Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

The decomposition of sphenic and perovskite concentrates was simulated using HCl, H 2 SO 4 and HNO 3 acids. Modeling was carried out in atmospheric laboratory reactor, as well as in autoclave. Parameters of decomposition process were established under which titanium extraction was 85-90 %. Keywords : perovskite concentrate, sphenic concentrate, acidic decomposition, titanium dioxide. Российская титановая промышленность в части производства металлического титана, его сплавов и соединений занимает 30 % мирового рынка данной продукции. Россия, занимая лидирующие позиции по разведанным запасам титана в мире, производит титановые концентраты в ограниченном количестве. При этом потребность отечественных производителей как в титановой губке, так и в пигментном диоксиде титана покрывается за счет импорта главным образом из Украины [1]. В современной металлургии титана в качестве исходного природного сырья практически везде используются высококачественные рутиловые или ильменитовые руды. Однако с учетом горно-геологических, инфраструктурных и экономических причин имеется необходимость перерабатывать титансодержащие комплексные руды даже при наличии сформированного рынка традиционного титанового сырья. По состоянию на 1 января 2015г. балансовые запасы диоксида титана кат. А + В + С 1 составляют 254,2 млн т, категории С 2 — 338 млн т [2]. Реальные перспективы промышленной эксплуатации имеет Африкандское месторождение перовскито-титаномагнетитовых руд, а также переработка отходов производства апатитового концентрата в виде сфенового концентрата [3]. Вопрос о переработке нетрадиционного комплексного сырья стоит давно, и к настоящему времени существуют технологии, позволяющие извлекать все ценные компоненты из такого сырья. Однако применения многим из подобных технологий так и не нашлось. Актуальность модернизации уже имеющихся технологических схем, а также разработка новых совершенных по-прежнему высока. Основными технологиями для переработки титано-редкометалльного сырья являются гидрометаллургические [3, 4]. Они позволяют достичь максимальной степени перевода полезных компонентов из минерала в состояние, удобное для их последующего разделения и переработки. Задачей настоящей работы было моделирование процессов разложения перовскитового и сфенового концентратов в различных условиях. Материальное (экспериментальное) моделирование широко используется для выявления оптимальных условий химико-технологических процессов, познания и изучения строения веществ и особенностей протекания химических реакций и др. В качестве основного объекта исследования использовали перовскитовый и сфеновый концентраты, состав которых приведен в табл. 1. Химический состав сфенового и перовскитового концентратов Таблица 1 Содержание,% TiO 2 Nb 2 O 5 Ta 2 O 5 I РЗЭ 2 О 3 ThO 2 CaO Fe 2 O 3 AI 2 O 3 SiO 2 P 2 O 5 Перовскитовый концентрат 53,84 0,54 < 0,05 3,40 < 0,01 36,30 2,48 0,60 3,19 < 0,50 Сфеновый концентрат 36,5 0,38 < 0,05 0,39 0,02 25,54 1,64 1,81 29,9 0,68 Разложение концентратов проводили в автоклавном реакторе объемом 40 мл и атмосферном лабораторном реакторе объемом 500 мл неорганическими кислотами марок «хч» (серная и соляная) и «осч» (азотная). Условия разложения были следующими: тонина помола концентратов <71 мкм; концентрации кислот варьировались от 33 до 60 мас. %; температура в автоклаве 120-160 °С, в атмосферном реакторе 90-120 °С; Т : Ж = 1 : 4-5. Выбранные условия позволили получить данные для моделирования процессов разложения перовскитового и сфенового концентратов и выявить закономерности в ходе вскрытия. Взаимодействие концентратов с серной кислотой сопровождается их разложением с переходом титана (IV) в жидкую фазу. Как видно на рис. 1, разложение концентратов в условиях автоклава протекает интенсивнее, однако требует более серьезных экономических затрат. В случае вскрытия сфенового концентрата степень перехода титана в жидкую фазу в автоклаве и при атмосферных условиях с возвратом парогазовой фазы находиться на сопоставимом уровне. Так, извлечение титана в жидкую фазу при автоклавном разложении достигло 75 % через 5 ч, а при атмосферных условиях — около 80 % через 6 ч. Таким образом, для сфенового концентрата предпочтительнее с экономической 215