RU64214U1 - HARDWARE AND TECHNOLOGICAL COMPLEX FOR THE TREATMENT AND WASTE DECONTAMINATION OF TITANIUM PRODUCTION WITH THE PRODUCTION OF SCANDIUM CONCENTRATES - Google Patents

Abstract

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии, в частности к гидрометаллургии цветных, редких, рассеянных и редкоземельных металлов и может быть использована для комплексной переработки, обезвреживания и дезактивации отходов титанового производства - отработанных хлоридных расплавов процесса хлорирования титановых шлаков в солевых хлораторах с извлечением ценных компонентов и получением различных товарных продуктов, в том числе скандиевых концентратов. Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности процесса комплексной переработки отходов титанового производства. Технический результат, который может быть получен при этом заключается в увеличении содержания скандия в концентрате за счет повышения степени очистки скандия от примесей. Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - "Аппаратурно-технологическим комплексом для обезвреживания и дезактивации отходов титанового производства с получением скандиевых концентратов", включающим в своем составе следующее основное технологическое оборудование (рис.3): ванну гидроудаления отработанных расплавов титановых хлораторов, снабженную системой подачи в нее азота для перемешивания образующейся пульпы, гидроотстойник, циркуляционный бак, имеющий соединение с баками-дозаторами растворов сульфита натрия и хлорида бария, фильтр-пресс-I, соединенный баком-сборником осветленных исходных растворов, реактор для осаждения суммы гидроксидов хрома, скандия, титана, циркония и алюминия, верхние патрубки которого соединены с баками-дозаторами The proposed utility model relates to the field of metallurgy, in particular to hydrometallurgy of non-ferrous, rare, scattered and rare-earth metals and can be used for complex processing, neutralization and decontamination of titanium production waste - spent chloride melts of the process of chlorination of titanium slag in salt chlorinators with the extraction of valuable components and obtaining various marketable products, including scandium concentrates. The objective of the proposed utility model is to increase the efficiency of the integrated processing of titanium production wastes. The technical result that can be obtained in this case is to increase the content of scandium in the concentrate by increasing the degree of purification of scandium from impurities. The problem is solved with the achievement of the above technical result by the proposed utility model - "Hardware-technological complex for the neutralization and decontamination of titanium production wastes with obtaining scandium concentrates", which includes the following main technological equipment (Fig. 3): a hydro-removal bath for spent melts of titanium chlorinators equipped with a nitrogen supply system for mixing the resulting pulp, a water sump, a circulation tank having a connection tendency with metering tanks of solutions of sodium sulfite and barium chloride, filter press I connected to a collection tank of clarified initial solutions, a reactor for precipitating the sum of the hydroxides of chromium, scandium, titanium, zirconium and aluminum, the upper pipes of which are connected to metering tanks

