Большаков - Химия и технология редких и рассеянных элементов (т.2) (1108617), страница 62
Текст из файла (страница 62)
Крупные коренные месторождения ильменита и титаномагнетитов находятся в Канаде, США, Норвегии, Швеции, Финляндии. В СССР большие запасы титаномагнетитов находятся на Урале. Россыпиые месторождения образовались под воздействием экзогенных процессов разрушения горных пород. Минералы, устойчивые против выветривания, накапливаются при этом в песчаной фракции. Пески речными потоками выносятся в океан, где происходит природное обогащение и образование прибрежных отложений.
Для россыпных месторождений характерен комплекс таких тяжелых минералов, как ильменит, лейкоксен, циркон, рутил, магнетит, монацит, в меньшей степени колумбит и касситерит. Существует два основных типа россыпей: прибрежно-морские и погребенные древнеморские. Древние россыпи имеют большие запасы ценных минералов. Рудоносный пласт их достигает больше 10 м. Мощность рудоносного слоя прибрежно-морских россыпей меньше — от 0,3 до нескольких метров. Прибрежные россыпи практически неисчерпаемы, так как запасы в них непрерывно восполняются за счет размыва прибрежных отложений.
Концентрация тяжелых минералов в рудоносных, так называемых черных песках, различных месторождений изменяется в широких пределах — от 1 — 2 до 10%, в отдельных слоях до 60 — 80%. Различно н соотношение между отдельными минералами. Например, в черных песках Траванкорского побережья (Индия) содержится на сумму тяжелых минералов 75% ильменита; 4 — 5% циркона, 3 — 5% рутила, 1% монацита. Для австралийских песков характерны другие соотношения: ильменит 25 — 45%, циркон 30 — 40%, рутил 25 — 30%, монацит 0,5— 5%.
Пригодными для разработки считаются пески с содержанием тяжелых минералов около 4%. Россыпные месторождения имеются в Индии, Бразилии, США (Флорида) и Австралии. Уникальное россыпное месторождение в СССР— Самотканское месторождение циркон-рутилильменитовых руд в Среднем Приднепровье. Это погребенная морская россыпь большой мощности.
Россыпные месторождения есть в Казахстане и Сибири. Официальные подсчеты запасов титановых руд отсутствуют. По неполным данным на 1957 г., в капиталистических странах они оценивались в 260 — 300 млн. т. 134, 40 — 43). Обо га ще и и е р уд. Руды коренных месторождений добывают шахтным путем.
Добытую руду дробят и подвергают магнитной сепарации, которая основана на различии магнитных свойств минералов, входящих в ее состав. Магнитную фракцию, состоящую из магнетита, используют как железную руду. Из руд Кусннского месторож- Таблица 61 Свойства некоторых мннерааов Удельная магнитная восприим- чивость, (см'!г1 1 -* Плотность, г1см* Электро проводиость ' Минерал после ваютанови тельного обшита природного минерала Хорошо проводящий То же Ненроводящнй 4,9 — 5,2 Магнетнт 10000 113 †2 2 9,7 0,2 24 Ильме нит рутнл Мои апет Цнр кон Кварц Ставролнт 3340 47 17,3 1,5 820 4,7 — 5,0 4,2 — 4,3 4,9 — 5,5 4,7 2,7 3,7 ' К хорошо проводящим относят минералм, имеющие алеитрнческое сопротивление 1о"' — 1о-' Ом см, к полтнроводящим — 1о' — 1тп Ом.см, к непроводящим — 1ом — 1О" О» см.
К ильменитовым концентратам предъявляются определенные требования по содержанию Т10, и примесеи: Т!О, в них ве должно быть меньше 40 — 45%. В концентрате для производства пигментной двуокиси титана недопустима примесь хрома, в концентрате для металлургической промышленности недопустима приместьфосфатов; СгаО, и РаО, не должно быть более сотых долей процента. Составильменитоных и рутиловых концентратов приведен в табл.
