- Қ.И. Сәтбаев атындағы ҚазҰТУ

Материалы
Международной научной конференции
«Ресурсосбсрісгаюицие технологии
в обо
югащении руд
и металлургии цветных металлов»
Халықаралық ғылыми конференциясының материалдары
«Кен байыту және түсті металдар металлургиясы
салаларындағы ресурсты үнемдеу технологиялары»
ҚАЗАҚСТАН РЕСПУБЛИКАСЫ БІЛІМ ЖӘНЕ ҒЫЛЫМ МИНИСТРЛІГІ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ҚАЗАҚСТАН ҰЛТТЫҚ ЖАРАТЫЛЫСТАНУ ҒЫЛЫМДАРЫ АКАДЕМИЯСЫ
КАЗАХСТАНСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ЕСТЕСТВЕННЫХ НАУК
Қ.И.СӘТБАЕВ АТЫНДАҒЫ ҚАЗАҚ ҰЛТТЫҚ ТЕХНИКАЛЫҚ ЗЕРТТЕУ
УНИВЕРСИТЕТІ
КАЗАХСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ
УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ К.И. САТПАЕВА
ЖЕР ТУРАЛЫ ҒЫЛЫМДАР, МЕТАЛЛУРГИЯ ЖӘНЕ КЕН БАЙЫТУ ОРТАЛЫҒЫ
ЦЕНТР НАУК О ЗЕМЛЕ, МЕТАЛЛУРГИИ И ОБОГАЩЕНИЯ
ТОО «ҚАЗАҚМЫС КОРПОРАЦИЯСЫ»
ТОО «КОРПОРАЦИЯ КАЗАХМЫС»
МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ
«Ресурсосберегающие технологии в обогащении
руд и металлургии цветных металлов»
посвященной 70-летию основания Института металлургии и
обогащения (АО «Центр наук о Земле, металлургии и обогащения»);
30-летию внедрения процесса плавки медных концентратов в жидкой
ванне с пуском промышленного комплекса ПВ-1 - процесса и печи
Ванюкова на Балхашском горно-металлургическом комбинате;
80-летию известного ученого-металлурга, академика НАН РК,
лауреата Государственной премии СССР С.М. Кожахметова
Алматы, 14-17 сентября 2015 г.
Международная конференция «Ресурсосберегающие технологии в обогащении руд и
металлургии цветных металлов» г. Алматы, Республика Казахстан
исходные данные для создания промышленной установки по
отработанных угольных сорбентов золотоизвлекательных предприятий.
демеркуризации
ТЕХНОЛОГИЯ ПОПУТНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИОБИЯ И ТАНТАЛА ИЗ
ПРОМПРОДУКТОВ ТИТАНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Байтенев Н.А., Адамбаева Р.С., Нургожаев Н. Т.
Казахский национальный технический университет имени К.И.Сатпаева
г. Алматы, Казахстан
Из-за сложного состава исходного сырья и особенностей технологии, существующее
производство титана [1-4] и магния [5-7] сопровождается образованием большого
количества неутилизируемых твердых, отходов производства.
При получении тетрахлорида титана образуется большое количество отработанного
плава, возгонов и пульп титановых хлораторов. На получение 1 т тетрахлорида титана
образуются десятки тонн в год отходов, содержащих натрий, калий, магний, кальций,
титан, алюминий, скандий, цирконий, торий, продукты его распада, ниобий, тантал,
ванадий, железо, марганец, хром, кремний, углерод и др. В соответствии с существующей
технологией титано-магниевого производства коэффициент полезного использования
хлора не превышает 70%. Это означает, что на каждую тонну произведенного металла
теряется 1,4-1,5 т хлора. Основные потери происходят на переделе хлорирования
титаносодержащей шихты (50-53%). Для утилизации хлора из отходов производства и
сокращения его безвозвратных потерь разработана [8, 9] новая концепция технологических
процессов утилизации отходов титано-магниевого производства.
