Спосіб одержання пігментного діоксиду титану з незнехромлених ільменітових концентратів

1. Спосіб одержання пігментного діоксиду титану з незнехромлених ільменітових концентратів, що включає розкладання незнехромлених ільменітових концентратів сірчаною кислотою при нагріванні реакційної суміші гострою парою, відновлення отриманих розчинів, коагуляцію шламу в розчині флокулянтом з наступним очищенням розчинів від шламу, кристалізацію, упарювання, гідроліз титанілсульфату, фільтрацію, прожарювання, який відрізняється тим, що розкладання незнехромлених ільменітових концентратів проводять завчасно підігрітою до температури 40-60°С сірчаною кислотою з кінцевою концентрацією 92% при нагріванні реакційної суміші гострою парою до температури 80°С, а подальшу коагуляцію проводять з використанням флокулянта у кількості 0,390,40кг/т діоксиду титану. 2. Спосіб за п.1, який відрізняється тим, що очищення розчину від шламу проводять до досягнен3 ня густини розчину на рівні 1,52-1,54г/см . UA (21) a201006406 (22) 25.05.2010 (24) 11.07.2011 (46) 11.07.2011, Бюл.№ 13, 2011 р. (72) ЛАПІН ЄВГЕН ВАСИЛЬОВИЧ, ВОЛКОВ ВОЛОДИМИР МИКОЛАЙОВИЧ, ДОЛЯ ЛЕОНІД ПЕТРОВИЧ, СТЕПАНІЩЕНКО ВІКТОР ЛЕОНІДОВИЧ, КАРПЦОВ СЕРГІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ЛАВРИК ВІРА ІВАНІВНА, ДЕНЩІКОВ ОЛЕГ ВОЛОДИМИРОВИЧ, ШИНКАРЕНКО ВОЛОДИМИР ЛУКИЧ, ДОЛЯ ОЛЕКСІЙ ЛЕОНІДОВИЧ, ВАКАЛ СЕРГІЙ ВАСИЛЬОВИЧ (73) ПУБЛІЧНЕ АКЦІОНЕРНЕ ТОВАРИСТВО "СУМИХІМПРОМ" (56) UA 34171 A 15.02.2001 UA 80994 C2 26.11.2007 UA 80993 C2 26.11.2007 EA 009207 B1 27.10.2003 GB 1037399 C1 27.07.1966 GB 1092102 22.11.1967 C2 2 (19) 1 3 95187 сушіння та розмел ільменіту, розкладання незнехромлених ільменітових концентратів сірчаною кислотою, відновлення отриманих розчинів, коагуляцію шламу в розчинах флокулянтом з наступним очищенням розчинів від шламу, кристалізацію, видалення купоросу, упарювання, приготування зародків двоокису титану анатазної та рутильної модифікацію, гідроліз титанілсульфату, фільтрацію, відбілювання та сульфування, прожарювання, очищення газу, сухий розмел, поверхневу обробку, сушіння, струменевий розмел, упакування досягається тим, що згідно з винаходом, розкладання незнехромлених ільменітових концентратів сірчаною кислотою здійснюють шляхом попереднього підігрівання сірчаної кислоти до температури 4060°С. Реакція проводиться з кінцевою концентрацією кислоти 92% з подальшим «поштовхом реакції» гострою парою при температурі, що не перевищує 80°С, після чого реакція розкладання проходить екзотермічно. Це забезпечує хід реакції таким чином, що значна частина сполук хрому не переходить в розчин, а залишається у шламі. Відновлення отриманих розчинів проводять з використанням обрізі жерсті, що дозволяє проводити процес при температурі 65-68°С та утримувати 3 концентрацію Ті2О3 на рівні 2,5-4,5г/дм , а стадію коагуляції проводять за рахунок використання флокулянтів в кількості 0,39-0,4 кг/т двоокису титану з використанням технології відстоювання, при якій густина розчинів після очищення складе 1,523 1,54г/дм . Суть винаходу полягає в тому, що розкладання незнехромлених ільменітових концентратів (наприклад Вольногорського родовища), що містять до 1,2% Сr2О3, починають з попереднього підігрівання кислоти до 40-60°С. Реакція проводиться з кінцевою концентрацією кислоти 92% та подальшим розігріванням реакційної суміші гострою парою (так званий "поштовх реакції"). При цьому оптимальна температура суміші складає не більше 80°С та створюються умови для зберігання хрому в нерозчинному вигляді, що дозволяє виводити його зі шламом при відстоюванні. При кінцевій концентрації кислоти менше 92% та температурі суміші нижче 80°С реакція протікає мляво, час розкладання концентрату різко зростає, знижується ступінь переходу титану з водонерозчинної форми у водорозчинну, збільшуються втрати титану зі шламом, зростає собівартість кінцевої продукції. При кінцевій концентрації кислоти більше 92% та температурі вище 80°С ступінь розкладання не зростає, а кількість сполук хрому, які переходять у розчин збільшується, тому