Завантажити PDF файл.

Формула / Реферат

Спосіб одержання оксиду скандію з відходів виробництва чотирихлористого титану, який пе­редбачає вилуговування відходів, екстракцію спо­лук скандію, їх реекстракцію з наступним осад­женням сполук і прожарюванням осаду, який від­різняється тим, що як згадані відходи використо­вують суміш, яка складається з плавів сольового хлорування і возгонів шахтових хлораторів при їх масовому співвідношенні 1: (3-5), а вилуговування проводять шляхом зволожування відходів і вит­римки їх в зачинених ґрунтових траншеях.

Текст

Дивитися

Винахід відноситься до кольорової металургії, і може бути використаний для утилізації рідкісноземельних металів, наприклад, скандію, при комплексній переробці відходів виробництва титану. Відомий спосіб одержання скандію з відходів виробництва титану шляхом їх вилуговування солянокислим розчином з одержанням водорозчинних сполук, які містять скандій [1]. Для відомого способу характерні високі економічні витрати, пов'язані з використанням реагентів, які дорого коштують, а також складність технологічного устаткування. Найбільш близьким по технічній суті є спосіб одержання оксиду скандію з відходів виробництва чотирихлористого титану, що включає вилуговування відходів солянокислим розчином, екстракцію сполук скандію, їх реекстракцію з наступним осадженням сполук та прожарювання осаду [2]. Для даного способу характерні високі економічні витрати та невисокий ступінь видобування скандію з відходів. Здійснення процесу згідно даного способу пов'язано з використанням соляної кислоти, на виробництво якої потрібні додаткові витрати. Для здійснення процесу вилуговування необхідно спеціальне устаткування (ванни, ємності, сантехнічне устаткування та інше), яке також здорожує процес видобування скандію з відходів. Крім того, здійснення процесу вилуговування солянокислим розчином в замкненій ємності супроводиться нагромаджуванням у робочих розчинах хлоридних солей лужних металів, таких як калій, натрій, кальцій. Наявність іонів лужних металів в розчинах утворює екранізуючий ефект при екстракційних процесах сполук оксиду скандію з розчину. Цей фактор значно стримує процеси одержання оксиду скандію, що приводить до низького ступеня видобування скандію з відходів. В основу винаходу поставлено завдання удосконалювання способу одержання оксиду скандію з відходів виробництва чотирихлористого титану, при якому запроваджування нових операцій та вибір оптимального складу відходів дозволяє забезпечити високий ступінь гідролізу хлоридів, металів, значно спростити технологічний процес одержання оксиду скандію з відходів, що дозволяє при цьому підвищити ступінь видобування скандію і знизити економічні витрати на процес. Поставлене завдання вирішується тим, що в відомому способі одержання оксиду скандію з відходів чотирихлористого титану, що містить вилуговування відходів солянокислим розчином, екстракцію сполук скандію, їх реекстракцію з наступним осадженням сполук і прожарювання осаду, згідно винаходу, новим є те, що вилуговування проводять шляхом зволожування відходів і витримки їх в зачинених ґрунтових траншеях, а як відходи використовують суміш, яка складається з плавів сольового хлорування і возгони шахтових хлораторів при співвідношенні їх кількостей 1 : (3 - 5), відповідно. Плави сольового хлорування мають слідуючий склад, мас.%: Возгони шахтових хлораторів мають слідуючий склад, мас.%: Між сукупністю суттєвих ознак винаходу, що заявляється, та технічним результатом, що досягається, існує слідуючий причинно-наслідковий зв'язок. При довгочасній спільній витримці суміші в першу чергу проходять процеси гідролізу хлоридів металів із утворенням вільної соляної кислоти та слаборозчинних гідроокисів металів. Завдяки наявності кислот водного середовища протягом тривалого часу проходять процеси розчинення та дифузії сполук, які містять скандій. Соляна кислота, яка рухається в середовищі оксидних сполук, і розчинні хлоридні солі переводять скандій з важкорозчинної оксидної форми в оксихлоридну та хлоридну форми. В процесі витримки відходів іде також процес окислення заліза двовалентного у тривалентне, яке супроводжується відділенням іонів водню. Це сприяє підтримці необхідного і достатнього рівня кислотності середовища, який забезпечує процес вилуговування. Крім того, у кислому водному середовищі розчиняються солі лужних металів, і внаслідок довгочасної витримки солі дифундують у нижні шари штабелю відходів. Зменшення концентрації іонів лужних металів в сировині, яка переробляється, ослаблює екранізуючий ефект зазначених іонів на наступному стані обробки-стадії екстракції розчинних сполук скандію. Це сприяє підвищенню ступеня видобування скандію з відходів. У свою чергу, внаслідок проведення досить довгочасного процесу вилуговування відходів у траншеях відбувається більш повне "розкриття" комплексних сполук скандію, що також забезпечує підвищення ступеня видобування скандію з відходів. Проведення процесу вилуговування в умовах, коли необхідний для процесу солонокислий розчин утворюється внаслідок взаємодії окремих компонентів суміші, а також проведення процесу без використання складного устаткування сприяє зниженню економічних витрат на процес. Спосіб одержання оксиду скандію з відходів виробництва чотирихлористого титану здійснювали слідуючим чином. Приклад. Приготували суміш з плавів сольового хлорування із складом, мас %: ількість хлор-іону складає - 35мас.