Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева ФИЦ «Кольский научный центр РАН», Апатиты, Россия:

Е. А. Щелокова, младший научный сотрудник, эл. почта: shchelokova@chemy.kolasc.net.ru
П. Б. Громов, зам. директора по научной работе, эл. почта: gromov@chemy.kolasc.net.ru
Е. К. Копкова, старший научный сотрудник, эл. почта: kopkova@chemy.kolasc.net.ru

По разведанным запасам титановых руд Россия занимает второе место в мире после Китая. Всего разведаны и оценены 20 месторождений этого стратегического сырья, балансовые запасы учтены в 13. Одно из наиболее перспективных крупных коренных месторождений высококачественных титаномагнетит-ильменитовых руд — Гремяха-Вырмес (Кольский полуостров). Ильменит является важным минералом для производства металлического титана, диоксида, карбида и других соединений на основе титана. Ильменит относится к трудновскрываемым минералам, и для его разложения обычно применяют либо пирометаллургические, либо высокотемпературные гидрометаллургические методы. Одним из способов интенсификации процессов переработки сырья является предварительная механическая активация (МА). Она приводит к деформации и изменению поверхностных характеристик минералов и повышает их реакционную способность. Изучено влияние продолжительности МА на удельную поверхность, структуру частиц и морфологию поверхностного слоя ильменита. Рассмотрена возможность разложения активированного ильменитового концентрата месторождения Гремяха-Вырмес в растворах серной кислоты концентрацией 750 г/л в интервале температур 80–120 ^оС. Исследовано влияние основных технологических параметров (продолжительности МА, концентрации и расхода кислоты, температуры) на эффективность сернокислотного процесса разложения ильменита. Установлено, что предварительная МА значительно усиливает растворение железа и титана в серной кислоте вследствие снижения энергии активации этого процесса. Определены продолжительность МА и условия сернокислотного выщелачивания, обеспечивающие высокую степень разложения ильменита (>92 %) и извлечения титана (>94 %) в раствор.

