Труды КНЦ вып.5 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 5/2015(31))

Из литературных данных известно, что мощным средством ускорения гетерогенных химических реакций является механическая активация твердой фазы. Интенсивное механическое воздействие приводит к целому спектру явлений, сопровождающих разрушение и деформации твердых частиц. При этом возникает разупорядоченность их структуры, приводящая к значительному повышению растворимости, что не может быть объяснено только увеличением дисперсности материала. Известно множество примеров, когда растворимость механически обработанного вещества возрастает на несколько порядков по сравнению с необработанным продуктом. Поэтому механические методы активации очень перспективны для ускорения гетерогенных химических реакций. С помощью этого метода могут быть решены самые разнообразные задачи: повышение реакционной способности твердых тел, изменение структуры, ускорение твердофазных реакций и т.д. [1-3]. Одним из важных направлений, где могут быть использованы свойства минералов, приобретенные при механической активации, является гидрометаллургия (химическое растворение веществ, селективное выщелачивание элементов и др.). В связи с этим связанные с переработкой природного сырья работы, в которых кислотному выщелачиванию предшествует механическая обработка, привлекают внимание исследователей. Для интенсификации процесса разложения ильменитового концентрата в направлении снижения температуры разложения и повышения селективности выделения титана и железа в отдельные продукты был опробован метод дополнительного измельчения и активации - механоактивации (МА) - концентрата в шаровом центробежном активаторе 2 SL (скорость вращения барабанов 150-1500 об/мин; центробежное ускорение - 150 g). Было проведено активирование ильменитового концентрата в течение 2-20 мин. Результаты определения удельной поверхности твердых образцов после МА показали, что с ростом продолжительности активирования с 2 до 20 мин удельная поверхность увеличивается почти в 3 раза от 0.976 до 2.9 м 2 /г. На рисунке 1 представлены результаты по разложению активированных проб ильменита в солянокислых растворах. Как видно из представленных данных, МА концентрата приводит к росту извлечения железа в фильтрат в 4.5 раза с 22 (без МА) до 98% (МА 20 мин). При этом в 3.4 раза сокращается извлечение в фильтрат титана с 19 (без МА) до 3% (МА 20 мин). В фильтратах после активации проб растет содержание железа с 16.3 до 77.5 г/л при одновременном падении содержания титана с 12.5 до 3.1 г/л, что объясняется усилением процесса гидролиза с выделением титана в твердую фазу согласно реакциям TiOCb + 2 H 2 O = TiO(OH )2 + 2HCl; TiO(OH )2 = ТЮ 2 + H 2 O. 0 5 10 J 5 20 Время активации, мин Рис.1. Извлечение основных компонентов из активированных проб ильменитового концентрата (СCHl = 300 г/л; Т:Ж = 1:5; t = 95°С; т= 3 ч) На рисунке 2, а представлены результаты изучения кинетики разложения активированной в течение 10 мин пробы ильменита в растворе HCl при температуре 95±1°С. В процессе нагревания в начальный момент времени происходит комплексное извлечение целевых компонентов в жидкую фазу. Через 1.5-2 ч начинается гидролиз и осаждение оксихлорида титана (IV) в виде гидроксида, а также осаждение кремния в виде гидратированного кремнезема. Извлечение Реобщв раствор стабильно высокое (Е = 80-98%) и концентрация его в фильтратах находилась на уровне 69.1-77.3 г/л. Повышение концентрации титана в растворе от 2.1 до 5.4 г/л Ti может быть связано с соответствующим повышением остаточной кислотности водной фазы при использовании все более концентрированной кислоты и увеличением при этом растворимости гидролизированных форм титана (рис. 2 , б). Изучение влияния температуры процесса разложения активированного в течение 8 мин ильменита в соляной кислоте показало, что с увеличением температуры процесса увеличивается переход железа в раствор и происходит усиление гидролиза титана. Так, при температуре 60°С извлечение в раствор титана и железа составило 43.7 и 60.9% соответственно, при 95°С - ЕТі = 5.5% и EFe = 98.4%. 157