При производстве четыреххлористого титана используют титан - содержащий шлак,
в котором всегда присутствуют незначительные количества редких элементов - ванадия,
скандия, ниобия, тантала и др. Общее количество всех примесей достигает 15-20% .
Практически все эти примеси отделяют и выводят в виде отходов на участках
хлорирования, конденсации и ректификации. При хлорировании большинство этих
примесей переходит в хлориды и оксихлориды, в зависимости от физико-химических
свойств концентрируются в отдельных полупродуктах и отходах производства.
В проведенных ранее лабораторных и укрупненно-лабораторных опытах
определены оптимальные условия по хлорированию вторичной упаренной пульпы,
улавливанию хлоридов ниобия и тантала, а также их гидрометаллургической
переработке и предложена технология получения технического гидроксида ниобия.
Ранее были проведены
серии опытно-промышленных испытаний наУстьКаменогорскомтитано-магниевом комбинате по переработке вторичной пульпы и
гидролизу хлоридных возгонов. За две серии испытаний переработано 69,9 тонн
вторичной пульпы. Цикл по переработке вторичной пульпы длился 2-3 суток и составил
18-25 тонн. Каждый цикл включал два этапа. Первый этап - отгонка тетрахлорида титана
из 20 т вторичной пульпы и накапливание ценных компонентов в расплаве солей (при
температуре 540-570°С).
Второй этап-хлорирование обогащенного ценными компонентами расплава для
получения хлоридов ниобия и тантала (при температуре 650-680°С). Задачей опытно­
промышленных испытаний было снятие материального баланса металлов и получение
236
Международная конференция «Ресурсосберегающие технологии в обогащении руд и
металлургии цветных металлов» г. Алматы, Республика Казахстан
опытной партии технического гидроксила ниобия из вторичных пульп.
При снятии баланса учету и контролю подвергались: упаренная вторичная пульпа,
кокс, хлоргаз, отработанный электролит, сливаемый расплав, отходящие газы, температура
и уровень расплава в хлораторе, расход и давление хлора, температура на входе и выходе
рукавного фильтра, разрежение в рукавном фильтре и в хлораторе, количество твердых
хлоридов (возгонов), фильтрата и промводы, технический тетрахлорид титана
оросительного конденсатора, содержание твердых взвесей (г/л), поступающих с упаренной
пульпой.
Упаренную вторичную пульпу с содержанием твердого170- 300г/л подвергали
хлорированию в расплаве солей при температуре 540-570°С для отгонки технического
тетрахлорида титана и накопления ценных компонентов в расплаве. Образующаяся парога­
зовая смесь направлялась воросительный конденсатор.
После окончания цикла или отгонки 20-25 тонн вторичной пульпы и накопления в
расплаве ценных компонентов производилось хлорирование обогащенного расплава.
Температура хлорирования составила 670°С. Образующаяся при хлорировании
парогазовая смесь направлялась в рукавный фильтр, где улавливались твердые хлоридные
возгоныниобия, тантала, частично железа и алюминия.Температура в рукавном фильтре
поддерживалась на входе 160-180°С.
Извлечение в возгоны от обогащенного расплава составило: Nb20s 56,33 %, Т а ^
50,81%. Потериниобия и тантала со слитым расплавом от исходной вторичной
пульпысоставили соответственно 42,1% и 48,53%.
После окончания хлорирования ценных компонентов, часть отработанного расплава
сливалась,загружалось 500-600 кг свежего отработанного расплава магниевого
производства и начинался следующий цикл переработки вторичной пульпы.
Далее твердые хлоридные возгоны подвергались выщелачиванию 5-ной серной
кислотой при температуре 105°С, Т:Ж = 1:4 в течение двух часов; пульпа
отфильтровывалась, осадок промывался водой при Т:Ж = 1:3 и сушился при температуре
300°С.