раствора гидроксида натрия и высокомолекулярного флокулянта, а сливной патрубок образует соединение с фильтром-прессом-II для выделения осадка суммы гидроксидов хрома, скандия, титана, циркония и алюминия, шнековый смеситель-I, входной конус которого соединен с корытом фильтр-пресса-I, бункером пыли от руднотермической плавки титан-содержащих концентратов и патрубком разгрузочного устройства гидроотстойника, а выход направлен во второй шнековый смеситель-II, соединенный с бункером исходных магний-содержащих оксидных материалов, баком-дозатором раствора и/или пульпы хлорида магния и с блоком формования, термообработки и прессования композиционной смеси. Новым в предлагаемой полезной модели является то, что выход осветленного хлоридного раствора с фильтр-пресса-II направлен в сборную емкость, корыто фильтр-пресса-II имеет соединение через разгрузочный люк с обогреваемым реактором-репульпатором, снабженным мешалкой и имеющем на верхней крышке патрубок, подсоединенный через запорную арматуру к баку-дозатору щелочного раствора гипохлорита натрия, а патрубок нижнего слива реактора-репульпатора имеет соединение с вакуумным нутч-фильтром, к которому подсоединена линия подачи раствора гидроксида натрия из бака-дозатора и воды, слив фильтрата (очищенного от оксигратного осадка хроматного раствора) из выкуумного фильтр-пресса направлен в сборную емкость хроматного раствора, вакуумный нутч-фильтр имеет соединение через выгружное устройство с загрузочным люком обогреваемого реактора с мешалкой, один из патрубков на крышке которого через запорно-регулирующую арматуру соединен с баком-дозатором соляной кислоты, а другой патрубок имеет загрузочный конус центрата, известковой пасты и металлического магния, нижний слив из реактора направлен в осадительный реактор с мешалкой, верхний патрубок которого подсоединен через запорно-регулирующую арматуру с баком-дозатором щавелевой кислоты, а патрубок нижнего слива соединен с нутч-фильтром-II, слив раствора из которого соединен со сборником, нутч-фильтр-II подсоединен к a solution of sodium hydroxide and a high molecular weight flocculant, and the drain pipe forms a connection with a filter press II to precipitate a sum of the hydroxides of chromium, scandium, titanium, zirconium and aluminum, a screw mixer I, the inlet cone of which is connected to the filter press I trough, a dust hopper from ore-thermal smelting of titanium-containing concentrates and a discharge pipe of a discharge sump device, and the outlet is directed to a second screw mixer-II connected to the hopper of the initial magnesium-containing oxide materials, a tank-up congestion of the solution and / or pulp of magnesium chloride and with the block molding, heat treatment and pressing of the composite mixture. New in the proposed utility model is that the outlet of the clarified chloride solution from the filter press-II is directed to the collection tank, the trough of the filter press-II has a connection through a discharge hatch to a heated reactor-repulpator equipped with a stirrer and having a pipe on the top cover, connected through shut-off valves to the metering tank of an alkaline solution of sodium hypochlorite, and the lower discharge pipe of the reactor-repulpator has a connection with a vacuum suction filter to which a hydrochloric solution feed line is connected sodium soda from the metering tank and water, drainage of the filtrate (purified from the oxygrate precipitate of chromate solution) from the vacuum filter press is directed to the collection tank of the chromate solution, the vacuum suction filter has a connection through the discharge device to the loading hatch of the heated reactor with a stirrer, one of nozzles on the lid of which is connected with a hydrochloric acid metering tank through shut-off and control valves, and the other nozzle has a loading cone of centrate, lime paste and metallic magnesium, the lower discharge from the reactor and sent to a precipitation reactor with a stirrer, the upper pipe of which is connected via shut-off and control valves with an oxalic acid metering tank, and the lower pipe of the drain is connected to the suction filter-II, the drain of which is connected to the collector, the suction filter-II is connected to

линии подачи раствора щавелевой кислоты из бака-дозатора и через выгружное устройство к сушильно-прокалочному агрегату. В результате реализации разработанного технического решения обеспечивается обезвреживание и дезактивация отходов титанового производства от токсичных и радиоактивных металлов, их перевод в отвержденное состояние, пригодное для длительного экологически-безопасного складирования. При этом обеспечиваются условия комплексной переработки отходов и избирательного извлечения скандия с получением скандиевых концентратов; растворов хлорида железа (II) и марганца - для последующей утилизации соединений железа и марганца в форме неорганических пигментов, и/или сорбентов, и/или катализаторов, и/или индивидуальных соединений железа и марганца; растворов хромата натрия, утилизируемых для получения оксида, и/или гидроксида хрома, и/или различных кронов - неорганических пигментов на основе хроматов различных металлов (Zn, Cd, Pb, Ba и др.).the line for supplying the oxalic acid solution from the metering tank and through the unloading device to the drying and calcining unit. As a result of the implementation of the developed technical solution, the neutralization and decontamination of titanium production wastes from toxic and radioactive metals is ensured, and they are transferred to a cured state suitable for long-term environmentally safe storage. At the same time, conditions are provided for integrated waste processing and selective extraction of scandium to produce scandium concentrates; solutions of iron (II) chloride and manganese - for the subsequent utilization of iron and manganese compounds in the form of inorganic pigments and / or sorbents and / or catalysts and / or individual iron and manganese compounds; solutions of sodium chromate, utilized to produce oxide and / or chromium hydroxide, and / or various crowns — inorganic pigments based on chromates of various metals (Zn, Cd, Pb, Ba, etc.).

