CC BY
53
Труды Кольского научного центра РАН. Химия и материаловедение. Вып. 5. 2021. Т. 11, № 2. С. 24-25. Transactions Ко1а Science Centre. Chemistry and Materials. Series 5. 2021. Vol. 11, No. 2. P. 24-25.
Научная статья УДК 669
D0l:10.37614/2307-5252.2021.2.5.005
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ТИТАНОМАГНЕТИТОВЫХ КОНЦЕНТРАТОВ МЕСТОРОЖДЕНИЯ ГРЕМЯХА-ВЫРМЕС С ИЗВЛЕЧЕНИЕМ ВАНАДИЯ И ТИТАНА
Александра Ставровна АтмаджидиКонстантин Васильевич Гончаров2
12Институт металлургии и материаловедения им. А. А. Байкова РАН, Москва, Россия
1 aatmadzhidi@imet. ac. ru
Аннотация
Титаномагнетиты представляют собой комплексное сырье с высоким содержанием ценных компонентов: железа (35-65 %), ванадия (0,5-1,5 %) и титана (2-14 %). На сегодняшний день переработка титаномагнетитовых концентратов осуществляется по двух способам: доменному (Россия, Китай) и с применением электроплавки (ЮАР). Доменный способ применим только для низкотитанистых титаномагнетитов. В случае использования титаномагнетитовых концентратов с содержанием диоксида титана более 4 % применим способ электроплавки с предварительным восстановлением. Обе технологии направлены на извлечение двух компонентов железа и ванадия, в то время как титан не извлекается. В связи с этим разработка комплексной технологии переработки титаномагнетитового концентрата с получением железа в гранулированном виде, пентаоксида ванадия и титана является актуальной. Ключевые слова:
титансодержащее сырье, пентаоксид ванадия, титаномагнетит, титан, месторождение Гремяха-Вырмес, восстановление, гранулированный металл, искусственный рутил
Original article
THE COMPLEX PROCESSING OF TITANOMAGNETITE CONCENTRATES
OF THE GREMYAKHA-VYRMES DEPOSIT WITH EXTRACTION OF VANADIUM AND TITANIUM
Alexandra S. AtmadzhidiKonstantin V. Goncharov2
12A. A.Baikov Institute of Metallurgy and Materials Science, Russian Academy of Sciences, Moscow, Russia
Abstract
Titanomagnetites are a complex raw material with a high content of valuable components: iron (35-65 %), vanadium (0.5-1.5 %) and titanium (2-14 %). Today, titanium-magnetite concentrates are processed in two ways: blast furnace (Russia, China) and using electric smelting (South Africa). The blast-furnace method is applicable only for low-titanium titanomagnetites. In the case of using titanomagnetite concentrates with a titanium dioxide content of more than 4 %, the method of electric smelting with preliminary reduction is applicable. Both technologies aim to recover the two components iron and vanadium, while titanium is not recovered. In this regard, the development of a complex technology for processing titanomagnetite concentrate to obtain iron in granular form, vanadium pentoxide and titanium is urgent. Keywords:
titanium-containing raw materials, vanadium pentoxide, titanomagnetite, titanium, Gremyakha-Vyrmes deposit, reduction, granular metal, synthetic rutile
Титаномагнетиты — это комплексное сырье с высоким содержанием ценных компонентов: железа (35-65 %), ванадия (0,5-1,15 %) и титана (2-14 %) [1]. Переработка титаномагнетитов осуществляется двумя способами: гидро- и пирометаллургическим. Гидрометаллургический способ считается эффективным при содержании ванадия более 1 % V2O5 в титаномагнетитовом концентрате и при использовании титансодержащих железистых остатков в качестве железорудного сырья в черной металлургии. Переработка титаномагнетитов пирометаллургическими способами в промышленности осуществляется в основном по двум схемам: по коксодоменной и бескоксовой (электроплавка). Доменная плавка применяется для бедных по титану (3-4 % ТЮ2) титаномагнетитов. При высоких содержаниях титана эффективной считается электроплавка титаномагнетитов в руднотермических печах после предварительного восстановления концентрата во вращающихся печах. Обе схемы включают
© Атмаджиди А. С., Гончаров К. В., 2021
выплавку из титаномагнетитового концентрата ванадиевого чугуна, содержащего 0,3-1,0 % V и выше, продувку ванадиевого чугуна в конвертерах или специальных встряхивающихся ковшах кислородом или воздухом с получением ванадиевого шлака, содержащего 10-25 % и более V2O5. Ванадиевый шлак направляется на гидрометаллургическое извлечение ванадия по схеме «окислительный обжиг — выщелачивание» [2]. Обе технологии направлены на извлечение двух компонентов — железа и ванадия, в то время как титан не извлекается. В связи с этим разработка комплексной технологии переработки титаномагнетитового концентрата с получением железа, пентаоксида ванадия и титана является актуальной.
