сплавов и может быть использовано для формирования покрытий пентаоксида тантала для изготовления материалов, содержащих пленочные структуры с новыми электрическими, магнитными, оптическими характеристиками,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525958
Дата охранного документа: 20.08.2014
10.11.2014
№216.013.04a0

Способ изготовления режущего инструмента с композитным износостойким покрытием

Изобретение относится к металлообработке и может быть использовано для изготовления режущих инструментов, преимущественно типа лезвий, предназначенных для ручного использования. Режущий инструмент содержит инструментальную основу из титана либо его сплава с износостойким покрытием,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002532582
Дата охранного документа: 10.11.2014
27.11.2014
№216.013.0a9b

Способ получения защитных покрытий на вентильных металлах и их сплавах

Изобретение относится к области получения защитных антифрикционных износостойких и обладающих высокой коррозионной стойкостью покрытий на вентильных металлах и их сплавах, преимущественно на титане и его сплавах, алюминии и его сплавах, сплавах магния, и может найти применение для защиты от...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002534123
Дата охранного документа: 27.11.2014
10.02.2015
№216.013.224f

Способ переработки высокоуглеродистых золотоносных пород

Изобретение относится к металлургии благородных металлов, в частности к способу переработки упорных высокоуглеродистых золотоносных пород. Способ переработки включает флотацию графита и извлечение золота выщелачиванием кислыми растворами тиомочевины. При этом перед выщелачиванием хвосты...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540236
Дата охранного документа: 10.02.2015
10.03.2015
№216.013.2f50

Способ получения защитных покрытий на сплавах магния

Изобретение относится к технологии нанесения защитных покрытий на сплавы магния, изделия из которых находят применение в авиа- и автомобилестроении, электротехнике и радиотехнике, компьютерной, космической и оборонной технике. Способ включает плазменно-электролитическое оксидирование (ПЭО)...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002543580
Дата охранного документа: 10.03.2015
20.04.2015
№216.013.421b

Способ получения кремнийсодержащего сорбента для очистки воды от микроорганизмов

Изобретение относится к способам получения сорбентов для очистки воды. Отходы производства риса в виде рисовой шелухи обрабатывают 1 н. раствором щелочи при 50-95°C в течение 30-90 мин. Затем отделяют щелочной экстракт и добавляют к нему концентрированную минеральную кислоту до значения pH...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002548421
Дата охранного документа: 20.04.2015
10.05.2015
№216.013.48f9

Способ получения силикатного сорбента

Изобретение относится к переработке отходов борсодержащего минерального сырья и может быть использовано для производства высокоэффективных сорбентов. Способ включает обработку отходов борного производства (борогипса), содержащих дигидрат сульфата кальция и аморфный кремнезем. Обработку отходов...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550188
Дата охранного документа: 10.05.2015
20.05.2015
№216.013.4bb0

Способ очистки сточных вод от соединений шестивалентного хрома

Изобретение относится к очистке промышленных стоков, в частности хромсодержащих сточных вод от токсичных соединений шестивалентного хрома, и может найти применение в гальванических и производствах, имеющих хромсодержащие стоки. Способ очистки сточных вод от соединений шестивалентного хрома...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002550890
Дата охранного документа: 20.05.2015
27.06.2015
№216.013.5abc

Композиционный кальцийфосфатный цемент для костной пластики

Изобретение относится к области медицины и касается биоматериалов для заполнения дефектов костной ткани на основе реакционно-твердеющей смеси, содержащей фосфаты кальция и водорастворимый органический полимер. В качестве фосфатов кальция реакционно-твердеющая смесь содержит трикальцийфосфат...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002554769
Дата охранного документа: 27.06.2015
10.07.2015
№216.013.5f2f

Способ очистки фенолсодержащих сточных вод переработки рисовой шелухи

Изобретение относится к очистке промышленных сточных вод от органических веществ и может быть использовано для очистки фенолсодержащих сточных вод производства целлюлозных материалов. Способ очистки фенолсодержащих сточных вод щелочно-гидролизной переработки рисовой шелухи включает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002555908
Дата охранного документа: 10.07.2015
Showing 11-20 of 32 items.
13.01.2017
№217.015.8128

