Труды КНЦ (Технические науки вып. 1/2024(15))

Труды Кольского научного центра РАН. Серия: Технические науки. 2024. Т. 15, № 1. С. 435-442. Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 435-442. For citation: Shchukina E. S., Vinogradova S. V., Zakurko D. V. Behavior of titanomagnetite during its interaction with sulfuric acid solution // Transactions of the Kola Science Centre of RAS. Series: Engineering Sciences. 2024. Vol. 15, No. 1. P. 435-442. doi:10.37614/2949-1215.2024.15.1.071. Введение Минерал титаномагнетит входит в состав хибинской апатитонефелиновой руды в количестве 2,5-3 мас. %. При современных масштабах добычи руды объём сопровождаемого её титаномагнетита огромен, однако до сих пор нет предприятий по его переработке. В хвостохранилищах комбината накоплено 750 млн т, в отвалы ежегодно выводится свыше 300 тыс. т высокотитанистого титаномагнетита (15-17 % TiO 2 ) в виде техногенного сырья (содержание титаномагнетита более 1,5 % [1]. Описание существующих промышленных способов выделения титаномагнетитовых концентратов приведено в работе [2, 3]. Высокие магнитные свойства титаномагнетита упрощают его выделение из комплексных руд. К числу сильномагнитных минералов относится также магнетит и в меньшей степени — эгирин. Эти же минералы имеют и более высокий удельный вес, чем у основной массы нерудных минералов. Сепарации минералов предшествует дробление руд до таких размеров, когда они освобождаются от сростков с нерудными минералами, чаще измельчают до класса 74 мкм. Измельчённый продукт подают на магнитные сепараторы со слабым полем, на которых в водной среде выделяют титаномагнетитовый концентрат [4]. Обогатительные фабрики, вырабатывающие титаномагнетит, работают по магнитно- гравитационно-флотационным (Норвегия, США) и магнитофлотационной (Финляндия) схемам. Введение операции флотации в магнитогравитационную схему переработки руд Кусинского месторождения упростило схему за счёт исключения большого числа концентрационных столов и увеличило извлечение титана в концентрат с 46 до 75 %. Титаномагнетит — минерал из класса сложных окислов, промежуточный продукт изоморфной серии твёрдых растворов состава магнетит (FeFe2O4) — ульвошпинель (Fe2TiO4) [5]. Согласно литературным данным, собственно титаномагнетитом — Fe3O4TiO2 — можно считать и однофазный твёрдый раствор двуокиси титана в магнетите, и продукт прорастания магнетита ильменитом вследствие распада твёрдого раствора. Часто под титаномагнетитом подразумевают магнетит, содержащий относительно мелкие включения титановых минералов: ильменита, рутила, перовскита и др. Большей частью эти включения являются продуктами распада твёрдых растворов (FeTiO 3 или Fe2TiO4 в Fe3O4). По своим физическим свойствам титаномагнетит представляет собой чёрный, с металлическим блеском, сильномагнитный минерал с кристаллической структурой типа обращённой шпинели. Твёрдость магнетита по минералогической шкале — 5-5,5, плотность, в зависимости от химического состава, — 4800-5300 кг/м3. Следует отметить, что вариации содержания двуокиси титана в хибинском титаномагнетите (ТМ) составляют 15-17 мас. %. Кроме того, он содержит 0,3-0,5 мас. % V 2 O 5 и 1,3-1,5 мас. % марганца [6, 7], а также примеси кремния, алюминия, фосфора. Высококачественный ТМ из хвостов апатитовой флотации руд Хибинских месторождений может выделяться с использованием магнитно­ гравитационных сепараторов, в частности сепараторов с различной мощностью магнитного поля, разработанных Горным институтом КНЦ АН СССР. Применение таких аппаратов позволяет получать по экологически чистой технологии ТМ с содержанием, мас. %: Fе — 56,5; ТІО 2 — 15,5; P 2 O 5 — 0,2; SiO 2 — 2,25; V 2 O 5 — 0,47 [8]. В научных изданиях широко обсуждаются металлургические и химические способы переработки титаномагнетитового концентрата. Так, в ИХТРЭМС КНЦ РАН проработаны кислотные методы разложения титаномагнетита, основанные на селективном отделении железа на начальной стадии с получением титанового концентрата, либо по сернокислотной технологии ильменита с переводом в жидкую фазу и железа, и титана. Значительный интерес представляет пирометаллургическая © Щукина Е. С., Виноградова С. В., Закурко Д. В., 2024 436