СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ТИТАНА

СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ТИТАНА


RU (11) 2144504 (13) C1

(51) 7 C01G23/04, C01G49/10, C22B3/44 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 98104566/12 
(22) Дата подачи заявки: 1998.02.16 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1998.02.16 
(45) Опубликовано: 2000.01.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: US 4107264 A, 15.08.78. SU 1414782 A1, 07.08.88. SU 116155 A1, 18.09.58. RU 2058408 C1, 20.04.96. US 2042435 A, 26.05.36. 
(71) Заявитель(и): Институт химии Дальневосточного отделения РАН 
(72) Автор(ы): Гордиенко П.С.; Лапташ Н.М.; Гончарук В.К. 
(73) Патентообладатель(и): Институт химии Дальневосточного отделения РАН 
Адрес для переписки: 690022, Владивосток, пр-т 100-лет Владивостоку, 159, Институт химии ДВО РАН, патентный отдел 

(54) СПОСОБ РАЗДЕЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА И ТИТАНА 

Использование: в производстве тонкодисперсного титанового и железооксидного пигментов для лакокрасочной, керамической, строительной, кожевенной и бумажной промышленностей. Результат способа: повышение степени разделения железа и титана и упрощение процесса. Титансодержащие концентраты вскрывают плавиковой кислотой. Осаждают железо аммиачным раствором при рН 4-8. Титан остается в растворе. В раствор после вскрытия можно добавить цинк или железо для увеличения осаждения железа из руды. Добавление в фильтрат после осаждения фторидов железа растворимых сульфидов позволяет повысить степень извлечения железа до 99,95 %. 2 з.п.ф-лы. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к фторидной технологии переработки титансодержащего сырья и может быть использовано для получения титанового и железооксидного пигментов высокой чистоты.

Основным сырьем для производства диоксида титана является ильменитовый концентрат, основной минерал которого ильменит FeTiO3. Для получения высокочистого диоксида титана, который впоследствии может быть использован в качестве пигмента, чрезвычайно важно как можно более полное отделение железа от титана.

Известен способ переработки ильменитового сырья с использованием гидродифторида аммония (патент РФ N 2058408, C 22 B 34/12), при котором фторирование осуществляют гидродифторидом аммония при температуре 50-180oC, затем пирогидролизом при 500-800oC возогнанного тетрафторида титана получают диоксид титана, а пирогидролизом шлама при 800-840oC - ультрадисперсный порошок Fe3O4. Однако при таком способе разделения в шламе остается до 5% диоксида титана. Полученный таким способом товарный продукт (TiO2) оказывается загрязнен железом, так как при содержании железа в исходном сырье 25% и выше трудно предотвратить пылеунос мелкодисперсных фторидов железа на стадии сублимации. Кроме того, поскольку оксид железа, полученный пирогидролизом, загрязнен наряду с другими примесями фторидами кальция и магния, которые не подвержены гидролизу в указанном интервале температур, то он не может использоваться как железооксидный пигмент высокой чистоты.

Известен способ вскрытия ильменитового сырья с использованием FeF3 в качестве фторирующего агента (заявка GB N 1357499). Разделение железа и титана по этому способу осуществляют возгонкой TiF4 при 600-950oC, образующегося по реакции: 4FeF3+3TiO2= 2Fe2O3+3TiF4 . Однако процесс требует высоких температур и осложняется образованием нелетучего TiOF2. Кроме того, регенерация фторида железа - достаточно сложный процесс.

Известен способ переработки титансодержащего сырья, при котором вскрытие руды осуществляют раствором плавиковой кислоты, а разделение железа и титана ведут экстракцией железа (III) алкилфосфорными кислотами в органическую фазу (патент США N 4168297, МКИ C 01 G 23/06). Данный способ позволяет извлечь из раствора не более 99,5% железа, что впоследствии приводит к получению недостаточно чистой двуокиси титана и, кроме того, процесс экстракции достаточно дорог и сложен.

Наиболее близким к заявляемому является способ разделения железа и титана, согласно которому исходную руду обрабатывают водным раствором фтористоводородной кислоты, а, затем раствором фтористого аммония и аммиака при pH 6,0 - 6,8 осаждают железо-аммонийные фториды, которые отделяют от титансодержащего раствора (патент США N 4107264 опубл. 15.08.78). Однако из-за растворимости образовавшихся железо-аммонийных фторидов, описанный способ не позволяет достичь необходимой степени разделения, поэтому в дальнейшем приходится добавлять достаточно большое количество растворимых сульфидов с целью дальнейшей очистки раствора от железа.

Задача изобретения - повышение степени разделения железа и титана за счет осаждения гидратированного дифторида железа и нестехиометрического фтороферрата аммония, что обеспечивает получение высокочистых товарных продуктов-железооксидного и титанового пигментов.

Поставленная задача достигается тем, что проводят вскрытие ильменитового концентрата раствором плавиковой кислоты, а затем раствором аммиака при pH 4-8 отделяют образовавшийся осадок.

Из полученного осадка после переработки получают мелкодисперсный оксид железа высокой степени чистоты, а фильтрат, содержащий гексафторотитанат аммония, перерабатывают по известным схемам на TiO2.

Способ позволяет выделить из фторидного раствора не менее 99,8% железа.

Введение во фторидный раствор после вскрытия металлов, например, цинка или железа, повышает степень извлечения железа, а добавление в фильтрат после отделения осадка соединений железа растворимых сульфидов позволяет повысить степень извлечения железа до 99,95%.

