Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева, Москва, РФ

Кузин Е. Н., доцент, канд. техн. наук, kuzin.e.n@muctr.ru

Кручинина Н. Е., декан, д-р техн. наук, профессор, kruchinina.n.e@muctr.ru

Пермский государственный национальный исследовательский университет, Пермь, РФ

Мокрушин И. Г., доцент, канд. хим. наук, mig@psu.ru

Изучен процесс пирометаллургической переработки в форму титанита (сфен) кварц-лейкоксенового концентрата — «отхода» процесса разработки Ярегского нефтетитанового месторождения, содержание соединений титана в обогащенном варианте которого может достигать 50 % мас. Оптимальные условия его проведения — температура 1400 °С в течение 3 ч при стехиометрическом соотношении CaO–TiO₂. Гидрометаллургическое извлечение соединений титана наиболее интенсивно протекает при концентрации серной кислоты 60 % и температуре 140–145 °С (кипение 60-процентного раствора H₂SO₄), при этом извлечение превышает 90 %. Осадок процесса выщелачивания по своему составу представляет смесь сульфата кальция, диоксида кремния, а также непрореагировавших компонентов Предложена концепт-технология комплексной пиро- и гидрометаллургической переработки кварц-лейкоксенового концентрата с получением сырья для производства диоксида или фосфата титана и комплексных титансодержащих коагулянтов.

Исследования выполнены при финансовой поддержке Пермского научно-образовательного центра «Рациональное недропользование», 2023 г.

1. Ремизова Л. И. Направления развития мировой сырьевой базы титана // Разведка и охрана недр. 2020. № 6. С. 64–74.
2. Wu X. Applications of titanium dioxide materials URL: https://www.intechopen.com/chapters/77676 (дата обращения: 16.05.2023).
3. Haider A. J., Jameel Z. N., Al-Hussaini I. H. M. Review on: titanium dioxide applications // Energy Procedia. 2019. Vol. 157. P. 17–29.
4. Kolli R. P., Devaraj A. A review of metastable beta titanium alloys // Metals. 2018. Vol. 8, Iss. 7. DOI: 10.3390/met8070506
5. Александров А. В., Леднов С. В., Давыдкина Е. А. Состояние дел в титановой отрасли и перспективы развития // Технология легких сплавов. 2021. № 2. С. 77–82.