1. Alapi T., Sipos P., Ilisz I., Wittmann G., Ambrus Z., Kiricsi I., Mogyorosi K., Dombi A. Synthesis and characterization of titania photocatalysts: the influence of pretreatment on the activity // Applied Catalysis A: General. 2006. Vol. 303, No. 1. P. 1–8.
2. Haverkamp R. G., Kruger D., Rajashekar R. The digestion of New Zealand ilmenite by hydrochloric acid // Hydrometallurgy. 2016. Vol. 163. P. 198–203.
3. Адамова Н. А. Российский рынок диоксида титана: реалии и перспективы // Вестник химической промышленности. 2016. № 5 (92). С. 25–36.
4. Николаев А. И., Ларичкин Ф. Д., Герасимова Л. Г., Глущенко Ю. Г., Новосельцева В. Д., Маслова М. В., Николаева O. A. Титан и его соединения: ресурсы, производство, рынки, перспективы. — Апатиты : Изд-во Кольского научного центра РАН, 2011. — 152 с.
5. Тарасов А. В. Металлургия титана. — М. : Академкнига, 2003. — 328 с.
6. Zhang W., Zhu Z., Cheng C. Y. A literature review of titanium metallurgical processes // Hydrometallurgy. 2011. Vol. 108. P. 177–188.
7. Мотов Д. Л. Физикохимия и сульфатная технология титано-редкометалльного сырья. — Апатиты : Изд-во Кольского научного центра РАН, 2002. Ч. 1. — 189 с.
8. Nafziger R. H. Preparation of titanium feedstock from Minnesota ilmenite by smelting and sulfation-leaching. — Michigan : University of Michigan Library, 1987.
9. Pat. 5885324 US. Method for the production of synthetic rutile / Balderson G. F., MacDonald C. A. ; appl. 30.09.1996 ; publ. 23.03.1999.
10. Farrow J. B., Ritchie I. M. The reaction between reduced ilmenite and oxygen in ammonium chloride solutions // Hydrometallurgy. 1987. Vol. 18. P. 21–38.
11. Sinha H. N. Fluidized-bed leaching of ilmenite // Proceedings of the Eleventh Commonwealth Mining and Metallurgical Congress. — London : Institute of Mining and Metallurgy, 1979. P. 669–672.
12. Walpole E. A. The Austpac ERMS and EARS processes. A cost effective route to high grade synthetic rutile and pigment grade TiO₂ // Heavy Minerals 1997. — Johannesburg : South African Institute of Mining and Metallurgy, 1997. P. 169–174.
13. Mahmoud M. H. H., Afifi A. A. I., Ibrahim I. A. Reductive leaching of ilmenite ore in hydrochloric acid for preparation of synthetic rutile // Hydrometallurgy. 2004. Vol. 73. P. 99–109.
14. Lasheen T. A. I. Chemical benefication of Rosetta ilmenite by direct reduction leaching // Hydrometallurgy. 2005. Vol. 76. P. 123–129.
15. Болдырев В. В., Аввакумов Е. Г., Болдырева Е. В., Буянов Р. А., Волков В. В. и др. Фундаментальные основы механической активации, механосинтеза и механических технологий. — Новосибирск : Изд-во Сибирского отделения РАН, 2009. — 343 с.
16. Ермилов А. Г., Богатырева Е. В. Предварительная механоактивация. — М. : МИСиС, 2012. — 135 с.
17. Chen G., Chen J., Peng J. Effect of mechanical activation on structural and microwave absorbing characteristics of high titanium slag // Powder Technology. 2015. Vol. 286. Р. 218–222.
18. Welham N. J., Llewellyn D. J. Mechanical enhancement of the dissolution of ilmenite // Minerals Engineering. 1998. Vol. 11, No. 9. Р. 827–841.
19. Sasikumar C., Rao D. S., Srikanth S., Mukhopadhyay N. K., Mehrotra S. P. Effect of mechanical activation on the kinetics of sulfuric acid leaching of beach sand ilmenite from Orissa, India // Hydrometallurgy. 2004. Vol. 75. P. 189–204.
20. Sasikumar C., Rao D. S., Srikanth S., Mukhopadhyay N. K., Mehrotra S. P. Dissolution studies of mechanically activated Manavalakurichi ilmenite with HCl and H₂SO₄ // Hydrometallurgy. 2007. Vol. 88. P. 154–169.
21. Копкова Е. К., Щелокова Е. А., Громов П. Б. Направление интенсификации гидрохлоридной переработки ильменитового концентрата месторождения Гремяха-Вырмес // Труды Кольского научного центра РАН. 2015. № 31. С. 155–160.
22. Achimovicova M., Hassan-Pour S., Gock E., Vogt V., Balaz P., Friedrich B. Aluminothermic production of titanium alloys (Part 1): synthesis of TiO₂ as input material // Metallurgical and Materials Engineering. 2014. Vol. 20, No. 2. Р. 141–154.
23. Li C., Liang B., Wang H. Y. Preparation of synthetic rutile by hydrochloric acid leaching of mechanically activated Panzhihua ilmenite // Hydrometallurgy. 2008. Vol. 91. P. 121–129.
24. Chen Y. Low-temperature oxidation of ilmenite (FeTiO₃) induced by high energy ball milling at room temperature // Journal of Alloys and Compounds. 1997. Vol. 257. P. 156–160.
25. Sole K. C. Recovery of titanium from the leach liquors of titaniferous magnetites by solvent extraction. Part 1. Review of the literature and aqueous thermodynamics // Hydrometallurgy. 1999. Vol. 51. Р. 239–253.
26. Пат. 2571904 РФ. Способ переработки титансодержащего материала / Герасимова Л. Г., Касиков А. Г., Багрова Е. Г. ; заявл. 06.11.2014 ; опубл. 27.12.2015.