Результаты экспериментов при отгонке тетрахлорида титана из вторичных пульп и
состава полученных продуктов показали,что содержание пентаоксида в обогащенном
расплаве составляет2,15% при извлечении в расплав 64,1% ; остальное количество ниобия
переходит в твердые взвеси оборотного тетрахлорида титана; соответственно тантала
содержится 0,05% , а извлечение Т а ^ в обогащенный расплав составляет 77,3%.
Из опытов проведенных,для составления материального баланса при хлорировании
обогащенного расплава следует, что извлечение ниобия в хлоридные возгоны равно
56,33%, тантала 50,78%. Такое невысокое извлечение металлов в возгоны можно
объяснить низкой температурой хлорирования (670°С), так как используемый хлоратор в
период опытно-промышленных испытаний из-за малой мощности установленного
трансформатора не позволял поднять температуру расплава выше 680°С. Как известно из
лабораторных опытов оптимальной температурой хлорирования является 720-730°С.
Расход хлоргаза на 1 тобогащенного расплава составил100 кг,кокса 22 кг, выход возгонов
68,8 кг.
Полученные ниобий-танталсодержащие возгоны подвергались выщелачиванию 5%ной серной кислотой.Выщелачивание возгонов проводилось в эмалированном реакторе
при отношении Т:Ж=1:4, температуре 100-105°С в течение 2 часов. Для опытов было
взято 100кг возгонов. Фильтрация пульпы, промывка осадка проводились на нутчфильтре. Количество фильтрата и промвод перед сливом в канализацию фиксировалось
замерами объема.
При выщелачивании возгонов, извлечение ниобия в кек составляет 95,4 %, тантала
237
Международная конференция «Ресурсосберегающие технологии в обогащении руд и
металлургии цветных металлов» г. Алматы, Республика Казахстан
89,2%, титана 50,1%, алюминия 14,6%. Влажный кек взвешивался и просушивался при
температуре 350°С в муфельной печи. При этом был получен технический гидроксид
ниобия следующего состава, % по массе:КЬ20 573,5;Та205 1,2;TiO2 16,2;ЛІ2Өз4,8; Y2O5
0,2; Clo,5S030,4; H 2 O 1,2.
Используемый технический гидроксид ниобия подвергался переработке в
укрупненно-лабораторном
масштабе
на Иртышском химико-металлургическом
комбинате по существующей технологии для получения чистого пентоксида ниобия.
Навеска гидроксида 1000 г растворялась в 1900 мл 40 % -ной плавиковой кислоте.
Растворение велось в полиэтиленовом реакторе при перемешивании в течение 3 часов.
Извлечение ниобия и тантала в раствор составило 99,12%. После фильтрации к
полученному раствору добавлялись серная и плавиковая кислоты до содержания 300 г/л
H2SO4 и 40 г/л HF. Содержание пентоксидов ниобия и тантала в растворе составило 241,9
г/л. Опытный раствор подвергался экстракции трибутил-фосфатом при отношении
органической и водной фаз О:В=1,8:1 противотоком в пять ступеней. Извлечение ниобия
и тантала в органическую фазу составило 99,7%. После экстракции органическая фаза
промывалась в три ступени смесью кислот 300 г/л H 2SO4 и 40 г/л HF от
титана,железа,кремния и других примесей при отношении О:В=5:1.Затем из экстракта
проводилась реэкстракция ниобия противотоком в пять ступеней и отношении О:В=1:1,
20%-ным раствором азотнокислого аммония. Из полученного реэкстракта добавлением
25%-ного раствора аммиака до pH = 8-9 и при температуре 80-90°С осаждался гидроксид
ниобия, который затем отфильтровывался, промывался аммиачной водой, сушился
вначале при температуре 250°С, после чего прокаливался в течение I часа при
температуре 950°С. Пентоксид ниобия анализировался на содержание примесей по ТУ 48-4-273-73. Результаты анализов показали, что пентоксид ниобия полностью отвечает
требованиям ТУна марку Нбо-М.
