Тиохлорирование – перспективный метод переработки сырья редких металлов

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Показана перспективность использования серы в качестве восстановителя при переработке редкометалльного сырья. Рассмотрены варианты тиохлорирования сырья таких редких металлов, как ниобий, тантал, титан, цирконий и гафний. Показана возможность разделения редких металлов на стадии тиохлорирования их минерального сырья. Сопоставлена термодинамика процессов тиохлорирования и карбохлорирования оксидов редких металлов на примере элементов IV-B группы. Рассмотрены вопросы аналитического обеспечения производства редких металлов по хлорной технологии.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Семенов

АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара» (АО «ВНИИНМ»)

Автор, ответственный за переписку.
Email: aasemenov@bochvar.ru

кандидат химических наук

Россия, 123060, Москва, ул. Рогова, 5а

А. А. Цурика

ОАО «Соликамский магниевый завод» (ОАО «СМЗ»)

Email: aasemenov@bochvar.ru

кандидат технических наук

Россия, 618541, Пермский край, Соликамск, ул. Правды, 9

С. А. Ухов

ОАО «Соликамский магниевый завод» (ОАО «СМЗ»)

Email: aasemenov@bochvar.ru
Россия, 618541, Пермский край, Соликамск, ул. Правды, 9

А. В. Лизунов

АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара» (АО «ВНИИНМ»)

Email: aasemenov@bochvar.ru

кандидат технических наук

Россия, 123060, Москва, ул. Рогова, 5а

А. М. Сафиулина

АО «Высокотехнологический научно-исследовательский институт неорганических материалов имени академика А. А. Бочвара» (АО «ВНИИНМ»); ОАО «Соликамский магниевый завод» (ОАО «СМЗ»); Калужский филиал ФГБОУ ВПО НИУ МГТУ им. Н.Э. Баумана; Российский химико-технологический университет им. Д. И. Менделеева (РХТУ)

Email: aasemenov@bochvar.ru

кандидат химических наук

Россия, 123060, Москва, ул. Рогова, 5а; 618541, Пермский край, Соликамск, ул. Правды, 9; 248000, Калуга, ул. Баженова, д. 2; 125047, Москва, Миусская пл., д. 9

И. Г. Тананаев

Федеральный исследовательский центр «Кольский научный центр РАН»; Институт химии и технологии редких элементов и минерального сырья им. И. В. Тананаева КНЦ РАН (ИХТРЭМС КНЦ РАН)

Email: aasemenov@bochvar.ru

доктор химических наук

Россия, 184209, Мурманская обл., Апатиты, ул. Ферсмана, 14; 184209, Мурманская обл., Апатиты, ул. Академгородок, д. 26а

