Институт нефтехимического синтеза им. А. В. Топчиева РАН, Москва, Россия:

К. Л. Занавескин, старший научный сотрудник, эл. почта: zakon82@mail.ru

Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л. Я. Карпова, Обнинск, Россия:

А. Н. Масленников, младший научный сотрудник
С. М. Занавескина, старший научный сотрудник

ОАО «ЯрегаРуда», Ухта, Россия:
В. И. Власенко, генеральный директор

Исследована реакционная способность в процессе хлорирования рутилового концентрата, титанового шлака, а также новых видов титансодержащего сырья — кварц-лейкоксенового концентрата и автоклавного концентрата. Эксперименты проводили в реакторе кипящего слоя при температуре 750 ^оС в условиях пятикратного мольного избытка углерода. Хлорирование титановых концентратов в реакторе кипящего слоя протекает с участием газообразных реагентов. Поэтому реакционная способность сырья в первую очередь определяется поверхностью TiO₂, доступной для взаимодействия. Таким образом, скорость хлорирования TiO₂ выше в пористых зернах титановых концентратов, обладающих развитой поверхностью. Другим фактором, влияющим на скорость хлорирования, является структура зерен сырья. Размеры кристаллов диоксида титана, размеры пор, качественный и количественный составы примесей определяют скорость диффузии газообразных реагентов внутрь зерна. Чем она выше, тем на большую глубину проникают газообразные реагенты, тем большая доля поверхности TiO₂ задействована в хлорировании и тем больше реакционная способность титанового сырья. Проведенные исследования показали, что реакционная способность исследованных образцов сырья уменьшается в следующем ряду: автоклавный концентрат > титановый шлак > рутиловый концентрат > кварц-лейкоксеновый концентрат.

Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 15-13-00171).

1. Titanium. IndexMundi — Country Facts. Available at : http://www.indexmundi.com/en/commodities/minerals/titanium
2. Gázquez M. J., Bolívar J. P., Tenorio R. G., Vaca F. A Review of the Production Cycle of Titanium Dioxide Pigment. Materials Sciences and Applications. 2014. No. 5. pp. 441–458. DOI: 10.4236/msa.2014.57048