6. Садыхов Г. Б. Фундаментальные проблемы и перспективы использования титанового сырья в России // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. 2020. Т. 63, № 3–4. С. 178–194.
7. О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской Федерации в 2020 г. Государственный доклад. М.: Министерство природных ресурсов и экологии РФ, 2021. 572 с.
8. Zanaveskin K. L., Zanaveskina S. M., Maslennikov A. N., Politova E. D., Vlasenko V. I., Zanaveskin L. N. Activation of quartz-leucoxene concentrate for processing into titanium tetrachloride // Russian Journal of Applied Chemistry. 2016. Vol. 89. P. 1733–1739.
9. Sadykhov G. B., Zablotskaya Yu. V., Anisonyan K. G., Kop’ev D. Yu., Olyunina T. V. Extraction of high-quality titanium raw materials from leucoxene concentrates of the Yarega deposit // Russian Metallurgy (Metally). 2018. No. 11. P. 1015–1019.
10. Zanaveskin K. L., Maslennikov A. N., Zanaveskina S. M., Dmitriev G. S., Zanaveskin L. N., Politova E. D., Vlasenko V. I. Leaching SiO₂ and Al₂O₃ impurities from leucoxene from the Yaregskoe deposit by sodium hydroxide solution // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. 2019. Vol. 53. P. 669–679.
11. Perovskiy I. А., Burtsev I. N., Ponaryadov A. V., Smorokov A. A. Ammonium fluoride roasting and water leaching of leucoxene concentrates to produce a high grade titanium dioxide resource (of the Yaregskoye deposit, Timan, Russia) // Hydrometallurgy. 2022. Vol. 210. DOI: 10.1016/j.hydromet.2022.105858
12. Карелин В. А., Карелин А. И. Фторидная технология переработки концентратов редких металлов. Томск: Изд-во НТЛ, 2004. 221 с.
13. Anisonyan K. G., Sadykhov G. B., Olyunina T. V., Goncharenko T. V., Leon L. I. Magnetizing roasting of leucoxene concentrate // Russian Metallurgy (Metally). 2011. No. 7. P. 656–659.
14. Anisonyan K. G., Kopyev D. Yu., Olyunina T. V., Sadykhov G. B. Beneficiation of oil-saturated leucoxene ore by physical methods with preliminary thermal oil removing // Non-ferrous Metals. 2019. No. 2. P. 43–47.
15. Истомина Е. И., Истомин П. В., Надуткин А. В., Грасс В. Э. Обескремнивание лейкоксенового концентрата при вакуумной силикотермической обработке // Новые огнеупоры. 2020. № 3. С. 5–9.
16. Nikolaev A. A., Kirpichev D. E., Nikolaev A. V. Thermophysical parameters of the anode region of plasma arc under the reduction smelting of quartz-leucoxene concentrate in a metal-graphite reactor // Inorganic Materials: Applied Research. 2020. Vol. 11. P. 563–567.
17. Пат. RU 2779624 Российская Федерация. МПК C 22 B 34/12, C 22 B 3/06, C 01 G 23/047. Способ переработки кварц-лейкоксеновых концентратов с получением искусственного пористого рутила, синтетического игольчатого волластонита и прокаленного кварцевого песка / Садыхов Г. Б., Анисонян К. Г., Заблоцкая Ю. В., Олюнина Т. В., Копьев Д. Ю., Балмаев Б. Г., Макеев А. Б. № 2021134186, заявл. 23.11.2021; опубл. 12.09.2022, Бюл. № 26.
18. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е., Фадеев А. Б., Носова Т. И. Принципы пиро-гидрометаллургической переработки кварц-лейкоксенового концентрата с формированием фазы псевдобрукита // Обогащение руд. 2021. № 3. С. 33–38.
19. Кузин Е. Н., Кручинина Н. Е. Получение комплексных коагулянтов на основе минеральных концентратов и их использование в процессах очистки воды // Обогащение руд. 2019. № 3. С. 43–48.
20. Герасимова Л. Г., Маслова М. В., Николаев А. И. Обезвреживание сточных вод, содержащих цветные тяжелые элементы и радионуклиды с использованием сорбента на основе фосфата титана // Цветные металлы. 2011. № 10. С. 59–64.
21. Zhang Z. X. Activity calculating model of CaO–SiO₂–TiO₂ molten slag // Solid State Phenomena. 2018. Vol. 279. P. 92–96.
22. Nakada H., Nagata K. Crystallization of CaO–SiO₂–TiO₂ slag as a candidate for fluorine free mold flux // ISIJ International. 2006. Vol. 46, Iss. 3. P. 441–449.
23. Горощенко Я. Г. Химия титана. Киев: Наукова думка, 1970. 416 c.
24. Кузин Е. Н. Применение метода атомно-эмиссионной спектроскопии с СВЧ (магнитной) плазмой в процессах идентификации химического состава отходов сталеплавильного производства // Черные металлы. 2022. № 10. С. 79–82.
25. Ismael M. H., Mohammed H. S., El Hussaini O. M., El-Shahat M. F. Kinetics study and reaction mechanism for titanium dissolution from rutile ores and concentrates using sulfuric acid solutions // Physicochemical Problems of Mineral Processing. 2022. Vol. 58, Iss. 1. P. 138–148.
26. Wang W., Zeng D., Chen Q., Yin X. Experimental determination and modeling of gypsum and insoluble anhydrite solubility in the system CaSO₄–H₂SO₄–H₂O // Chemical Engineering Science. 2013. Vol. 101. P. 120–129.
27. Shen L., Sippola H., Li X., Lindberg D., Taskinen P. Thermodynamic modeling of calcium sulfate hydrates in a CaSO₄–H₂SO₄–H₂O system from 273.15 to 473.15 K up to 5 m sulfuric acid // Journal of Chemical & Engineering Data. 2020. Vol. 65, Iss. 5. P. 2310–2324.
28. Лазарева И. В., Герасимова Л. Г., Маслова М. В., Охрименко Р. Ф. Взаимодействие сфена с раствором серной кислоты // Журнал прикладной химии. 2006. Т. 79, № 1. С. 18–21.
29. Герасимова Л. Г., Маслова М. В., Лазарева И. В., Матвеев В. А. Использование сфенового концентрата для получения сорбентов // Обогащение руд. 2005. № 4. С. 31–34.
30. Маслова М. В., Герасимова Л. Г., Охрименко Р. Ф., Чугунов А. С. Изучение состава ионообменных материалов на основе фосфата титана // Журнал прикладной химии. 2006. Т. 79, № 11. С. 1813–1817.
31. Kuzin E., Averina Yu., Kurbatov A., Kruchinina N., Boldyrev V. Titanium-containing coagulants in wastewater treatment processes in the alcohol industry // Processes. 2022. Vol. 10, Iss. 3. DOI: 10.3390/pr10030440