Список литературы

  1. Дробот Д. В., Детков П. Г., Чернышова О. В. История создания хлорной металлургии редких и цветных металлов: первая публикация и современное состояние. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2022;(5(116)):27–40.
  2. Коровин С. С., Дробот Д. В., Федоров П. И. Редкие и рассеянные элементы. Химия и технология. В трех книгах. Книга 2. Под. ред. С. С. Коровина. М.: МИСИС, 1999. 464 с.
  3. Коршунов Б. Г., Стефанюк С. Л. Введение в хлорную металлургию редких элементов. М.: Металлургия, 1970. 344 с.
  4. Морозов И. С. Физико-химические основы хлорной металлургии редких металлов. Исследования по теоретической и прикладной неорганической химии. М.: Наука, 1971. С. 238–253.
  5. Морозов И. С. Применение хлора в металлургии редких и цветных металлов. М.: Наука, 1966. 244 с.
  6. Занавескин К. Л. Влияние тетрахлорида титана на скорость процесса хлорирования кварц-лейкоксенового концентрата Ярегского месторождения. Цветные металлы. 2022;(11):41–49. doi: 10.17580/tsm.2022.11.04.
  7. Батаев Я. С., Зайков Ю. П., Лохмотко Ю. А., Половов И. Б., Ребрин О. И., Чуйкин А. Ю., Ямщиков Л. Ф. Хлорирование диоксида гафния газообразным хлором в присутствии углерода. Известия высших учебных заведений. Цветная металлургия. 2010; (4):33–40.
  8. Ghasemi M.R, Ghoreishi S. M. Dynamic simulation of carbochlorination of zirconia in a pilot plant fluidized-bed reactor. J. Fundam. Appl. Sci. 2017;9(1S):623–646. http://dx.doi.org/10.4314/jfas.v9i1s.716.
  9. Цурика А. А., Семенов А. А., Ухов С. А., Лизунов А. В., Сафиулина А. М., Чекинов С. И., Селезнев А. О. Получение тетрахлорида циркония хлорированием циркона и оксида циркония в присутствии серы. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2020;(1(102)):82–106.
  10. Семенов А. А., Цурика А. А., Ухов С. А., Лизунов А. В., Сафиулина А. М., Тананаев И. Г. Тиохлорирование в технологии титана, циркония и гафния. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2023;(1(117)):86–110.
  11. Семенов А. А., Цурика А. А., Ухов С. А., Лизунов А. В. Способ получения тетрахлоридов редких металлов с использованием серы. Патент РФ № 2797475 C2. Опубл. 06.06. 2023, Бюл. № 16.
  12. Swinburne James. A Cyclic Process for Treating Sulfide Ores. Eng. Pat. No. 10,829, 1897.
  13. Neelameggham N. R., Brown R. E., Davis B. R. Energy-Efficient and Low-GHG-Emission Thiometallurgy JOM. 2014;66(9):1622–1628. https://doi.org/10.1007/s11837–014–1091-z
  14. Фурман А. А. Неорганические хлориды (химия и технология). М.: Химия, 1980. 416 с.
  15. Глухов И. А., Шалухина Л. М. Восстановительное хлорирование вольфрамата кальция. Докл. АН Тадж. ССР. 1960;3(1):23–25.
  16. Глухов И. А., Шалухина Л. М., Заграничная В. Я. Термовесовое изучение реакции восстановительного хлорирования вольфрамата и молибдата кальция. Докл. АН Тадж. ССР. 1968;11(1):34–35.
  17. Deutsch Hans. Process for the preparation of anhydrous chlorides from oxides. Pat. DE No. 408171C. Publ. 01.12.1925.
  18. Черепнев А. А. Проблемы хлорирования в области редких и рассеянных элементов. М.-Л.: Металлургиздат, 1940. С. 49–51.
  19. Forman H. B. Process for the chlorination of zirconium-bearing materials. Патент США № 2914379, опубл. 24.11.1959.
  20. Шарипов А. Низкотемпературное хлорирование природных, искусственных соединений ниобия и тантала. Диссертация канд. хим. н. Душанбе: Институт химии им. В. И. Никитина АН ТаджССР, 1984. 213 с.
  21. Цурика А. А. Использование соединений серы в технологии хлорирования соединений ниобия и тантала. Сборник тезисов докладов Международной научно-технической конференции «СМЗ»: 80 лет на службе Отечества». Соликамск: ОАО «СМЗ», 2016. С. 40.