62 134, 40, 421. дения (Урал) получают железо-ванадиевый концентрат, содержащий до 64% ге, 5,5% ТВОа и 0,9% ЧаОа. Ильменит концентрируется в не- магнитной фракции вместе с пустой породой, которую отделяют затем гравитационным способом или флотацией. В тех случаях, когда руда представляет собой нераспавшиеся титано-магнетиты или чрезвычайно тонкие срастания ильменита и магнетита, наиболее эффективно пирометаллургическое обогащение, в результате которого получают титановые шлаки.
Тяжелые минералы из россыпных месторождений добывают открытой разработкой с применением экскаваторов, бульдозеров, драг и земснарядов. Первичное обогащение песков производится непосредственно на месторождении с помощью винтовых сепараторов и гидро- циклонов. Благодаря большой разнице в плотности полезных минералов и пустой породы, состоящей в основном из кварцевого песка, последняя довольно легко отделяется, В результате получают коллективный концентрат, содержащий до 80% тяжелых минералов. Для разделения коллективного концентрата применяют комбинированные схемы, включающие электромагнитную и электростатическую сепарацию, основанную на различии в электропроводности минералов.
Иногда используют флоташпо„Последовательность операций при разделении зависит от минералогического состава руды (табл. 61). Таблица 62 Примерный соитии титановых концентратов, д! о, м о рс,о, тю, 5Ю, тнл концентрата сг,о, 5 мао Ильменитовый (СССР).... 42 Рутиловый (СССР) 93,2 32,9 1, 2,75 0,77 1,1 0,18 0,25 0,11 13,8 8 3,5 2,0 0,4 О— 0,26 Ариаоиитовый (СССР) Ильменитовый (Австралия) Рутиловый (Ияли я) 25,9 2,0 0,8 1,4 0,1 60,3 0,1 0,9 16,1 29 52,1 1,6 0,28 О,!4 0,18 0,04 1,14 0,43 0,30 0,8 Цена 1 «г содержания титана н долларах 0,06 3,52 10,0 20,0 27,0 — 33,0 Ильмеиитовый концентрат (55оге Тнша) Технический Т(С!а Губчатый титан высокой частоты Заготовки для ковки Листовой прокат — 247— Некоторые экономические данные.
Добыча титановых руд, начавшаяся только в начнле ХХ в., быстро растет, также быстро растет и производство титановой продукции. В 1960 г. концентратов, включая титановые шлаки, получаемые главным образом в Канаде, произведено более 2 млн. т. Добывают главным образом ильменит. Выпуск рутилового концентрата не превышает 5 — 6% от общего производства концентратов. 1 т ильменитового концентрата в 1973 г. стоила 22— 24 доллара, рутилового — 80 — 85 долларов и выше. Производство двуокиси титана, начатое в 1961 г.
(Норвегия), все время расширяется, особенно после второй мировой войны. В !970 г. производственные мощности США оценивались в 750 тыс. т., из них 310 тыс. т по хлорному методу. Во всех капиталистических странах в 1963 г. произведено около 1,4 млн. т. Т!О,. Широкие размеры приобретает производство синтетического рутила — до 700 тыс. т. в 1973 г. Цена 1 т Т10а в 1970 г. была 561 — 627 долларов. Производство ковкого титана в промышленных масштабах началось в 1948 г. в США (2,2 т/год). До 1957 г. титановая промышленность США быстро наращивает мощности до 15,6 тыс. т/год.
Однако в!958 г. производство титана упало в 5 раз вследствие ряда причин: общего экономического спада, резкого уменьшения правительственных заказов на нужды военной промышленности, недостаточно высокого качества титановых изделий, успехами в производстве нержавеющих сталей, высокой цены. Высокая стоимость титановых изделий определяется сложностью технологии получения титана и большими производственными затратами. Вот некоторые данные об экономике титановой продукции (США, 1955 г.): В последующие годы была значительно усовершенствована технология получения губки, снижена цена на нее (рис. 70).