Таким образом, в результате опытно-промышленных испытаний предложенной
технологии попутного извлечения ниобия и тантала из вторичных пульп, была доказана
принципиальная возможность осуществления его. Кроме того, полученный технический
гидроксид ниобия является эффективным сырьем для получения чистого пентоксида
ниобия.
ЛИТЕРАТУРА
1. Сергеев В.В., Безукладников А.Б., Мальшин В.М. Металлургия титана. - М.:
Металлургия, 1979.-264 с.
2. Кудрявский Ю.П. Методы обезвреживания отходов титанового производства с
утилизацией ценных компонентов. - М.: ЦНИИцветмет, 1982. - 40 с.
3. Титан: свойства, сырьевая база, физико-химические основы и способы получения /
В.А. Гармата, АН. Петрунько, Н.В. Галицкий и др.; Под ред. В.А. Гарматы. - М.: Металлургия,
1983. - 558 с.
4. Тарасов А.В. Металлургия титана. - М.: ИКЦ «Академкнига», 2003.- 328 с.
5. Стрелец Х.Л. Электролитическое получение магния. - М.: Металлургия, 1972. - 336
с.
6. Лебедев О.А. Производство магния электролизом. - М.: Металлургия, 1988. - 288 с.
7. Донских П.А. Обезвоживание и электролиз магния. - Соликамск: Соликамская
городская типография, 1999. - 284 с.
8. Кудрявский Ю.П., Голев А.В. Переработка солевых и полиметаллических отходов
титано-магниевого производства с получением синтетического карналлита // Юбилейные
научные чтения «Белые ночи-2008». Материалы Международных научных чтений МАНЭБ.
238
Международная конференция «Ресурсосберегающие технологии в обогащении руд и
металлургии цветных металлов» г. Алматы, Республика Казахстан
- СПб: Изд-во МАНЭБ, 2008. - С. 427-429
9. Кудрявский Ю.П., Голев А.В., Кутырева О.А., Погудин О.В. Повышение
эффективности
производства металлического магния на основе комплексной переработки и утилизации
образующихся отходов производства // Современные наукоемкие технологии. 2007. №11.
С. 75.
239
Байтенев Н.А.,Адамбаева Р.С.,Нургожаев Н.Е.
ТЕХНОЛОГИЯ ПОПУТНОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НИОБИЯ И ТАНТАЛА ИЗ
ПРОМПРОДУКТОВ ТИТАНОВОГО ПРОИЗВОДСТВА
Резюме. Показаны результаты технологии попутного извлечения ниобия и тантала из вторичных
пульп с получением соединения ниобия.
Ключевые слова: Отходы, тетрахлорид титана, отгонка, возгоны,кек,ниобий.
Байтенев Н.А.,Адамбаева Р.С.,Нургожаев Н.Е.
ТИТАН ӨНДІРІСІНІҢ ӨНДІРІС o il I M i n I II НИОБИЙ МЕН ТАНТАЛДЫ ҚОСА
АЛУДЫҢ ТЕХНОЛОГИЯСЫ
Түйіндеме: Қайталама пульптің ниобиімен байланысынан ниобий, танталды қоса алудың
технологиясының нэтижесі көрсетілген.
Түйінді сөздер: Қалдықтар, титан тетрахлориді, қайнатып алу, айналдыру, ниобий.
Baitenev N.A., Adambaeva R.S., Nurgozhaev N.E
TECHNOLOGY OF PASSING EXTRACTION OF NIOBIUM AND TANTALUM FROM
PRODUCTION MANUFACTURED OF TITANIUM PRODUCTION
Summary: Results of technology of passing extraction niobium, tantalum from secondary pulps
with receiving connection niobium are shown.
Keyword: Waste, tetrachloride of titanium, driving off, sublimation, niobium.