  22. Маматов Э. Д., Ятимов П. М., Мирсаидов У. М. Хлорирование данбурита месторождения Ак-Архар Таджикистана в присутствии смеси газообразного хлора и хлоридов серы. В сб.: «Материалы семинаров: «2011 год – Международный год химии» и «Радиационная безопасность Таджикистана». Душанбе, 2011. С. 62–67.
  23. Мирсаидов У. М., Маматов Э. Д., Сафиев Х. С. Особенности процесса хлорного разложения бор- и алюмосиликатных руд. Душанбе: Дониш, 2013. 78 с.
  24. Ятимов П. М. Хлорное разложение боросиликатных руд Таджикистана. Дисс. к. х.н. Институт химии им. В. И. Никитина АН Республики Таджикистан. Душанбе, 2015. 102 с.
  25. Курбонов А. С. Физико-химические основы переработки боросиликатных руд кислотными методами и спеканием. Дисс. д. т.н. Институт химии им. В. И. Никитина Национальной академии наук Таджикистана. Душанбе, 2020. 234 с.
  26. Руководство по неорганическому синтезу: в 6-ти томах. Т. 4. Пер. с немецк. Под ред. Г. Брауэра. М.: Мир, 1985. 447 с.
  27. Руководство по неорганическому синтезу: в 6-ти томах. Т. 5. Пер. с немецк. Под ред. Г. Брауэра. М.: Мир, 1985. 360 с.
  28. Нечаев А. В., Поляков Е. Г., Кардаполов А. В., Копарулина Е. С. Лопарит и эвдиалит в перспективах развития редкометалльной промышленности России. Разведка и охрана недр. 2021;(5):51–56.
  29. Базай А. В., Горяинов П. М., Елизарова И. Р. и др. Новые данные о редкоземельном потенциале Мурманской области. Вестник Кольского научного центра РАН. 2014;4(19):50–65.
  30. Петухов М. А. Исследование процесса хлорирования танталито-колумбитового концентрата и создание технологии совместной переработки танталито-колумбитового и лопаритового концентратов. Дисс. к. т.н. М.: МИСИС, 2010. 115 с.
  31. Семенов А. А., Аникин А. С., Лизунов А. В., Букин А. Н., Тарасов В. Р., Егоров М. В. Тритий в расплаве жидко-солевого реактора с различной изотопной чистотой лития-7. Вопросы атомной науки и техники. Серия: Материаловедение и новые материалы. 2022;(4(115)):66–82.
  32. Перфильев В. В., Селезнёв А. О. Соколов В. Д., Кознов А. В., Комин М. Ф. Перспективы Зашихинского. Редкие земли. 2017;1(8):142–151.
  33. Маслобоев В. А., Лебедев В. Н. Редкоземельное сырье Кольского полуострова и проблемы его комплексной переработки. Апатиты: Изд-во КНЦ АН СССР, 1991. 152 с.
  34. ГОСТ 25278.0-82. Сплавы и лигатуры редких металлов. Общие требования к методам анализа.
  35. ГОСТ 25278.1-82. Сплавы и лигатуры редких металлов. Методы определения алюминия.
  36. ГОСТ 25278.7-82. Сплавы и лигатуры редких металлов. Методы определения ниобия.
  37. ГОСТ 25278.9-82. Сплавы и лигатуры редких металлов. Методы определения титана.
  38. ГОСТ 20515-75. Феррониобий алюминотермический. Метод отбора и подготовки проб для химического анализа.
  39. Стандарт ИСО 7347-94. Ферросплавы. Экспериментальные методы контроля систематической погрешности отбора и подготовки проб.
  40. ГОСТ 15933.3-90. Феррониобий. Метод определения фосфора.
  41. ГОСТ 15933.4-90. Феррониобий. Метод определения кремния.
  42. ГОСТ 15933.5-90. Феррониобий. Метод определения суммы ниобия и тантала.
  43. ГОСТ 15933.6-90. Феррониобий. Метод определения тантала.
  44. ГОСТ 15933.7-90. Феррониобий. Метод определения алюминия.
  45. ГОСТ 15933.8-90. Феррониобий. Метод определения титана.
  46. ГОСТ 15933.14-70. Феррониобий. Метод определения содержания олова.
  47. ГОСТ 15933.18-70. Феррониобий. Метод определения содержания свинца.
  48. Ширкин Л. А. Рентгенофлуоресцентный анализ объектов окружающей среды: учебное пособие. Владимирский государственный университет. Владимир: Издательство ВГУ, 2009. 65 с.