Улучшено качество титановых изделий, разработаны сплавы, выдерживающие нагревание до 600', улучшена технология производства титанового проката, освоен выпуск литых изделий, разработаны методы использования титанового скрапа. Все зто увеличило объем производства. В 1972 г. США изготовлено 18,4 тыс. т. губки, производство в других капиталистических странах (Япония, Англия, Франция) оценивается приблизительно в 7 — 8.
тыс. т. губки. гг и гбд 1оМ 1111 И УУ ВОЕВД 7Р 1Д 1г Д 4 Р -4-8 -гг-1Д-2Л-24-Л /'ады Л и, клал Рис. 70. Изменение цен на ти- Рнс. 71. Зависимость свободной энергии тановую губку в США (делла- реакций восстановления ильменита от тем- ры за 1 кг) вературы В Советском Союзе первый титан в промышленном масштабе был получен в 1954 г. на Подольском химико-металлургическом заводе„ в 1956 г. выдал титан Запорожский комбинат, в 1960 г, начато производство титана на Березниковском, а в 1965 г.— на Усть-Каменогорском титано-магниевых комбинатах.
Пнрометаллургическов и химическое обогащение титановых концентратов. Выбор способа вскрытия концентратов, определяющего характер последующих технологических операций, зависит от многих факторов. Наиболее важны химические и физико-химические свойства рудного сырья, необходимость получения тех или иных продуктов и зкономическая эффективность процесса. Ильменит сравнительно легко разлагается кислотами, поэтому для его вскрытия в промышленности широко используется сернокислотный способ. Концентраты, содержащие лейкоксенизованные ильмениты или рутил, не могут перерабатываться сернокислотным способом, так как рутил не растворяется в Нз80ь. При переработке концентратов конечный продукт производства — двуокись титана.
Второй промышленный метод — хлорирование — нашел широкое применение в связи с необходимостью — 248— получения Т1С1, — полупродукта в производстве металлического титана. Хлорировать можно любые концентраты. В последние годы метод хлорирования приобретает все большее значение и в производстве двуокиси титана, так как позволяет вести процесс в замкнутом цикле, т. е. практически без отходов. Титановые концентраты содержат большое количество железа. При переработке их сернокислотным методом расходуется много НзВОм при хлорировании велик расход С1,. Чтобы сделать переработку ильменитовых, титано-магниевых и других железо-титановых концентратов рациональной, предложены и используются различные методы предварительной подготовки их к вскрытию.
Все они являются методами пнрометаллургического и химического обогащения. Основная задача такой подготовки — максимальное удаление железа и повышение содержания Т10, в получающихся продуктах !34, 45, 46!. Электроплавка титановых шлаков. Восстановительная электроплавка, несмотря на ее сложность и энергоемкость,— в настоящее время основной процесс пирометаллургического обогащения ильменитовых и других железо-титановых концентратов. В результате плавки получают обогащенные титаном шлаки и чугун. Вероятность протекания некоторых частных реакций при взаимодействии концентратов с углеродом можно видеть по изменению их свободной энергии при различной температуре (рис. 71).
Легче всего восстанавливаются гематит и магнегит; восстановление ильменита с образованием свободного железа начинается при -1000. Раньше, чем закончится восстановление окислов железа, начинает восстанавливаться двуокись титана. При взаимодействии чистой Т10, с углеродом в присутствии СОв появление низшего окисла Т1,0з наблюдается уже при 870'! в присутствии же окислов железа восстановление начинается при 1100'. На основе низших окислов Т!,О, и Т!зОз образуются ряды твердых растворов, которые называются аносовитом и тагировитом. Аносовит — основной компонент титановых шлаков. В реальном процессе возможно большее число реакций, в результате которых образуются соединения и твердые растворы с большим числом компонентов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
