Способ переработки лейкоксенового концентрата

смеси до температуры 250-300 С, выдержку втечение двух часов при 280 С, охлаждение до 80"С продувкой воздухом и выщелачивание спека,Недостатком. этого способа является высокая температура разложения, которая по условиям стойкости оборудования не может быть реализована на имеющихся предприятиях. Кроме того проведение процесса в указанном интервале температур, близких к температуре кипения серной кислоты (330 С) связано с проблемой очистки отходящих газов от оксидов серы и пэров кислоты. По этим причинам максимальная температура реакции разложения не должна превышать 200-210 С,45 50 55 Изобретение относится к производствупигментного диоксида титана из лейкоксеновых концентратов по сернокислотнойтехнологии,Сырьем для производства пигментного 5диоксида титана являются ильменитовыеконцентраты(44-56 Т 102,25-35 Ге); шлаки (65-70 Т 102. 5-12 ГеО), выплавляемыев электропечах из титансодержащих руд (втом числе из нестандартных ильменитовых 10концентратов), а также сфеновые(СаО Т 102) и лейкоксеновые концентраты (45-50 Т 102. 40-45 5102 1,5-3,0 Ре).Эти материалы перерабатывают по способу, включающему иэмельчению концентрата, смешение с концентрированнойсерной кислотой, нагрев и разложение притемпературах 180-200 С с последующимвыщелачивднием образовавшегося спека,Недостатком способа является оченьнизкая степень разложения лейкоксеновыхконцентратов серной кислотой (20-30 ), изза чего они практически не используются.несмотря на острый дефицит ильменитовыхконцентратов и шлаков. Между тем эти концентраты имеют ряд принципиальных преимуществ перед ильменитовыми: благодарянезначительному содержанию в них оксидов железа снимается проблема отходовжелезного купороса при одновременномуменьшении расхода серной кислоты наединицу диоксида титана теоретически в1,3-1,5 раза. Кроме того, отношение Сг 20 з и9205 к Т 102 в лейкоксеновых концентратах 35меньше, чем в ильменитовых, соответственно в 5-10 и 1,5-2 раза, что должно положительно влиять на качество пигмента,Известен способ получения диоксидатитана из лейкоксенового концентрата, 40включающий его размол, смешение с концентрированной серной кислотой в массовом соотношении Т: Ж = 1,2:1,0, нагрев Наиболее близким к предлагаемому пп технической сущности и досигаемыл результатам является способ (прототип) переработки лейкоксенового концентрата, разработанный Коми научным центром УрО АН СССР, согласно которому концентрат обжигают в окислительной атмосфере при температурах 600-700 С в течение 3-4 ч, охлаждают и размалывают до крупности менее 75 мкм, Далее с целью очистки от хромофорных примесей и фосфора, а также с целью повышения реак 1 ионной способности оксидов титана, обрабатывают 40-43 серной кислотой при Т;Ж = 1,5 и температуре 120-130 С в течение 6-8 ч, Затем концентрат сушат при 100-200 С, смешивают с концентрированной серной кислотой при Т;Ж = 1,2;1, нагревают смесь до 270 С, выдерживают при этой температуре 10,5-2 ч, охлаждают и выщелачивают,Способ по прототипу обеспечивает высокую степень разложения концентрата (до 98 ), но существенным его недостатком, несмотря на дополнительные по сравнению с аналогами операции (обжиг и обработка 40-43 серной кислотой) остается необходимость проведения основной стадии (разложение концентрированной серной кислотой) при температуре, неприемлемой по условиям экологии, и стойкости оборудования для существующих производств, Снижение же температуры до обычного уровня (180-200 С) сопровождается снижением степени разложения 20-30 , Объясняется это тем, что оксиды титана в лейкоксеновом концентрате находятся в форме рутила и анатаза, имеющих низкую реакционную способность, для компенсации чего и необходима высокая температура разложения.Целью изобретения является устранение недостатка прототипа, а именнс улучшение экологии и условий работы оборудования за счет снижения температуры разложения.Указанная цель достигается тем, что в известном способе переработки лейкоксенового концентрата, включающем его обжиг, измельчение, смешение с концентрированной серной кислотой, разложение и выщелачивание, концентрат подвергают восстановительному обжигу с выдержкой в интервале температур от 1200 до 1350 С в течение времени от 20 до 150 мин.Способ осуществляют следующим образом, Исходный лейкоксеновый концентрат и измельченный до крупности 3 0 мм твердый в ос стан овител ь (ко к си к, не Фт я ной кокс) загружают в аппарат д я обжи а например, в наклонную вращающуюся пе ь. в которой с помо,цью гаэогорелочных д ;ч,йств обес 200113850 55 цечивзют восстановительную атмосферу, для чего скигают топливо (например, природный газ) с коэффициетол избытка воздуха (а)меньше 1,0. Конкретное значение а цодбирзот экспериментально по условию обеспечения температуры концентрата на выходе из печи в пределах от 1250 до 1350"С. Скорость вращения печи(или время пребывания материалов в печи шахтного типа) подбирают экспериментально по условию обеспечения времени пребывания концентрата н районе температур от 1200 до 1350"С е пределах от 20 до 150 мин, Обожженный концентрат охлаждают в воде или в специальном агрегэте, в котором поддерживают восстановительную атмосферу зз счет остаточного твердого восстановителя и использования, нзприлер, части газов, отходящих из печи для обжига, Расход твердого восстановителя подбирают экспериглентаьо по условию восстановления руилз (Т 02) до аносонитдТз 05) при мини мдльно возможном содержании углерода в охлажденном концентрате. Затем концентрат размалывдот, смешивают с концентрированной серчой кислотой при Т:Ж = 1,2:1, нагревают сглесь до 180-200 С. выдерживают при этой температуре 1,5-2 ч, охлаждают и выщелачинзют.Указанные пределы теглпературь и времени восстановительного обжига взаиглозависимы. Нижний предел телцерзтурь 1200 С) обосновывается тем, что удовлетворительную степеь разложеия лейкоксенового концентрата (85%) удается получить только при времени обжига 150 и более минут, Поэтоглу дзльнеишее снижение температуры и соотнетстнуощее увеличение времени нецелесообразно из-за прогрессирующего уменьшения производительности агрегата для обжигд. Верхний предел (1350 С) обосновывается тем, что цри дзльнейшеги повышении температуры концентрат спекзется и повышаются эергетические затраты, в том числе и расход твердого восстановителя (из-за повышения а и скорости взаимодействия твердого углерода с газовой фазой). Время на обжиг при этой теглпературе может быть уменьшено до 20 мин.Таким образом, сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что лейкоксеновый концентрдт подвергают восстановительному обжигу, цри которол высшие оксиды титана восстзнднливзотся до аносовита, решетка которсго будучи более дефектной, является и болеелкционносцособной.П р и гл е р ы осуществления.Способ цргн рн лабордорньх условиях применител. о к лейкоксеновому кон 5 10 15 20 25 30 35 40 45 центрзту Ярегского месторождения с лзссовой долей,%: т 102 48,0, 3102 40,7, ГеО 2,5, А 20 з 2,4, М 90 0,5, СаО 0,28. МпО 0,01, Р 205 0,15 Ч 205 0,10,Кроме того, исходный концентрат содержал (после флотации и экстрзкции) 2,3% нефти,Указанный концентрат подвергали восстановительному обжигу в грзфитоном тигле, который помещали в угольную цечь сопротивления, Восстановительная атмосфера создавалась за счет графита тигля, стенок печи и нефти, содержащейся в концентрате, Обожженный концентра измельчзли до крупности менее 75 гикл, слешивдли с концентрированной серной кислотой при Т;Ж =- 1,2:1, нагревали до 200 С, выдерживали при этой темцердтуре 1,5 ч, охлаждали, выщелачинзли водой и по выходу диоксида титана определяли степень разложения концентрата. Результаты опытное приведены в таблице, из которой видно, что минимальная температура, начиная с которой наблюдается резкое повышение реакционной способности концентрата, составляет 1200 С, а оптилзльо; время обжига при этой температуре - 150 гии, тдк кзк дзльнейшее его увеличение практически н дает эффекта. По леере повышения теглпературь степень разложеия кочцетрата повышается, а оптимальное время обжига уменьшается, При 1350"С и времени обжига 20 минут степень рззложеия уже превышает 80%, что и позеоеуказать это время в качестве нижнего пределаТаким образом, предлагдегльй способ переработки лейкоксеновых концентрдтов обеспечивает возможность полу еия из них пигментного диоксида титана при достаточно высоком извлечении до 98 ".,) в условиях действуощих производств. Тем самьл решается проблема сырьевой базы пигментной промышленности при одновременном улучшении экологической обста овки благодаря низкому содержанию в лейкоксеновых концентратах железа и соо.нетстненно меньшему расходу серной кислоты(56) Беленький Е.Ф., Рискин И,В. Хиглия и технология пигментов. Л., Госхимиэддт, 1960, с. 756,Авторское свидетельство СССР М 235883, кл. С 22 В 34,12, оцублик,24,01,69, БИ, 1969, М 6,Конык О,А., Попова Н.А., Глокмзч 1 О.И Белых Г.Г. Технико-экономические основь комплексной переработки лейкоксеоного сьрья, Коми научный центр Серия препринтов сообщений "Научные рекомендации - народному хозяйству", выпуск 85, Сыктывкар, 1990, с, 48.2001138 Результаты опытов ио разложению Ярегского концентрата М опыта Условия восстановитель- Фазовый состав пробы после обжиСтепеньразложения, ф ного обжига га температувремя, мин ра, С 1 (прототип) Сагенитовая структура зерен. Состав; кварц, рутил, анатаэ 97,6 2 (аналог) 25,6 1100 30 Начало образования фазы магнели(Т 1 вОт)Замещение рутила фазой магнели 26,0 1200 20 53,9 59,2 1200 30 Одновременное присутствиеТ 16011 и аносовита (Т 1 эОБ)Содержание аносовита преобладает над фазой магнели 67,8 60 1200 88,0 1200 120 1200 150 180 1200 1300 10 10 См.оп. б, Появляется кристобалитСм.оп, 7 1300 20 1300 30 12 Исчезает фаза Магнели, присутствуют кварц и кристобалит 1300 13 60 1300 14 15 1350 50 1,0 90,3 98,5 19 50 94,1 опыте М 1 температура разложения 270 С, в остальных 200 ия темпеельчением вительноределах от и 20 - 150 ты оборудования ратуры разложен концентрат подве му обжигу при тем 1200 до 1350 С в т мин. за счет сниже ия. перед изм ргают восста пературах в печение време КОН- ьче- серчто, с рвбоф о р мул а иэо бр е те ни я СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ЛЕЙКОКСЕНОВОГ центРАтА, включающий обжиг, изм ние, смешение с концентрированно ной кислотой, разложение выщелачивание, отличающийся тем, целью улучшения экологии и условий 88,989,1 .57,058,961,083,3