  49. Симаков В. А., Кордюков С. В. Применение стандартных образцов при рентгеноспектральном флуоресцентном анализе твердых полезных ископаемых. Ежеквартальный научно-технический журнал «Стандартные образцы». 2013;(4):11–14.
  50. Пупышев A. A., Данилова Д. А. Использование атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой для анализа материалов и продуктов металлургии. Аналитика и контроль. 2007;11(2–3):131–181.
  51. Светов С. А., Степанова А. В., Чаженгина С. Ю., Светова Е. Н., Рыбникова З. П., Михайлова А. И., Парамонов А. С., Утицына В. Л., Эхова М. В., Колодей В. С. Прецизионный (ICP-MS, LA-ICP-MS) анализ состава горных пород и минералов. Труды Карельского научного центра РАН. 2015;7:54–73.
  52. ГОСТ 6718-93 (ИСО 2120-72, ИСО 2121-72) Хлор жидкий. Технические условия. Межгосударственных стандарт.
  53. Авдеева А. А. Контроль сжигания газообразного топлива. М.: Энергия, 1971. 256 с.
  54. ТУ 26.51.41.130-001-69284287-2019. Настольный спектрометр для анализа металлов и сплавов ИСКРОЛАЙН 100.
  55. ТУ 26.51.41.130-001-69284287-2019. Настольный спектрометр для анализа металлов и сплавов ИСКРОЛАЙН 250К.
  56. ТУ 26.51.41.130-001-69284287-2019. Напольный спектрометр для исследования и анализа металлов и сплавов ИСКРОЛАЙН 300К.
  57. Николаенко О. К., Штань А. С. Установка для нейтронно-активационного анализа на кислород. Атомная энергия. 1967;23(5):472.
  58. РД 52.04.794-2014. Массовая концентрация диоксида серы в пробах атмосферного воздуха. Методика измерений фотометрическим формальдегидопарарозанилиновым методом. Росгидромет. Санкт-Петербург, 2014.
  59. ГСО 10342-2013. Стандартный образец состава газовой смеси SO2/N2 (He, Ar, CO2, воздух).
  60. Крылов С. А., Щербаков А. И., Макаров А. А., Тонышева О. А. Снижение содержание неметаллических включений в коррозионностойкой азотсодержащей стали. Труды ВИАМ. 2017;(5(53)):3–13.
  61. СанПиН 1.2.3685-21. Гигиенические нормативы и требования к обеспечению безопасности и (или) безвредности для человека факторов среды обитания.
  62. Юшков А. Н., Борзых Н. В. Влияние различных типов засоления на растения сортов плодовых культур. Агрохимия, почвоведение и агроэкология. 2018;52:140–145.
  63. Нортон Р., Миккельсен Р., Дженсен Т. Значение серы в питании растений. Питание растений. 2014;3:2–5.
  64. http://xn-80akxcjhhbct3g.xn – p1ai/toplivo/granulated-sulphur.html Сера гранулированная и комковая | РОСТАТНЕФТЬ (03.07.2023 дата обращения).
  65. http://www.infogeo.ru/metalls/price/?act=show&okp=76000 Кокс цена на российском рынке. Прайс лист на Кокс (03.07.2023 дата обращения).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Влияние температуры на степень хлорирования низкотемпературной альфа-формы оксидов ниобия (V) и тантала (V). Время хлорирования – 1 ч [20]

Скачать (203KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Влияние температуры на степень хлорирования в присутствии серы компонентов лопарита (а) и пирохлора (б). Продолжительность реакции – 1 ч [20]

Скачать (359KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Сопоставление изменений стандартной энергии Гиббса реакций (13) тиохлорирования оксидов титана, циркония и гафния и реакций (14) их карбохлорирования [10]

Скачать (293KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Принципиальная технологическая схема тиохлорирования оксидов РМ [10]

Скачать (187KB)
Метаданные

© Семенов А.А., Цурика А.А., Ухов С.А., Лизунов А.В., Сафиулина А.М., Тананаев И.Г., 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах