Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН, Москва, Россия:

К. Л. Занавескин, старший научный сотрудник, эл. почта: zakon82@mail.ru
Г. С. Дмитриев, старший научный сотрудник, эл. почта: dmitriev.gs@mail.ru
Л. Н. Занавескин, заведующий сектором, эл. почта: zanaveskin@ips.ac.ru

Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л. Я. Карпова, Обнинск, Россия:

А. Н. Масленников, младший научный сотрудник, эл. почта: anmaslennikoff@gmail.com

Приведены результаты экспериментальных исследований, направленных на выявление особенностей процесса переработки кварц-лейкоксенового концентрата Ярегского месторождения методом автоклавного выщелачивания. Выщелачивание проводили водным раствором NaOH в лабораторном автоклаве при температурах 180–200 ^оС, соотношении Ж:Т = 3–4 мл/г. Показано, что в результате автоклавного выщелачивания концентрата образуется шламовая фракция. Основной причиной образования шлама является протекание побочных реакций взаимодействия щелочи как с минеральными примесями, так и с рудной составляющей концентрата. Помимо целевой реакции взаимодействия кварца со щелочью в процессе выщелачивания могут протекать побочные реакции, приводящие к образованию содалита, магнетита, титаната натрия, метатитановой кислоты и титаносиликата натрия. Если образование титансодержащих примесей можно контролировать, изменяя условия проведения процесса выщелачивания, то содержание содалита определяется только начальной концентрацией оксида алюминия. Экспериментально показано, что содалит является нежелательной примесью, уменьшающей степень превращения TiO₂ в TiCl₄. В процессе хлорирования содалит превращается в алюмокремниевую шпинель, которая инертна к воздействию хлора и накапливается в реакционной зоне. По мере накопления шпинель равномерно покрывает частицы концентрата, затрудняя подвод реагентов к поверхности TiO₂. В результате процесс хлорирования практически останавливается, конверсия TiO₂ составляет 88,7 %. Обработка автоклавного концентрата 0,1 моль/л раствором HCl позволяет удалить содалит. Экспериментально показано, что полученный продукт пригоден для переработки на TiCl₄.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 15-13-00171).

1. Gupta C. K. Chemical Metallurgy: Principles and Practice. — Weinheim : WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2003. — 811 p.
2. Adipuri A., Zhang G. Q., Ostrovski O. Chlorination of titanium oxycarbide produced by carbothermal reduction of rutile // Metallurgical and Materials Transactions B. 2008. Vol. 39, No. 1. P. 23–34.
3. Государственный доклад о состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2013 году. — М. : Министерство природных ресурсов и экологии РФ, 2014. С. 219–226.
4. Занавескин К. Л., Масленников А. Н., Махин М. Н., Занавескин Л. Н. Особенности химического и минерального состава чернового кварц-лейкоксенового концентрата Ярегского месторождения // Обогащение руд. 2015. № 5. С. 25–32. DOI: 10.17580/or.2015.05.05
5. Федорова М. Н. Химическая доводка титанового концентрата путем автоклавного выщелачивания кремневой кислоты // Титан и его сплавы. — М. : Изд-во АН СССР, 1963. Вып. 9. С. 36–41.
6. Zanaveskin K. L., Lukashev R. V., Makhin M. N., Zanaveskin L. N. Hydrothermal preparation of porous materials from a rutile-quartz concentrate // Ceramics International. 2014. Vol. 40, No. 10. Part B. P. 16577–16580. DOI: 10.1016/j.ceramint.2014.08.013
7. Fertani-Gmati M., Jemal M. Thermochemistry and kinetics of silica dissolution in NaOH aqueous solution // Thermochimica Acta. 2011. Vol. 513, No. 1–2. P. 43–48.
8. Shaowei Youa, Yifei Zhanga, Shaotao Caoa, Fangfang Chena, Yi Zhanga. Crystallization of monosodium aluminate hydrate from a concentrated aluminate solution containing silica // Hydrometallurgy. 2012. Vol. 115–116. P. 104–107.
9. Bingan X., Smith P., Wingate C., De Silva L. The effect of calcium and temperature on the transformation of sodalite to cancrinite in Bayer digestion // Hydrometallurgy. 2010. Vol. 105, No. 1–2. P. 75–81.
10. Лайнер А. И. Производство глинозема. — М. : Государственное научно-техническое издательство литературы по черной и цветной металлургии, 1961. — 620 с.
11. Yuanxu Liu, Zhonglei Wang, Wendong Wang, Weixin Huang. Engineering highly active TiO₂ photocatalysts via the surface-phase junction strategy employing a titanate nanotube precursor // Journal of Catalysis. 2014. Vol. 310. P. 16–23.
12. Pavasupree S., Suzuki S., Yoshikawa Y., Kawahata R. Synthesis of titanate, TiO₂(B) and anatase TiO₂ nanofibers from natural rutile sand // Journal of Solid State Chemistry. 2005. Vol. 178. P. 3110–3116.
13. Миронов М. В., Пазухин В. А. О поведении двуокиси титана в щелочных и алюминатных растворах // Известия вузов. Цветная металлургия. 1959. № 1. С. 83–90.
14. Kostov-Kytin V., Ferdov S., Kalvachev Yu., Mihailova B., Petrov O. Hydrothermal synthesis of microporous titanosilicates // Microporous and Mesoporous Materials. 2007. Vol. 105, No. 3. P. 232–238.
15. Миронов М. В., Пазухин В. А. О поведении двуокиси титана в щелочных и алюминатных растворах в присутствии извести и кремнезема // Известия вузов. Цветная металлургия. 1959. № 2. С. 89–95.
16. Белов Н. В. Структуры ионных кристаллов и металлических фаз. — М. : Изд-во АН СССР, 1947. — 240 c.
17. Reeves J. W., Reeves R. G. Misconceptions about titanium ore chlorination // «Heavy Minerals» Conference. — Johannesburg : South African Institute of Mining and Metallurgy, 1997. P. 203–206.