енерговитрати на додаткове розігрівання є необґрунтованими. Отримані розчини відновлюють шляхом прокачування їх через обріз жерсті, відновлення ведеться до кон3 центрації Тi2О3 2,5-4,5г/дм , тим самим в умовах 4 екзотермічної реакції подальше розігрівання розчинів йде тільки на 15-18°С, що запобігає перегріванню розчинів, які відновлюються, відсутня втрата стабільності (стійкість до гідролізу). З метою коагуляції тонкодисперсних часток сполук хрому й кремнієвої кислоти в розчини титанілсульфату, що подаються на відстоювання, додають флокулянт у кількості 0,39-0,40кг/т ТiО2. Якщо флокулянта добавляти меншу кількість, то не вдасться досягти достатнього ступеня очищення розчинів від нерозчинних домішок, а готовий продукт не відповідатиме вимогам ТУ У 24.1-05766356-054:2005. Збільшення витрати флокулянта вище 0,40кг/т не приносить позитивних результатів. Для втримання густини розчинів після очищення на рівні 1,523 1,54г/см використовують технологію відстоювання розчинів замість фільтрації, і в зв'язку з відсутністю взаємодії розчинів із водою ми отримаємо кращі пігментні показники двоокису титану. Спосіб одержання пігментного двоокису титану з незнехромлених ільменітових концентратів проводиться за такими стадіями: сушіння та розмел ільменіту, розкладання незнехромлених ільменітових концентратів сірчаною кислотою, відновлення отриманих розчинів, коагуляція шламу в розчинах флокулянтом із наступним очищенням розчинів від шламу, кристалізація, видалення купоросу, упарювання, приготування зародків двоокису титану анатазної та рутильної модифікації, гідроліз титанілсульфату, фільтрація, відбілювання та сульфування, прожарювання, очищенням газу, сухий розмел, поверхнева обробка, сушіння, струменевий розмел, упакування. Приклад №1 Для здійснення реакції спочатку змішують у реакторі 29т ільменітового концентрату та 50,5т 94,8% сірчаної кислоти з доведенням кінцевої концентрації кислоти до 90%, шляхом розбавлення кислоти «поштовховою» водою. Далі проводять підігрівання суміші гострою парою до температури 80°С, і реакція проходить екзотермічно протягом 10-30 хвилин, внаслідок чого реакційна суміш стає твердою. До твердого продукту розкладання додають 1,5т сірчаної кислоти й ведуть вилуджування протягом 7-8 годин. Отриманий розчин відновлюють, додають флокулянт у кількості 0,39кг/т, очищують від домішок відстоюванням та надалі проводять процес без змін. Приклад №2, 3 Виконують аналогічно до прикладу №1, але в прикладі №2 розбавлення ведеться до кінцевої концентрації кислоти 92% та попереднє підігрівання кислоти до 50°С, а в прикладі №3 розбавлення ведеться до кінцевої концентрації кислоти 93% та попереднього підігрівання кислоти до 48°С. Параметри процесу наведені в таблиці №1. Отримані результати наведені в таблиці №2. Таблиця №1 Параметри процесу та отримані результати 1 Номер досліду 2 3 Умови досліду: Маса ільменітового концентрату, т 29 29 29 5 95187 6 Продовження таблиці №1 Маса сірчаної (94,8 %) кислоти на розкладання, т Температура попереднього підігрівання кислоти, °С Кінцева концентрація кислоти, % Розігрівання реакційної суміші, °С Тривалість основної реакції (після закінчення підігрівання), хв. Добавка флокулянта, кг/т ТіО2 50,5 40 90 80 13 0,39 50,5 50 92 80 11 0,4 50,5 48 93 80 16 0,4 Таблиця №2 Номер досліду 1 2 84,7 91,5 52,9 25,1 2,21 5,6 0,023 0,04 0,242 0,385 1,530 1,535 0,0004 0,0003 Отримані результати Ступінь розкладання концентрату, % Кількість шламу в невідновленому розчині, г/л Масова частка Сr2О3 у шламі, % Масова частка Сr2О3 у розчині, % Співвідношення Сr2О3/ТiО2 у розчині, % 3 Густина розчинів після очищення, г/см Вміст Сr2О3 в пасті перед прожарюванням, % 3 90,8 36,9 3,92 0,059 0,567 1,530 0,0005 Даний спосіб пройшов випробування на ВАТ «Сумихімпром» в цеху з виробництва двоокису титану, де отримано позитивні показники, що відповідають всім характеристикам відповідно до вимог ТУ У 24.105766356-054:2005. Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко Підписне Тираж 24 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601