Способ очистки зольного графита

Изобретение может быть использовано при изготовлении конструкционных материалов для атомной энергетики, теплотехники, а также как исходное сырье для получения коллоидного графита, окиси графита и расширенного графита. Способ очистки зольного графита включает обработку графита водным раствором...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002602124
Дата охранного документа: 10.11.2016
25.08.2017
№217.015.b7b5

Способ получения тонких слоев титаната висмута

Способ относится к технологии изготовления сегнетоэлектрических покрытий на токопроводящих поверхностях, в частности тонких слоев титаната висмута на титане, и может быть использовано при создании диэлектрических слоев в качестве фоторефрактивного материала в устройствах записи и обработки...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002614916
Дата охранного документа: 30.03.2017
25.08.2017
№217.015.c136

Способ получения тонких слоев силиката висмута

Изобретение относится к технологии изготовления тонких слоев силиката висмута, которые обладают высокой диэлектрической постоянной и могут найти применение для создания диэлектрических слоев на токопроводящих поверхностях, используемых в качестве фоторефрактивного материала в устройствах записи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617580
Дата охранного документа: 25.04.2017
25.08.2017
№217.015.c3e7

Способ получения люминофора фосфата лантана, активированного церием и тербием

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении люминесцентных покрытий для ламп низкого давления. Сначала смешивают органические экстракты лантана, церия и тербия из азотнокислых растворов в мольном соотношении 0,8:0,15:0,05, соответственно, и в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002617348
Дата охранного документа: 24.04.2017
26.08.2017
№217.015.e943

Способ получения катализатора для очистки выхлопных газов

Изобретение относится к катализаторам для очистки газовых смесей от токсичных примесей, в частности от оксидов азота и углерода, и может быть использовано для удаления их из газовых технологических выбросов и выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания. Способ получения катализатора состава...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002627763
Дата охранного документа: 11.08.2017
29.12.2017
№217.015.f795

Способ получения магнитоактивного рентгеноконтрастного средства

Изобретение относится к фармацевтической промышленности, а именно к способу получения магнитоактивного рентгеноконтрастного средства в виде водной дисперсии наночастиц, содержащих оксид железа FeO и оксид тантала ТаО, путем последовательного осаждения из соответствующих растворов, содержащих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002639567
Дата охранного документа: 21.12.2017
17.02.2018
№218.016.2c2b

Резорбируемый рентгеноконтрастный кальций-фосфатный цемент для костной пластики

Изобретение относится к медицине, а именно получению ренгеноконтрастных цементов для закрытия небольших полостей в костных тканях. Рентгеноконтрастный инжектируемый кальций-фосфатный цемент для костной пластики содержит в качестве рентгеноконтрастного вещества оксид тантала TaO, дополнительно...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002643337
Дата охранного документа: 31.01.2018
10.05.2018
№218.016.4917

Способ получения фосфатного люминофора синего цвета свечения

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении люминесцентных ламп, светоизлучающих диодов, плазменных дисплейных панелей, электронно-лучевых трубок и медицинских приборов для лечения онкозаболеваний методом фотодинамической терапии. Сначала к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002651028
Дата охранного документа: 18.04.2018
11.03.2019
№219.016.dc1c

Способ получения наноразмерных порошков гидроксиапатита

Изобретение может быть использовано в технологии сорбентов и медицинских материалов. Наноразмерные порошки гидроксиапатита получают взаимодействием органического производного кальция с органическим производным фосфора в органическом полярном растворителе при атомном отношении кальция к фосфору...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002457174
Дата охранного документа: 27.07.2012
10.04.2019
№219.017.07db

Способ получения нанодисперсных манганитов редкоземельных металлов

Изобретение может быть использовано в производстве магниторезисторов, материалов для создания головок магнитной записи, катализаторов. Приготавливают водный раствор соли марганца и соли редкоземельного металла. Из полученного раствора экстрагируют соединения марганца бензольным раствором,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002402489
Дата охранного документа: 27.10.2010
+ добавить свой РИД