Фторидный способ переработки ильменитовых шлаков и лопаритовых концентратов

• Автор: Карелин, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.17.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Северск
• Количество страниц: 274 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение
Глава 1. Обзор существующих способов переработки ильменитовых
и лопаритовых концентратов
1.1. Ильменитовые концентраты
1.2. Лопаритовые концентраты
Глава 2. Некоторые аспекты термодинамических особенностей процессов
фторирования полиметаллического сырья
2.1. Термодинамический анализ возможных реакций фторирования
2.2. Выбор фторирующего реагента
Глава 3. Производство фторидов из ильменитовых шлаков и лопаритовых
концентратов
3.1. Фторирование ильменитовых шлаков
3.2. Фторирование лопаритовых концентратов
Глава 4. Переработка летучих фторидов
4.1. Разделение фторидов титана, ниобия и тантала
4.2. Получение титана и его соединений из тетрафторида титана
4.3. Получение ниобия, тантала и их соединений из фторидов
4.4. Получение кремния и его соединений из тетрафторида
Глава 5. Переработка нелетучих фторидов
5.1. Нелетучие фториды, образующиеся при фторировании ильменитовых концентратов
5.2. Нелетучие фториды, получаемые при фторировании лопаритовых концентратов
Глава 6. Технико-экономические показатели переработки
ильменитовых и лопаритовых концентратов фторидным способом
6.1. Выбросы загрязняющих веществ в окружающую среду
6.2. Экономические показатели переработки ильменитовых титаносодержащих шлаков фторидным способом
6.3. Технико-экономическое обоснование создания завода по переработке лопаритовых концентратов фторидным способом
Общие выводы
Заключение
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ
Бурное развитие новых отраслей промышленности - автомобиле самолете - и ракетостроения потребовало разработки и применения новых материалов - жаропрочных, коррозионностойких, легких сплавов и керамических материалов на основе оксидов, нитридов и карбидов редких металлов и переходных химических элементов. Такие вещества могут найти широкое применение при интенсификации процессов в энергетике, машиностроении, металлургии и химии. В связи с этим за последние 20-30 лет резко возросло производство и потребление указанных материалов. Например, в 1985 г. мировое производство металлического титана составило 30000 т, а неорганического пигмента (ТЮ2) от 2,3 до 2,6 млн. т. Постоянный рост производства и потребления редких металлов и их соединений требует совершенствования технологии их получения. В результате усиления техногенной деятельности человека происходит рост антропогенной нагрузки на биосферу. Это приводит к тому, что проблема влияния человека на окружающую среду является одной из наиболее острых проблем современности.
К числу важнейших факторов техногенного воздействия на биосферу относится величина газовых, жидких и твердых выбросов в окружающую среду при переработке ильменитовых и лопаритовых концентратов.
Ильменит (метатитанат железа БеТЮ3), наиболее распространенный минерал титана, который впервые найден на Урале в Ильменских горах. Это минерал бурого или буро-черного цвета с плотностью 4560-5210 кг/м3.
Важнейший источник ильменита - месторождения титаномагнетитов, крупнейшие из которых находятся в США, Канаде, Австралии, Украине, России, Скандинавии и Бразилии.
В центральной части Кольского полуострова России в горном массиве, высоко поднятом над окружающей равниной, расположено Ловозерское месторождение - крупнейшая в мире минерально-сырьевая база редких и редкоземельных элементов.

Прокалку проводят в электропечи при температуре 750-850°С. После прокаливания продукт выгружают в контейнер и направляют через бункер в смеситель - усреднитель (барабан емкостью 1,2 м3 с гребковой мешалкой). Выгрузку осуществляют двухвальным шнеком в барабаны емкостью 0,05 м3 или в контейнеры. Прокаленные технические оксиды ниобия и тантала являются конечной продукцией. Отходящие газы после гидролиза, содержащие НС1 и водяной пар, поступают в два последовательно расположенных орошаемых водой скруббера с насадкой и ловушку объемом 0,4 м3, где происходит каплеосажденне частиц и доулавливание частиц гидроксидов ниобия и тантала. Затем газовую фазу направляют на газоочистку. Фильтрацию раствора осуществляют на фильтре под давлением или в рамном фильтрпрессе.
Кек, содержащий ниобий и тантал, сбрасывают в баки на репульпацию, а кислый фильтрат - на контрольную фильтрацию в листовой фильтр. Пульпу после промывки кеков репульпацией откачивают на фильтрацию в рамный фильтрпресс. Кек, имеющий влажность 60-70 %, направляют на сушку и затем на прокалку до оксидов ниобия и тантала.
Нейтрализацию солянокислого фильтрата проводят 10%-ным раствором известкового молока. Нейтрализованную пульпу(рН=7) фильтруют на рамном фильтрпрессе. Фильтрат направляют на захоронение, а кек с избытком кальция выводят в отвал.
Из отделения комбинированной системы конденсации и хлорирования лопаритовых концентратов пульпу ТіС14, содержащую до 200 г/дм3 твердых хлоридов ниобия и тантала, направляют в куб-испаритель ректификационной колонны для очистки от 8іС14 и С12. Содержание этих компонентов в очищенном тетрахлориде титана не должно превышать 0,05%.
Затем тетрахлорид титана подвергают очистке от высококипящих хлоридов ниобия и тантала методом простой перегонки под вакуумом 0,5-0,6атм. в гребковых сушилках. Содержание твердых хлоридов после очистки не должно