РОЗДІЛ 2.
Об’єкти та методи досліджень
2.1.Технологічні аспекти утворення залізного купоросу в технології виробництва
титану (IV) оксиду
Титану (IV) оксид є одним із найважливіших неорганічних матеріалів, що
визначають технічний прогрес у багатьох галузях народного господарства, в тому
числі, у виробництві лакофарбових матеріалів, високоякісного паперу, пластмас,
електронній, парфумерній промисловості, штучних волокон і шкіри, гумотехнічних
виробів тощо [116, 117].
Аналіз існуючої сировинної бази України з позицій забезпечення виробництва
титану (IV) оксиду вітчизняною сировиною дозволяє виділити два типи промислових
магматогенних родовищ: апатит-ільменітове (Стремигородське) та
апатит-ільменіт-титаномагнетитове (Кропивенське, Федорівське) руди [118], на
даний час розглядаються перспективи освоєння Носачівського родовища [119].
Однією із важливих технологічних характеристик ільменітових концентратів є
ступінь змінності їх хімічного складу. Фізико-хімічний склад ільменітових
концентратів із різним ступенем змінності представлений в табл.2.1.
Таблиця 2.1.]
Фізико-хімічний склад ільменітових концентратів із різною ступінню змінності
Тип ільменіту
Масова частка, %, не більше
ільменіту
TiO2
P2O5
Cr2O3
Fe2O3
FeO
вологи
незмінний
97,0-98,0
42,0-44,0
0,05
0,03
12,1
34,5
1,5
Слабко змінний
96,5-97,0
50,54
0,08-0,1
0,05
0,05
17,7
1,5
змінний
96,5
54-59
0,13-0,16
0,05
0,05
1,5
Ільменітові концентрати найбільшого на Україні Вільногірського
гірничозбагачувального комбінату відносяться до концентратів з непостійним
хімічним складом. Для них характерний високий вміст хрому оксиду 1,3 – 1,8%. На
виробництвах пігментного титану (IV) оксиду (ВАТ «Сумихімпром») переробляють
суміш цих концентратів. Характерним непрямим показником ступеня зміни ільменіту
є відношення оксидів двовалентного заліза до оксидів тривалентного заліза в
ільменіті [116]. Для ільменітів із відносно постійним складом таке відношення
більше шести, для мало змінених менше трьох, для сильно змінених менше одиниці.
Із збільшенням змінюваності ільменіту необхідно посилити технологічні параметри
переробки його на стадії сульфатизації [116].
Характеристика руд українських родовищ , які поступають на збагачення на
гірничозбагачувальні комбінати, приведений в табл.2.2.
Таблиця 2.2.
Хімічний склад ільменітових концентратів
Основні хімічні сполуки
Федорівське
Валки-Гацьківське (6,5-8,5 м)
Валки-Гацьківське (12-13м)
Тростянецьке
TiO2
Fe заг
Fe
Fe2O3
SiO2
P2O5
Cr2O3
V2O5
Al2O3
Mn
Mg
Ca
44.7
35.8
44.85
1.43
3.6
0.058
0.075
0.02
0.76
0.58
2.4
0.3
62.88
22.65
7.09
24.52
1.27
0.21
0.067
0.24
0.48
0.54
0.37
0.53
45.74
33.82
37.87
6.38
3.7
0.53
0.12
0.088
0.16
0.48
0.67
2.14
50-53
34-37
32-38
9-12
0.3-0.4
0.002-0.009
0.004-0.006
0.2-0.3
Сліди
1.0-1.3
0.5-0.9
0.3
Однак видобуток сировини в Україні не забезпечує існуючих виробничих потреб.
Протягом кількох років дефіцит сировини поповнявся за рахунок австралійських та
норвезьких концентратів. У зв’язку із закупівлею сировини за кордоном
підприємства змушені були переробляти суміші різних за природою видів сировини,
що відрізняються фізико-хімічними та технологічними властивостями. Аналіз
роботи підприємств показує, що переробка сумішей концентратів з різноманітними
індивідуальними властивостями, призводить до коливань в широких межах за
ступенем розкладу ільменітового концентрату на стадії сульфатизації. Це
призводить до погіршення технологічних показників на інших стадіях і, отже, до
підвищення видаткових коефіцієнтів і відходів виробництва [116]. За даними НДІ
мінеральних добрив та пігментів, із апатитового концентрату Федорівського
родовища можна отримати високоякісні суперфосфати, які не поступаються кращим в
світі кольським, а із ільменітового – пігментний титану (IV) оксид, який
відповідає вимогам відповідних стандартів, а також ванадійвмісний переробний
чавун.
Існує два способи виробництва пігментного титану (IV) оксиду – сульфатний та
хлоридний. Хлоридний спосіб одержання титану (IV) оксиду полягає в хлоруванні
рутилового концентрату або титанового шлаку з наступною переробкою титану (IV)
хлориду окислюванням кисневмісним газом у титану (IV) оксид. Обидва способи
мають свої переваги та недоліки [116]. В європейських країнах більше
розповсюджений сульфатний спосіб, який вирізняється розробленістю та відносною
простотою обладнання. Хлоридний спосіб знайшов більш широке розповсюдження в
США та Японії [117].
Пігментний титану (IV) оксид виробляють два заводи України: ВАТ «Сумихімпром»
(проектна потужність - 40 тис. т/рік) та ДАК «Титан» (проектна потужність – 80
тис. т/рік). В Росії та країнах СНД виробництво пігментного титану (IV) оксиду
відсутнє, а загальна потреба країн СНД в пігменті оцінюється в 400 тис. т/рік
[117]. Однією із найважливіших проблем у виробництві титану (IV) оксиду дотепер
залишається проблема забезпечення його титановмісною сировиною.
Ритс.2.1. Блок-схема виробництва титану (IV) оксиду сульфатним способом.
Потреба народного господарства в ільменітових концентратах задовольняється
вітчизняною сировиною не повністю. Постачальниками вітчизняної сировини є
Іршанський та Вільногірський гірничо-збагачувальні комбінати [116]. Вони
забезпечували потреби Радянського Союзу у власній сировині на 70%, а решта
задовольнялась за рахунок імпорту [120]. Особливо жорсткі вимоги до
ільменітових концентратів пред’являлися щодо домішок Хрому, Фосфору, Мангану та
Ванадію (0,001; 0,0015; 0,025 і 0,004 відповідно в перерахунку на
співвідношення відповідного оксиду до вмісту титану