Россия занимает 2-е место после Китая по запасам титаномагнетитов. Одним из крупных титаномагнетитовых месторождений является месторождение Гремяха-Вырмес, расположенное на Кольском п-ове в Мурманской обл. [3]. При обогащении руд Юго-Восточного участка данного месторождения получают два концентрата — титаномагнетитовый и ильменитовый. Последний пригоден для дальнейшей переработки на титан и его соединения, при этом получающийся титаномагнетитовый концентрат требует дополнительной переработки.
Черновой титаномагнетитовый концентрат восстанавливают при температуре 1450-1500 °С в печи Таммана в присутствии восстановителя (12-14 %) с добавкой CaCO3 (3 %) для получения титансодержащего шлака и металла в гранулированном виде. Металлический продукт является низкокремистым (0,010-0,112 % Si) и высокоуглеродистым (1,59-2,11 % С). Также в нем было обнаружено незначительное количество титана, марганца и никеля. Полученный титансодержащий шлак (30-35 % TiO2) измельчают и перерабатывают гидрометаллургическим способом. Шлак разлагают в серной кислоте при температуре 180-200 °С, фильтруют и получают раствор, содержащий TiO2, который предлагается перерабатывать по известной технологии [4]. При введении хлорида калия в раствор сульфата титаната, насыщенный газообразным хлористым водородом при температуре 0 °С, из раствора выпадают желтые кристаллы комплексной соли K2TiCl6. Выпавшие в осадок кристаллы гексахлортитаната калия стабильны и растворяются в воде без гидролиза. Промытые водой кристаллы при нагревании до 300-500 °С разлагаются на газообразный тетрахлорид титана и твердый хлорид калия:
K2TiCl6 = TiCl4 + 2KCl
Полученный таким образом тетрахлорид титана пригоден для производства как металлического титана, так и пигментной двуокиси титана.
Список источников
1. Резниченко В. А., Аверин В. В., Олюнина Т. В. Титанаты: научные основы, технология, производство. М.: Наука, 2010. 267 с.
2. Резниченко В. А. Титаномагнетиты. Месторождения, металлургия, химическая технология. М.: Наука, 1986. 292 с.
3. Минеральные месторождения Кольского полуострова / Г. И. Горбунов [и др.]. Л.: Наука, 1981. 272 с.
4. Хазин Л. Г. Двуоксись титана. Изд. 2-е, пер. и доп. М., Химия, 1970. 176 с.
References
1. Reznichenko V. A., Averin V. V., Olyunina T. V. Titanaty: nauchnye osnovy, tekhnologiya, proizvodstvo [Titanates: scientific foundations, technology, production]. Moskva, Nauka, 2010, 267 р.
2. Reznichenko V. A. Titanomagnetity. Mestorozhdeniya, metallurgiya, himicheskaya tekhnologiya [Titanomagnetites. Deposits, metallurgy, chemical technology]. Moskva, Nauka, 1986, 292 р.
3. Gorbunov G. I., Bel'kov I. V., Makievskij S. I. i dr. Mineral'nye mestorozhdeniya Kol'skogopoluostrova [Mineral deposits of the Kola Peninsula] Leningrad, Nauka, 1981. 272 р.
4. Hazin L. G. Dvuoksis' titana. Izd. 2-e, per. i dop. [Titanium dioxide. Ed. 2nd]. Moskva, Himiya, 1970, 176 р.
Сведения об авторах
А. С. Атмаджиди — аспирант, младший научный сотрудник;
К. В. Гончаров — кандидат технических наук, старший научный сотрудник.
Information about the authors
A. S. Atmadzhidi — Graduate Student, Junior Researcher; K. V. Goncharov — PhD (Chemistry), Senior Researcher.
Статья поступила в редакцию 26.01.2021; одобрена после рецензирования 01.04.2021; принята к публикации 05.04.2021. The article was submitted 26.01.2021; approved after reviewing 01.04.2021; accepted for publication 05.04.2021.
