Исследование процессов восстановительно-нитрирующего обжига перовскитового концентрата с добавкой SiO2

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Представлены результаты исследования по восстановительному нитрирующему обжигу перовскитового концентрата Африкандского месторождения для перевода титана в его нитрид, который затем может быть подвергнут низкотемпературному хлорированию (300–500 °С) с извлечением титана в виде TiCl4. Уточнен вещественный состав перовскитового концентрата. Проведена термодинамическая оценка равновесных составов в системе CaTiO3-SiO2-C-N2 в интервале температур 1250–1350 °С. Изучены фазовые составы продуктов обжига, полученных при указанных температурах с различными количествами добавки SiO2, используемой для связывания оксида CaO, образующегося при нитрировании перовскита. Показано, что максимальный перевод титана в его нитрид достигается при температурах выше 1300 °С. При этом увеличение количества добавки SiO2 в шихту также способствует образованию фазы оксинитридного титана. При добавке SiO2 в мольной пропорции CaO:SiO2 = 3:1 в продукте обжига остается непрореагировавший перовскит. Кроме того, продукт содержит остаточный оксид кальция, а силикатная фаза состоит из CaO·SiO2 и 2CaO·SiO2. Максимальный перевод титана в нитридную фазу достигается при мольном соотношении CaO:SiO2 = 1:1. В этих условиях в силикатной фазе будет преобладать CaO·SiO2.

Об авторах

К. Г. Анисонян

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: kanisonyan@imet.ac.ru
Москва