Способ осуществляют следующим образом.

К исходному ильменитовому сырью добавляют раствор плавиковой кислоты при быстром непрерывном перемешивании. В полученный раствор фторидных солей железа и титана после охлаждения, отстаивания и декантации добавляют небольшими порциями раствор аммиака до pH 4-8. Образуется голубой осадок смеси фторидных соединений железа: FeF24H2O и нестехиометрический фтороферрат аммония (NH4)xFeF2x (2x3). Осадок отфильтровывают, прокаливают или подвергают пирогидролизу при температуре не выше 700oC для получения красно-коричневого железооксидного пигмента без примеси других элементов.

Вскрытие ильменитового сырья раствором плавиковой кислоты обеспечивает переход железа в раствор в виде Fe (+2)- ионов, но из-за экзотермичности процесса взаимодействия ильменита с HF и присутствия кислорода воздуха, часть железа переходит в трехвалентное состояние, поэтому при добавлении раствора аммиака при pH 4-5 удаляется основная масса железа (98%) в виде FeF2H2O, и частично в виде (NH4)xFeF2x-нестехиометрического фтороферрата аммония, а при pH 8 железо доосаждается в виде (NH4)xFeF2x, растворимость которого с увеличением pH падает. При этом титан удерживается в растворе в виде (NH4)2TiF6. Увеличение pH (больше 8) приводит к выпадению из раствора оксофторотитанатов аммония (NH4)2TiOF4 или (NH4)3TiOF5, что загрязняет конечный оксид железа и ведет к потере титана.

Для полного осаждения железа в виде FeF2H2O во фторидный раствор после вскрытия вводят металлы, например, Zn или Fe, что позволяет получить в дальнейшем титансодержащий раствор с концентрацией железа в нем 0,1 - 0,06 г/л.

Степень отделения железа повышается и в случае добавления в титансодержащий раствор сульфида аммония и отделения образовавшегося осадка. Полученный затем из образовавшегося раствора диоксид титана содержит железа всего 4-710-3 мас.%.

Известно, что добавление гидроксида аммония к растворимым солям железа ведет к осаждению гидроксидов железа (И.Г.Рысс "Химия фтора и его неорганические соединения", Госхимиздат. -М., 1956, с. 587). Однако оказалось, что в условиях заявляемого способа введение в раствор гидроксида аммония приводит к образованию осадка гидратированного дифторида железа, обладающего меньшей растворимостью, чем нестехиометрический фтороферрат аммония (NH4)xFeF2x (2x3), что и обеспечивает достижение нового технического результата, а именно, высокую степень разделения железа и титана.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. 20 г ильменитового концентрата, содержащего, мас.%: 28,2 Ti и 31,0 Fe, вскрывают 55 мл 40%-ной HF при непрерывном интенсивном перемешивании в течение 20 мин. Реакция протекает с экзоэффектом. После охлаждения раствора приливают 50 мл воды для перевода образующихся фторотитанатов в раствор. Раствор отфильтровывают и при перемешивании небольшими порциями добавляют 45 мл NH4OH (25%) до pH-5. Голубой осадок фторидных соединений железа отделяют и к фильтрату приливают еще 10 мл 25% NH4OH до pH-8. После отделения выпавшего осадка в растворе определяют содержание железа и титана атомно-абсорбционным методом, которое составляет 0,07 мг/мл Fe и 30 мг/мл Ti, что соответствует извлечению железа из раствора на 99,8%. Осажденный затем из раствора с помощью пероксида водорода пероксофторотитанат аммония (NH4)3TiO2F5 содержит 710-2, а выделенный в виде монокристаллов (NH4)2TiF6 - 610-3 мас.% железа.

Пример 2. К 55 мл HF (40%) добавляют 20 г концентрата, затем добавляют еще 30 мл HF (40%) и 4 г металлического цинка для восстановления Fe (III) до Fe (II). К охлажденному фильтрату ярко-зеленого цвета добавляют сначала 100 мл NH4OH (25%) до pH-5, затем еще 25 мл до pH-8. Масса голубого осадка, содержащего 18,1% Fe и 14,3% Zn, составляет 22 г (железо осаждается практически все в виде FeF24H2O). Фильтрат содержит 0,6 мг/мл Fe и 20 мг/мл Ti. К 100 мл фильтрата добавляют около 200 мг сульфида натрия Na2S9H2O, выпавший черный осадок отфильтровывают. Содержание железа в растворе после фильтрования составляет 0,02 мг/мл, что означает удаление железа из раствора на 99,95%. Осажденный затем из раствора с помощью пероксида водорода пероксофторотитанат аммония (NH4)3TiO2F5 содержит 410-2, а выделенный в виде монокристаллов (NH4)2TiF6 - 410-3 мас.% железа. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Способ разделения железа и титана при переработке титансодержащего сырья, включающий вскрытие руды водным раствором плавиковой кислоты, последующее разделение продуктов вскрытия соединениями аммония и отделение выпавшего осадка, отличающийся тем, что в качестве соединения аммония используют водный раствор аммиака, а разделение продуктов вскрытия осуществляют при pH 4-8.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в раствор после вскрытия добавляют цинк или железо.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в раствор после отделения осадка добавляют растворимые сульфиды.


ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян

Независимый научно технический портал
Устройства и способы извлечения цветных, редкоземельных и благородных металлов






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска: "и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+извлечение -золота".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "золото" будут найдены слова "золотой", "золотое" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("золото!").




Рейтинг@Mail.ru