3. Zhang W., Zhu Z., Cheng C. Y. A literature review of titanium metallurgical processes. Hydrometallurgy. 2011. Vol. 108. pp. 177–188. DOI: 10.1016/j.hydromet.2011.04.005
4. Sahu K. K., Alex T. C., Mishra D., Agrawal A. An overview on the production of pigment grade titania from titania-rich slag. Waste Manage Res. 2006. Vol. 24. pp. 74–79. DOI: 10.1177/0734242X06061016
5. Filippou D., Hudon G. Iron removal and recovery in the titanium dioxide feedstock and pigment industries. JOM. 2009. No. 10. pp. 36–42. DOI: 10.1007/s11837-009-0150-3
6. Braun J. H., Baidins A., Marganski R. E. TiO₂ pigment technology: a review. Progress in Organic Coatings. 1992. Vol. 20. pp. 105–138.
7. Cardarelli F. Materials Handbook: A Concise Desktop Reference. 2^nd edtion. London : Springer-Verlag Limited, 2008. 1340 p.
8. McNulty G. S. Production of Titanium Dioxide. NORM V International Conference. Sevilla, 19–22 March 2007. pp. 169–188.
9. Wang X., Zhang L., Shang G., Zhang G., Yuan J., Gong S. Processing copper–vanadium precipitate formed from crude TiCl4 in titania and titanium sponge production. Hydrometallurgy. 2009. Vol. 99. pp. 259–262. DOI: 10.1016/j.hydromet.2009.09.001
10. Shaofeng Xiong, Zhangfu Yuan, Zhoulan Yin, Wenbin Yan. Removal of the vanadium impurities from crude TiCl4 with high content of vanadium using a mixture of Al power and white mineral oil. Hydrometallurgy. 2012. Vol. 119–120. pp. 16–22. DOI: 10.1016/j.hydromet.2012.03.004
11. Wang M., Wang X., Ye P. Recovery of vanadium from the precipitate obtained by purifying the wash water formed in refining crude TiCl₄. Hydrometallurgy. 2011. Vol. 110. pp. 40–43. DOI: 10.1016/j.hydromet.2011.08.005
12. Gonzalez R. A., Musick C. D., Tilton J. N. Process for controlling agglomeration in the manufacture of TiO₂. Patent 5508015 US. Published: 16.04.1996.
13. Stanawey K. J. Overview of titanium dioxide feedstocks. Mining Engineering. 1994. Vol. 46. pp. 1367–1370.
14. Moodley S., Eric R. H., Kucukkaragoz C., Kale, A. Chlorination of Titania Feedstocks. 3 rd International Symposium on High-Temperature Metallurgical Processing. Hoboken : John Wiley & Sons, Inc., 2012. pp. 93–104. DOI: 10.1002/9781118364987.ch12
15. Available at: http://www.mnr.gov.ru/upload/iblock/914/Report2014.pdf
16. Zanaveskin K. L., Maslennikov A. N., Makhin M. N., Zanaveskin L. N. Special features of the Yaregskoye deposit quartz-leucoxene rougher concentrate chemical and mineral composition. Obogashchenie Rud. 2015. No. 5. pp. 25–32. DOI: 10.17580/or.2015.05.05
17. Zanaveskin K. L., Maslennikov A. N., Makhin M. N., Zanaveskin L. N. Autoclave processing of quartz-leucoxene concentrate (Yaregskoe deposit). Tsvetnye Metally. 2016. No. 3. pp. 49–56. DOI: 10.17580/tsm.2016.03.08
18. Zanaveskin K. L., Lukashev R. V., Maslennikov A. N., Terekhov A. V. Makhin M. N., Zanaveskin L. N. Preparation of porous materials from a leucoxene concentrate. Inorganic Materials. 2016. Vol. 52, No. 8. pp. 796–801. DOI: 10.1134/S0020168516080185
19. Pistorius P. C. Ilmenite smelting: The basics. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 2008. Vol. 108. pp. 35–43.
20. Pistorius P. C., Kotze H. Role of silicate phases during comminution of titania slag. Minerals Engineering. 2009. Vol. 22. pp. 182–189. DOI: 10.1016/j.mineng.2008.06.009
21. Kang J., Okabe T. H. Development of a Novel Titania Slag Upgrading Process Using Titanium Tetrachloride. Metallurgical and Material Transactions B. 2016. Vol. 47. pp. 320–329. DOI: 10.1007/s11663-015-0507-7
22. Stefanyuk S. L., Morozov I. S. Kinetics and mechanism of mineral chlorination (loparite, pyrochlore, zircon and euxenite). Zhurnal prikladnoy khimii. 1965. Vol. 38, No. 4. pp. 729–735.
23. Barin I., Schuler W. On the kinetics of the chlorination of titanium dioxide in the presence of solid carbon. Metallurgical and Materials Transactions B. 1980. No. 11 (2). pp. 199–07. DOI: 10.1007/BF02668402
24. Landsberg A., Hoatson C. L., Block F. E. The chlorination kinetics of zirconium dioxide in the presence of carbon and carbon monoxide. Metallurgical Transactions. 1972. Vol. 3. pp. 517–523. DOI: 10.1007/BF02642057
25. Pasquevich D. M., Amorebieta V. T. Mass spectrometric study of volatile products during the carbochlorination of zirconia. Berichte der Bunsengesellschaft für physikalische Chemie. 1992. Bd. 96. S. 530–533. DOI: 10.1002/bbpc.19920960403
26. Wendell E., Dunn J. R. High temperature chlorination of titanium bearing minerals: Part IV. Metallurgical transactions B. 1979. Vol. 10B. pp. 271–277. DOI: 10.1007/BF02652471