СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РУТИЛА ИЗ ИЛЬМЕНИТА
PROCEDURE FOR EXTRACTION OF RUTILE FROM ILMENNITE

Изобретение относится к переработке титансодержащего сырья и может быть использовано для получения рутила из ильменита.
3
2
Диоксид титана получают разложением ильменитового концентрата серной кислотой. Сырьем является ильменитовый концентрат, основное соединение которого ильменит FеТiO. Пигментный ТiO получают разложением ильменитового концентрата серной кислотой при 180-200°С и переводом Fe и Ti в растворимые соединения [Добровольский И.П. Химия и технология оксидных соединений титана. Свердловск: Уро АН СССР, 1988]. Растворимые соли Fe и Ti разделяют охлаждением до -5°С. Затем гидролизом из раствора выделяют гидротированный диоксид Ti, который прокаливают барабанно-вращающейся печи при 800-1000°С.
К недостаткам способа относятся его высокая себестоимость (для разложения 1 т концентрата необходимо 1,3 т серной кислоты, которую не возвращают в процесс из-за тончайшей взвеси гидроокиси титана), повышенная опасность работы с крепкой кислотой, неэкологичность (при вскрытии концентрата концентрированной серной кислотой наблюдается неуправляемая бурная реакция, сопровождаемая обильным вспениванием, выбросами газа и реакционной массы). Способ многостадийный, незамкнутый.
2
Крупным недостатком сернокислотного метода являются также высокие требования к чистоте рудного концентрата (содержание TiO не ниже 46 мас.) и неизвлекаемость титана из рутила.
Известен способ разделения железа и титана [Патент РФ №2144504, опубликован 20.01.2000], в котором титансодержащие концентраты вскрывают плавиковой кислотой. Осаждают железо аммиачным раствором при рН 4-8. Титан остается в растворе. Добавление в фильтрат после осаждения фторидов железа растворимых сульфидов позволяет повысить степень извлечения железа до 99,95%. Основным недостатком данного способа является примесь железа (не менее 0,05 мас.%) в конечном диоксиде титана, что значительно ухудшает качество титанового пигмента.
4
2
Известны также твердофазные способы вскрытия и разделения ильменитового концентрата на железистую и титановую фракции, в том числе способ [Патент РФ №2058408, опубликован 20.04.1996], способ включает в себя фторирование исходного сырья путем спекания с гидродифторидом аммония (NHHF) в соотношении 95-117 мас.% от стехиометрического, термообработку профторированной массы с последующим разделением продуктов фторирования путем возгонки, пирогидролиз фтороаммонийного комплекса титана с получением диоксида титана. Оставшийся после возгонки титана шлам гидролизуют при 800-840°С с получением «легированного» оксида железа. Недостатком способа является низкая степень выделения титана из исходного сырья. Невозможно использовать для получения пигментных марок.
4
2
4
2
6
2
Известен способ [Патент РФ №2365647, опубликован 27.08.2009] (способ прототип) включающий фторирование исходного сырья гидродифторидом аммония (NHHF) для вскрытия титансодержащего сырья с последующей возгонкой титана, осаждение гидратированного диоксида титана из раствора, содержащего тетрафторид титана и фторид аммония. Под действием перегретого водяного пара остаток переводится в железооксидный пигмент. Недостаток способа при осаждении водных растворов (NH)TiF сложно получить TiO рутильной формы, использующийся для изготовления пигментов.
Задачей изобретения является разделение ильменитового концентрата на оксид железа (III) и оксид титана (IV) рутильной формы.
4
2
Решение задачи осуществляется следующим образом. Ильменитовый концентрат фторируют с использованием фторидов аммония для его вскрытия. Измельченный фторированный продукт растворяют в дистиллированной воде, отделяют фильтрацией нерастворимые примеси. Совместно осаждают аммиачной водой при рН 8-9 гидратированный диоксид титана и гидроксид железа из раствора. Полученный фильтрат, содержащий FeOOH, Ti(OH), TiO(OH), смешивают с хлоридом аммония, после этого производят прокаливание при температуре 220-270°С в течение 5 часов.
Ильменитовый концентрат фторируют в расплаве фторида аммония (взятом в избытке), при этом протекает реакция:
3
4
4
2
6
4
3
5
3
2
FеТiO+11NHF=(NН)ТiF+(NН)FеF+6NН↑+3HO↑
вплоть до 200°С газовую фазу направляют на регенерацию аммиачной воды. В случае гидродифторида аммония протекает реакция:
3
4
2
4
3
7
4
3
5
2
FеТiO+6NHHF=(NH)TiF+(NН)FеF+3HO↑
При хлорировании осажденной смеси протекают следующие реакции:
2
3
4
4
2
5
3
2
FеO+10NHCl=2(NH)FeCl+6NН+3НO
4
4
3
3
2
FeO+5NHCl=(NH)FeCl+2NН+НO
4
2
6
4
3
5
4
4
2
2
2
3
Пример 1: Берем навеску ильменитового концентрата массой 25 г, прибавляем к ней фторид аммония, взятый в избытке, перемешиваем. Фторирование сырья протекает путем спекания со фторирующим агентом при 170-200°С и выдерживается до полного отдымления, получается около 50 г фторированного продукта, содержащего (NH)TiF, (NH)FeF, NHF. Далее измельчаем и растворяем в дистиллированной воде и фильтруем. Осадок представляет собой нерастворимые фториды примесных элементов. Раствор осаждаем аммиачной водой при рН 8÷9. Полученный осадок смешиваем с NHCl и прокаливаем при 220-270°С в течение 5 часов. Спек растворяем в дистиллированной воде, тем самым выщелачиваем хлориды и хлораммиакаты железа. Суспензию фильтруем, получаем раствор хлоридов железа, хлорида аммония и осадок гидратированного ТiO, который прокаливаем при 700°С. Фильтрат осаждаем аммиачной водой при рН 5÷6, тем самым получаем FeOOH, который прокаливаем при 500°С. В результате получается 12 г TiO pyтильной формы (загрязненного FеО около 0,05%) и 2 г оксида железа.
4
4
2
Пример 2: Отличается от примера 1 тем, что вместо NHF используем NHHF.
4
Пример 3: Вместо растворения в дистиллированной воде, после смешения с NHCl, увеличиваем температуру до 330-380°С и возгоняем хлориды, хлораммиакаты железа и избыточный хлорид аммония, которые улавливаем, растворяем в дистиллированной воде, осаждаем аммиачной водой при рН 5÷6, тем самым получаем FeOOH, который прокаливаем при 500°С.