ВЫДЕЛЕНИЕ НИОБИЯ ИЗ ПРОМПРОДУКТОВ ПРОИЗВОДСТВА ТЕТРАХЛОРИДА ТИТАНА

В настоящей работе представлены результаты исследования по извлечению ниобия из побочных продуктов производства тетрахлорида титана, образующихся при хлорировании титанового сырья. Актуальность темы обусловлена высоким спросом на редкие металлы, ограниченностью их минеральных источников и необходимостью вовлечения техногенных образований в переработку. Объектами исследования выступали отвальный шлам титанового хлоратора, возгоны пылевой камеры и расплав пылеосадительной камеры с солевой ванной.
Методами рентгенофлуоресцентного анализа, рентгенофазового анализа и сканирующей электронной микроскопии установлено, что ниобий в указанных продуктах содержится в форме устойчивых оксидов и смешанных фаз с участием титана, алюминия, железа и кальция. Проведены эксперименты по водному и кислотному выщелачиванию с использованием соляной, серной и плавиковой кислот. Установлено, что наибольшее извлечение ниобия (до 53%) достигается при обработке фторсодержащими растворами при температуре 85-95 °C и соотношении твёрдой и жидкой фаз 1:10-1:15.
Термодинамический анализ хлорирования ниобийсодержащих соединений и построение диаграмм Пурбе подтвердили высокую устойчивость оксидов ниобия и эффективность их перевода в раствор в форме фторниобатов. Предложенный подход объединяет физико-химические методы анализа с расчётным моделированием и может быть использован при проектировании технологии селективного извлечения ниобия. Полученные результаты способствуют расширению минерально-сырьевой базы редких металлов и снижению экологической нагрузки на предприятия титановой промышленности.

1. Agulyansky A. The Chemistry of Tantalum and Niobium Fluoride Compounds / A. Agulyansky // Amsterdam: Elsevier, 2004. – 350 p. https://doi.org/10.1016/B978-044451631-1/50000-6.

2. Gupta C.K. Extractive Metallurgy of Niobium. Boca Raton / C.K. Gupta, A.K. Suri. – CRC Press, 1994. – 372 p.

3. Handbook of Ferroalloys / M. Gasik (Ed.). – Amsterdam: Elsevier, 2013. – 512 p. https://doi.org/10.1016/C2011-0-05895-9.

4. Thermodynamic Study on Chlorination of Niobium and Tantalum Oxides Using Carbon Tetrachloride / H. Murakami et al // Materials Transactions. – 2014. – vol. 55, № 4. – Р. 645-650. https://doi.org/10.2320/matertrans.MC201314.

5. Danilov V.S. Thermodynamic characteristics of niobium chlorides formation during chlorination / V.S. Danilov, I.M. Malygin, R.G. Samatov // Russian Journal of Applied Chemistry. – 2005. – vol. 78. – Р. 292-296. https://doi.org/10.1007/s11167-005-0142-3.

6. Barin I. Thermochemical Data of Pure Substances // 3rd ed. Weinheim: VCH Verlagsgesellschaft. – 1995. – Vol. 1-2.

7. Kuznetsova E.S. Thermodynamic modeling of the niobium behavior during pyrometallurgical and chlorination processes / E.S. Kuznetsova, S.A. Chizhevskaya, G.N. Vorozhtsov // Journal of Mining Institute. – 2021. – vol. 248. – Р. 149-157. https://doi.org/10.31897/PMI.2021.2.3.

8. Chlorination of titanium-containing raw materials in molten salts / L.A. Zakharov et al // Theoretical Foundations of Chemical Engineering. – 2009. – vol. 43, № 1. – Р. 62-66. https://doi.org/10.1134/S0040579509010126.

9. Tellez C. Leaching behavior of niobium and tantalum from slag obtained in the chlorination of titanium minerals / C. Tellez, J. Aburto, R. Alonso // Hydrometallurgy. – 2003. – vol. 70, № 1-3. – Р. 97-105. https://doi.org/10.1016/S0304-386X(03)00147-4.

10. Ribeiro R.A. Kinetics of sulfuric acid leaching of a Brazilian niobium ore / R.A. Ribeiro, R.M. Silva, V.A. Leão // Minerals Engineering. – 2010. – vol. 23, № 9. – Р. 704-710. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2010.04.006.

11. Takeno N. Atlas of Eh-pH diagrams – Intercomparison of thermodynamic databases / N. Takeno // National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST). – Japan, 2005. – 285 p.

12. Sarsembekov T.K. Raspredelenie niobiya i vanadiya v promproduktakh pri proizvodstve tetrakhlorida titana / T.K. Sarsembekov, T.A. Chepushtanova // Tverdye splavy i metally. – 2022. – № 8. – S. 55-60. https://doi.org/10.17580/tsm.2022.08.07. (In Russian).

13. Concomitant extraction process of niobium at the titanium tetrachloride production / T.K. Sarsembekov et al // Voprosy Atomnoj Nauki i Tekhniki. – 2020. – № 1(125). – Р. 173-177.

14. Study of niobium pentoxide behavior under chlorination conditions / Yu.I. Belyaev et al // Tsvetnye Metally. – 2010. – № 6. – Р. 52-57. (In Russian).