Д. Ю. Копьев

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН

Email: kanisonyan@imet.ac.ru
Москва

Т. В. Олюнина

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН

Email: kanisonyan@imet.ac.ru
Москва

Г. Б. Садыхов

ФГБУН Институт металлургии и материаловедения им. А.А. Байкова (ИМЕТ) РАН

Email: kanisonyan@imet.ac.ru
Москва

Список литературы

  1. Государственный доклад «О состоянии и использовании минерально-сырьевых ресурсов Российской федерации в 2022 году». – М. : ВИМС, 2023. 639 с. – (State report on the state and use of mineral resources of the Russian Federation in 2020. – Moscow : Rosnedra, 2022. 639 с.)
  2. Резниченко, А.В. Титаномагнетиты. Месторождения, металлургия, химическая технология / В.А. Резниченко, Л.И. Шабалин. – М. : Наука, 1986. 294 с. – (Reznicenko, A.V. Titanomagnetites. Deposits, metallurgy, chemical technology / V.A. Reznicenko, L.I. Shabalin. – M. : Nauka, 1986. 294 p.)
  3. Садыхов, Г.Б. Особенности титанового сырья России и перспективы его использования для производства титана и его пигментного диоксида / Г.Б. Садыхов, К.Г. Анисонян, Ю.В. Заблоцкая, К.В. Гончаров, Д.Ю. Копьев, Т.В. Олюнина, А.С. Тужилин, Б.Г. Балмаев // Металлы. 2024. №3. С.3–20. – (Sadykhov, G.B. Features of titanium raw materials in Russia and prospects for its use for the production of titanium and its pigment dioxide / G.B. Sadykhov, K.G. Anisonyan, Yu.V. Zablotskaya, K.V. Goncharov, D.Yu. Kopyev, T.V. Olyunina, A.S. Tuzhilin, B.G. Balmaev // Russian Metallurgy. 2024. №3. P.3–20.)
  4. Резниченко, В.А. Электрометаллургия и химия титана / В.А. Резниченко, В.С. Устинов, И.А. Карязин, Ф.Б. Халимов. – М. : Наука, 1983. 246 с. – (Reznicenko, V.A. Electrometallurgy and chemistry of titanium / V.A. Reznicenko, V.S. Ustinov, I.A. Karyazin, F.B. Khalimov. – M. : Nauka, 1983. 246 p.)
  5. Николаев, А.И. Перовскитовый концентрат — перспективное нетрадиционное сырье для производства титановой и редкометалльной продукции / А.И. Николаев, Л.Г. Герасимова, В.Б. Петров, В.Г. Майоров // Комплексное использование минерального сырья. 2015. №2. С.26–34. – (Nikolaev, A.I. Perovskite concentrate – a promising non-traditional raw material for the production of titanium and rare metal products / A.I. Nikolaev, L.G. Gerasimova, V.B. Petrov, V.G. Mayorov // Integrated use of mineral raw materials. 2015. №2. P.26–34.)
  6. Николаев, А.И. Перспективы использования Африкандского месторождения перовскитовых руд как сырьевой базы для обеспечения отечественной промышленности стратегическими материалами, содержащими титан и редкие металлы / А.И. Николаев // Север промышленный. 2007. №8. С.62–64. – (Nikolaev, A.I. Prospects for the use of the Afrikanda perovskite ore deposit as a raw material base for providing the domestic industry with strategic materials containing titanium and rare metals / A.I. Nikolaev // Industrial North. 2007. №8. P.62–64.)
  7. Николаев, А.И. Попутное производство РЗМ при переработке перовскитового концентрата Африкандского месторождения / А.И. Николаев, В.Т. Калинников // Цв. металлы. 2013. №3. С. 58–63. – (Nikolaev, A.I. By-product production of rare earth metals during processing of perovskite concentrate from the Afrikanda deposit / A.I. Nikolaev, V.T. Kalinnikov // Non-ferrous metals. 2013. №3. P.58–63.)
  8. Майоров, В.Г. Изучение условий отделения тория от редкоземельных и других элементов осаждением из растворов с высоким содержанием хлорида кальция при переработке перовскита / В.Г. Майоров // Цв. металлы. 2007. №1. С.69–71. – (Mayorov, V.G. Study of conditions for separation of thorium from rare earth and other elements by precipitation from solutions with a high content of calcium chloride during perovskite processing / V.G. Mayorov // Non-ferrous metals. 2007. №1. P.69–71.)
  9. Пат. RU2145980. МПК С22В 3/06, 34/24, 60/02. Способ переработки лопаритового концентрата / Зоц Н.В., Шестаков С.В. ; заявл. 27.07.1999 ; опубл. 27.02.2000. 9 с. – (Pat. RU2145980. IPC C22B 3/06, 34/24, 60/02. Method for processing loparite concentrate / Zots N.V., Shestakov S.V. ; declared 27.07.1999 ; Published 27.02.2000, 9 p.)
  10. Liu Y. Mechanism on reduction and nitridation of micrometer-sized titania with ammonia gas / Liu Y., Wang Y., Zhang Y., You Zh., Lv X. // J. Amer. Ceram. Soc. 2020. V.103. Is.6. P.3905–3916.
  11. Liu Y. Isothermal reduction and nitridation kinetics of ilmenite concentrate in ammonia gas / Liu Y., He F., Hu Q., Huang Q., You Zh., Qiu G., Lv X. // Minerals Eng. 2023. V.203. (DOI : https://doi.org/10.1016/j.mineng.2023.108319)
  12. Swanepoel, J.J. Process development for the removal iron from nitride ilmenite / J.J. Swanepoel. – University of Pretoria. 2010. 151 p.
  13. Yaraghi, A. Aeration leaching of iron from nitrided malaysian ilmenite reduced by Polystyrene-Coal reductant / A. Yaraghi, M. Sapri, N. Baharun [et al.] // Procedia Chem. 2016. V.19. P.715–720.
  14. Adipuri, A. Chlorination of reduced ilmenite concentrates and synthetic rutile / Adipuri A., Li Ya., Zhang G., O. Ostrovski // Intern. J. Mineral Proc. 2011. V.100. P.166–171. (doi: 10.1016/j.minpro.2011.07.005)
  15. Резниченко, В.А. Электротермия титановых руд / В.А. Резниченко. – М. : Наука, 1969. 207 с. – (Reznicenko,V.A. Electrothermy of titanium ores / V.A. Reznicenko. – M. : Nauka, 1969. 207 p.)
  16. Анисонян, К.Г. Исследование восстановительного нитрирующего обжига кварц-ильменитового концентрата из шлама лейкоксеновых песчаников / К.Г. Анисонян, Г.Б. Садыхов, Т.В. Олюнина, Д.Ю. Копьев, М.Д. Панова // Металлы. 2024. №1. С.3–10. – (Anisonyan, K.G. Study of reducing nitriding roasting of quartz-ilmenite concentrate from leucoxene sandstone sludge / K.G. Anisonyan, G.B. Sadykhov, T.V. Olyunina, D.Yu. Kopyev, M.D. Panova // Russian Metallurgy. 2024. №1. P.3–10.)
  17. Акатьева, Л.В. Развитие химико-технологических основ процессов переработки сырья для получения силикатов кальция и композиционных материалов : дис. … д.т.н. 05.17.11 / Лидия Викторовна Акатьева. – М., 2014. 328 с. – (Akateva, L.V. Development of chemical-technological foundations of raw material processing processes for obtaining calcium silicates and composite materials : dis. ... Doctor of technical sciences. 05.17.11 / Lidiya Viktorovna Akateva. – M., 2014. 328 p.)
  18. Бабушкин, В.И. Термодинамика силикатов / В.И. Бабушкин, Г.М. Матвеев, О.П. Мчедлов-Петросян. – М. : Стройиздат, 1986. 286 с. – (Babushkin, V.I. Thermodynamics of silicates / V.I. Babushkin, G.M. Matveev, O.P. Mchedlov-Petrosyan. – M. : Stroyizdat, 1986. 286 p.)
  19. Вест, А. Химия твердого тела. Теория и приложения: в 2 ч. Ч.2. / А. Вест. – М. : Мир, 1988. 336 с. – (West A. Solid State Chemistry. Theory and Applications: In 2 parts. Pt.2. / А. West. – Moscow : Mir, 1988. 336 p.)
  20. Пат. RU2062256C1. МПК С01G23/00, 23/02. Способ получения тетрахлорида титана / Мостерт Г.Я., Рорманн Б.Р., Ведлейк Р.Дж., Бакстер Р.Ч. ; заявл. 24.07.1991 ; опубл. 20.06.1996. 13 c. – (Pat. RU2062256C1. IPC C01G23/00, 23/02. Method for producing titanium tetrachloride / Mostert G.Ya., Rohrmann B.R., Wedlake R.J., Baxter R.C. ; declared 24.07.1991 ; published 20.06.1996, 13 p.)

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025