Физико-химические основы извлечения цветных и редких металлов из комплексных руд и вторичного сырья

Гл. 1 Выполнены исследования по восстановительному обжигу титаномагнетитового концентрата месторождения Гремяха-Вырмес с получением гранулированного чугуна и титанистого шлака в интервале температур 1450-1550оС на угольной подложке. Было изучено влияние температуры, кокса и добавки CaCO3 на формирование металлической и шлаковой фаз, а также на распределение железа и ванадия между этими фазами. Исследован вещественный состав шламов, образующихся при обогащении разных типов (сероцветных и красноцветных) ильменит-лейкоксеновых песчаников Пижемского месторождения. Изучена возможность гравитационного обогащения шламов с концентрированием редких и редкоземельных элементов в тяжелой фракции. Выполнены исследования условий извлечения никеля и кобальта из сернокислотных растворов, полученных при слабокислотном выщелачивании восстановленной лимонитовой руды Буруктальского месторождения. Изучена возможность гидролитической очистки от железа Ni-содержащих сернокислотных растворов. Гл.2 Проведен термодинамический анализ растворов кислорода в расплавах Ni-Co, содержащих цирконий и гафний, и Fe-Ni, содержащих гафний и углерод. Определены константы равновесия реакций взаимодействия элементов-раскислителей (циркония, гафния и углерода) с кислородом, коэффициенты активности при бесконечном разбавлении и параметры взаимодействия этих элементов в расплавах Ni-Co и Fe-Ni различного состава при 1873 K. Определены значения равновесных концентраций кислорода. Экспериментально исследована растворимость кислорода в расплаве Fe-70% Ni, содержащем углерод. Результаты эксперимента хорошо согласуются с расчетными данными. Исследована кинетика рафинирования модельных сплавов Co-Sn (0,0551%) и Co-Sb (0,0502%) от вредных примесей цветных металлов (Sn, Sb) с использованием экзогенных тугоплавких наночастиц Al2O3. Степени удаления Sn и Sb составили в системах: Co-Sn-Al2O3 – до 30 отн. %, Co-Sb-Al2O3 – до 26 отн. %. Исследованы поверхностное натяжение и плотность представленных расплавов с введенными наночастицами. Исследовано совместное влияние примесей кислорода (0,005–0,01%) и кремния (0,05–0,2%) на структурные и физико-химические свойства расплава никеля. Гл. 3 Объектами исследования являются красный шлам и отработанные ванадиевые катализаторы. Цель работы – лабораторные исследования процессов совместной восстановительной плавки красного шлама и катализаторов, определение направлений использования полученной продукции, разработка технологических рекомендаций. В работе изучен процесс окислительного обжига отработанного ванадиевого катализатора и показано, что при температуре 800 °С в течение 120 минут из него может быть удалено более 99% серы и углерода. Выполнены восстановительные плавки смеси нейтрализованного красного шлама и катализаторов и показано, что при температуре 1650 °С из них могут быть получены глиноземистые шлаки и комплексные лигатуры. Показано, что полученные лигатуры могут быть использованы для извлечения ванадия, а шлаки для получения специальных цементов. Разработана принципиальная технологическая схема совместного рециклинга красных шламов и отработанных ванадиевых катализаторов, позволяющая утилизировать опасные отходы с получением востребованной продукции. Гл. 4 Проведена автоклавная гидролитическая очистка железосодержащих растворов процесса сернокислотного выщелачивания промпродукта малоникелистого пирротинового концентрата. Установлены оптимальные температуры устойчивого образования гематита, что повышает эффективность процесса очистки. Установлены зависимости электропроводности вольфрамсодержащих аммиачно-карбонатных электролитов от температуры и концентрации реагентов, рассчитаны температурные коэффициенты электропроводности. Показана сопоставимость значений электропроводности с таковыми для щелочных и содовых растворов. Исследована поляризация компонентов сплавов типа ВНЖК в аммиачно-карбонатных электролитах и выявлена целесообразность их использования для переработки отходов сплавов. Установлена возможность интенсификации процесса последовательным воздействием постоянного и переменного электрического тока . Cинтезированы образцы теллуридов олова, свинца, сурьмы и висмута, исследован механизм и химизм процессов их синтеза. Установлены условия и температуры различных стадий химических взаимодействий в процессе синтеза.