%, возгонів шахтових хлораторів із складом. мас.%: ількість хлор-іону складає 60мас.%. Для одержання суміші плави сольового хлорування змішували з возгонами шахтних хлораторів у кількісному співвідношенні відповідно з обмеженнями, які заявляються. Суміш зволожували до кількості вологи 10 - 15% та завантажували в гунтову траншею. Періодично, наприклад, один раз на місяць проводили відбір суміші у різних місцях штамба, як по його висоті, так і по усій довжині. Відібрану суміш аналізували на "розкриття" комплексних сполук скандію згідно з відомою методикою. При досягненні стабільної кількості хлориду скандію у розчині, яка характеризує закінчення процесу вилуговування, виконували розкриття траншеї. Час витримки складає 5 - 6 місяців. Суміш частками обробляли водою з одержанням солянокислого розчину, який відстоювали протягом 10 - 12 годин з наступною фільтрацією освітленої частини розчину. Екстракцію розчинних сполук скандію з фільтрату здійснювали твердим екстрагентом, наприклад "ТВЕКС"-"ТБФ" протягом 20 - 30 хвилин. Потім проводили реекстракцію, при якій екстрагент відмивали водою. Осаджування скандію в стану оксолатів здійснювали шляхом обробки одержаного розчину щавлевою кислотою. Осад обробляли при температурі 740°C з одержанням оксиду скандію. Для одержання порівняльних даних була проведена серія дослідів по видобуванню оксиду скандію з відходів. Досліди 2, 3, 4 - при співвідношенні відходів-плавів сольового хлорування і возгонів шахтових хлораторів, яке відповідає межам значень, які заявляються - 1 : 3, 1 : 4, 1 : 5, відповідно. Досліди 1, 5 - при співвідношенні відходів - плавів сольового хлорування і возгонів шахтових хлораторів, яке відповідає значенням за межами, які заявляються 1 : 2, 1 : 6, відповідно. Дослід 6 - здійснений згідно способу, який описаний у прототипі, проводили обробку возгонів шахтових хлораторів - 100%, мас. Результати випробувань показані у таблиці. Як видно із таблиці, максимальне значення ступеня видобування скандію 92,6 - 94,2% досягається у межі відношень, складових суміші відходів, що заявляються; і складає 1 : (3 - 5) - 2, 3, 4. При співвідношенні кількості плавів сольового хлорування до кількості возгонів шахтових хлораторів у суміші, яке дорівнює 1 : 2, ступінь видобування скандію зменшується (дослід 1). Це пов'язано із зменшенням у суміші кількості солей, які містять хлор і які гідролізуються. Це та інші. При цьому у суміші стримуються процеси гідролізу хлоридів металів, а також лімітується процес "розкриття" комплексних сполук, що містять скандій. Підвищення кількості возгонів шахтних хлораторів у суміші (дослід 5), коли співвідношення плавів возгонів складає 1 : 6, підвищує ступінь видобування скандію незначно. Це пов'язано з нагромадженням компонентів, які гідролізуються та утворюванням гелеподібних просторових структур гідрооксидної форми. Вони гальмують процеси дифузії та іонного обміну, внаслідок чого стримуються процеси "розкриття" комплексних сполучень скандію.

Додаткова інформація

Назва патенту англійською

The process for preparation of scandium oxide from tetrachlorated titanium waste

Автори англійською

Golodovych Anatolii Viacheslavovych, Osaulenko Hryhorii Hryhorovych, Minchenko Anatolii Kalennykovych, Khlopkov Leonid Pymonovych, Khudyk Bohdan Ivanovych, Shuliakovskyi Hennadii Phrantsevych

Назва патенту російською

Способ получения оксида скандия из отходов производства четыреххлористого титана

Автори російською

Голодович Анатолий Вячеславович, Осауленко Григорий Григорьевич, Минченко Анатолий Каленникович, Хлопков Леонид Пимонович, Худык Богдан Иванович, Шуляковский Геннадий Францевич

МПК / Мітки

МПК: C01F 17/00

Мітки: титану, спосіб, виробництва, чотирихлористого, оксиду, одержання, відходів, скандію

Код посилання

<a href="http://uapatents.com/3-22143-sposib-oderzhannya-oksidu-skandiyu-z-vidkhodiv-virobnictva-chotirikhloristogo-titanu.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентів України">Спосіб одержання оксиду скандію з відходів виробництва чотирихлористого титану</a>

Подібні патенти