» » Обзор способов разложения титановых концентратов
06.02.2017

Выбор способа переработки зависит от типа исходного сырья, химического соединения, которое должно быть выделено из концентрата, требований, предъявляемых к чистоте конечного продукта и технико-экономических показателей процесса.
Для ильменитовых концентратов, являющихся основным видом сырья, предложен ряд способов вскрытия, которые могут быть разделены на следующие четыре группы.
1. Разложение концентрированной серной кислотой. Титан вместе с железом переходит в раствор, из которого после очистки раствора от железа выделяют путем гидролиза метатитановую кислоту. Последнюю прокаливают для получения двуокиси титана.
2. Прямое (избирательное) восстановление ильменитового концентрата. Вследствие большого отличия сродства железа и титана к кислороду в определенных условиях возможно восстановление ильменита водородом, углем, окисью углерода с образованием металлического железа; титан при этом остается в виде смеси окислов, которая отделяется от железа.
Способы прямого восстановления применяют для предзарительного получения технической окиси титана, пригодной для последующего получения из нее четыреххлорисого титана.
К методам избирательного восстановления следует отнести также метод восстановительной плавки с углем в электродуговых печах, в результате которой выплавляется чугун и получают шлак, содержащий 70—80% TiO2. Шлаки могут служить исходным сырьем для получения четыреххлористого титана или чистой двуокиси титана.
3. Сплавление с сульфатом натрия и углем — един из ранних способов производства двуокиси титана из ильменита.
Способ основан на реакции, протекающей при сплавлении ильменитового концентрата с сульфатом натрия и коксом:
FeTiO3 + Na2SO4 + 2С = FeS + Na2TiO3 + 2СО2.

Плавку ведут в электрической печи. Сплав выпускают в ковши, где происходит расслаивание по удельному весу. В верхней части собирается титанат натрия. По охлаждении верхний слой отделяют и разлагают разбавленной серной кислотой. В остатке получают техническую метатитановую кислоту, которую с целью получения чистой двуокиси титана растворяют в концентрированной серной кислоте и затем гидролитически осаждают титановую кислоту, при прокаливании которой получают чистую двуокись титана.
Этот способ производства чистой двуокиси титана был впоследствии вытеснен более простым и экономичным способом прямого разложения серной кислотой, который обеспечивает высокое извлечение титана в готовый продукт при использовании в производстве лишь одного реагента — серной кислоты.
Практический интерес представляет способ сплавления с сульфатом натрия и углем для производства дешевой технической двуокиси титана, которая далее может быть использована для получения четыреххлористого титана или для выплавки титановых лигатурных сплавов.
4. Способы хлорирования. Предложен ряд способов хлорирования ильменитовых и рутиловых концентратов с целью получения четыреххлористого титана. TiCl4 может быть непосредственно использован как исходный продукт для производства металла или разложен водой для получения двуокиси титана.
Хлорированию подвергают смесь концентрата с углем или исходят из предварительно полученных из концентрата продуктов: технической двуокиси титана, титанистых шлаков или карбида титана.
Из перечисленных выше способов разложения титановых концентратов в промышленности широко используют вскрытие серной кислотой (для производства двуокиси титана) и методы хлорирования (для производства TiCl4). Способы прямого восстановления ильменитовых концентратов применяют обычно как подготовительные операции для отделения железа.