Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН (ИМЕТ РАН), Москва, Россия:

Д. Ю. Копьёв, научный сотрудник, эл. почта: Kopievd@yandex.ru
К. Г. Анисонян, старший научный сотрудник
Т. В. Олюнина, старший научный сотрудник
Г. Б. Садыхов, зав. лабораторией

При наличии крупных собственных месторождений титана производство пигментного диоксида титана в России полностью обеспечивается сырьем за счет импортных поставок. Это связано с тем, что российское сы рье по минеральному и химическому составу отличается от стандартного титанового сырья для пигментного TiO₂. Перспективными для его производства могут стать лейкоксеновые руды Ярегского месторождения, но только после предварительной металлургической обработки с целью повышения реакционной способности оксидов титана. В связи с этим в работе представлены результаты исследований по подготовке к сернокислотной переработке лейкоксенового концентрата Ярегского месторождения с помощью восстановительного обжига с целью перевода TiO₂ в Ti₃O₅ (аносовит). Проведен термодинамический анализ восстановления концентрата углеродом в интервале температур 1050–1500 ^оС. Изучено влияние условий восстановления концентрата на фазовый состав продуктов и их вскрываемость в серной кислоте. Установлено, что в области температур 1350–1400 ^оС и при добавке 5,0–7,5 % твердого восстановителя (сажи) извлечение TiO₂ при сернокислотном вскрытии составляет более 90 %. При повышении температуры до 1450 ^оС высокая степень сернокислотного вскрытия концентрата достигается уже при добавке 2,5–3,0 % восстановителя. Это указывает на то, что восстановление диоксида титана до аносовита происходит практически полностью. На основании анализа термодинамических и экспериментальных данных определен механизм восстановления рутила в зернах лейкоксена. Показано, что в конечных продуктах также присутствуют побочные пере- и недовосстановленные фазы титана. Причиной этого являются диффузионные процессы при восстановлении зерен лейкоксена. Проведенные исследования показали высокую степень вскрытия при сернокислотном разложении восстановленного в оптимальных условиях лейкоксенового концентрата и его пригодность к использованию в качестве сырья при производстве пигментного TiO₂ сернокислотным способом.

Работа выполнена по государственному заданию № 007-00129-18-00.

1. Titanium — Light, Strong, and White // U.S. Geological Survey, Mineral Resources Program. URL : https://pubs.usgs.gov/fs/2013/3059/pdf/fs2013-3059.pdf
2. Titanium and titanium dioxide // U.S. Geological Survey, Mineral Commodity Summaries. URL : https://minerals.usgs.gov/minerals/pubs/commodity/titanium/mcs-2018-titan.pdf
3. Коротков В. В. Информационный интернет-сборник новостей за 2015 г. «Природные ресурсы России и мира. Черные металлы». С. 21, 22 // ВИМС. URL : http://vims-geo.ru/documents/256/CHERNYE-METALLY-ROSSIYA-MIR-2015.pdf
4. Государственная программа развития промышленного комплекса Республики Крым на 2015–2017 годы // Правительство Республики Крым. URL : https://rk.gov.ru/rus/file/pub/pub_236048.pdf
5. Государственная программа Республики Крым «Развитие промышленного комплекса на 2018–2020 годы» // Правительство Республики Крым. URL : https://mprom.rk.gov.ru/file/GPRK_prom_2018-2020.pdf
6. Lakshmanan V. I., Raja Roy, Halim M. A. Innovative Process for the Production of Titanium Dioxide // Innovative Process Development in Metallurgical Industry. — Heidelberg : Springer, 2016. P. 359–383.
7. Gueguin M., Cardarelli F. Chemistry and mineralogy of titanium-rich slags. Part 1. Hemo-ilmenite, sulphate, and upgrading titanium slags // Mineral Processing and Extractive Metallurgy Review. 2007. Vol. 28. P. 1–58.
8. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2015 году». — М. : Министерство природных ресурсов и экологии Российской Федерации, 2016. C. 187–197.
9. Машковцев Г. А., Быховский Л. З., Ремизова Л. И., Чеботарева О. С. Об обеспечении промышленности России титановым сырьем // Минеральные ресурсы России. Экономика и управление. 2016. № 5. С. 9–15.
10. Асончик К. М., Аксенова Г. Я., Белов А. Е., Белова В. П. Исследование обогатимости нефтетитановой руды Ярегского месторождения с низким содержанием диоксида титана // Обогащение руд. 2015. № 1. С. 18–21.
11. 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.
12. Гернгардт Н. Э. Лейкоксен — новый вид комплексного сырья. — М. : Наука, 1969. — 76 с.
13. Анисонян К. Г., Садыхов Г. Б., Олюнина Т. В., Гончаренко Т. В., Леонтьев Л. И. Исследование процесса магнетизирующего обжига лейкоксенового концентрата // Металлы. 2011. № 4. С. 62–66.
14. Садыхов Г. Б., Заблоцкая Ю. В., Анисонян К. Г., Олюнина Т. В. О комплексном использовании лейкоксеновых руд Ярегского месторождения с получением синтетических рутила и волластонита и попутным извлечением редких и редкоземельных элементов // Металлы. 2016. № 6. С. 3–10.
15. Заблоцкая Ю. В., Садыхов Г. Б., Гончаренко Т. В. Исследование кинетики автоклавного выщелачивания лейкоксенового концентрата щелочными растворами // Металлы. 2015. № 1. С. 3–7.
16. Копьёв Д. Ю., Садыхов Г. Б., Гончаренко Т. В., Олюнина Т. В., Леонтьев Л. И. Получение из лейкоксенового концентрата аносовитового продукта — сырья для производства пигментного TiO₂ сернокислотным способом // Современные проблемы горно-металлургического комплекса. Наука и производство : материалы двенадцатой Всероссийской научно-практической конференции. — Старый Оскол, 2015. Т. 1. С. 33–38.
17. Занавескин К. Л., Масленников А. Н., Занавескина С. М., Дмитриев Г. С. Обогащение лейкоксена Ярегского месторождения методом автоклавного выщелачивания // Обогащение руд. 2016. № 6. С. 14–20.

18. XiaoMing Qu, YuFeng Guo, FuQiang Zheng, Tao Jiang, GuanZhou Qiu. Performance of Sulfuric Acid Leaching of Titanium from Titanium-Bearing Electric Furnace Slag // Journal of Materials Science Research. 2016. Vol. 5, No. 4. P. 1–9.
19. Резниченко В. А., Меняйлова Г. А. Искусственные титанаты. — М. : Наука, 1977. — 136 с.