Description

Предлагаемая полезная модель относится к области металлургии, в частности к гидрометаллургии цветных, редких, рассеянных и редкоземельных металлов и может быть использована для комплексной переработки, обезвреживания и дезактивации отходов титанового производства - отработанных хлоридных расплавов процесса хлорирования титановых шлаков в солевых хлораторах с извлечением ценных компонентов и получением различных товарных продуктов, в том числе скандиевых концентратов.The proposed utility model relates to the field of metallurgy, in particular to hydrometallurgy of non-ferrous, rare, scattered and rare-earth metals and can be used for complex processing, neutralization and decontamination of titanium production waste - spent chloride melts of the process of chlorination of titanium slag in salt chlorinators with the extraction of valuable components and obtaining various marketable products, including scandium concentrates.

Известно техническое решение для переработки и обезвреживания отходов титанового производства (Свидетельство РФ на ПМ №29721 по заявке №2002132135/20 с приор. от 04.12.2002; Зарег. и опубл. 27.05.2005, Бюл. №15, МПК⁷ С 22 В 9/02) - "Аппаратурно-технологическая линия для переработки, обезвреживания и дезактивации полиметаллических отходов производства".A technical solution is known for the processing and disposal of titanium production wastes (Certificate of the Russian Federation for PM No. 29721 according to application No. 20022132135/20 with priority dated December 4, 2002; Registered and published on 05.27.2005, Bull. No. 15, IPC ⁷ C 22 V 9/02) - "Equipment and technological line for processing, neutralization and decontamination of polymetallic production wastes".

Аппаратурно-технологическая линия согласно данному известному техническому решению включает в себя (рис.1) ванну гидроудаления (1), соединенную с гидроотстойником (2); бак-сборник исходных хлоридных растворов и пульп (3), непосредственно соединенный через насос (4) с ванной гидроудаления (1) и реактором-осадителем (6); бак-сборник ванадийсодержащих сточных вод (5), соединенный с баком-сборником исходных хлоридных растворов и пульп (3); баки-дозаторы высокомолекулярного флокулянта (7), раствора хлорида бария (8), сульфатсодержащего неорганического реагента (9) и магнезиального молока (10), соединенные через сливные патрубки с реактором - осадителем (6); фильтр-пресс (11), соединенный с реактором-осадителем (6); шнековый The hardware-technological line according to this well-known technical solution includes (Fig. 1) a water removal bath (1) connected to a water sump (2); a collection tank of initial chloride solutions and slurries (3), directly connected through a pump (4) to a hydraulic removal tank (1) and a precipitation reactor (6); a collection tank for vanadium-containing wastewater (5) connected to a collection tank for the initial chloride solutions and pulps (3); metering tanks for a high molecular weight flocculant (7), a solution of barium chloride (8), sulfate-containing inorganic reagent (9) and magnesia milk (10), connected through drain pipes to a precipitating reactor (6); a filter press (11) connected to the precipitating reactor (6); auger

смеситель (12), соединенный с выгружным сборником фильтр-пресса (11), бункером пыли от рудно-термической плавки титансодержащих концентратов (13) и патрубком разгрузочного устройства гидроотстойника (2); шнековый смеситель (14), соединенный с бункером-дозатором гипсовых вяжущих исходных материалов (15), причем выход из шнекового смесителя (15) соединен с блоком формования композиционной смеси (16).a mixer (12) connected to the unloading container of the filter press (11), a dust bin from ore-thermal smelting of titanium-containing concentrates (13) and a nozzle of the discharge device of the hydraulic sump (2); a screw mixer (14) connected to a hopper-dispenser of gypsum binders of raw materials (15), and the outlet from the screw mixer (15) is connected to the molding unit of the composite mixture (16).

Известное техническое решение обеспечивает переработку, обезвреживание и дезактивацию отходов титанового производства, при этом, при реализации известной полезной модели в производственных условиях практически все высокотоксичные радиоактивные отходы титанового производства превращаются в отвержденное состояние, т.е. в форму удобную для длительного радиационно-безопасного складирования - в непылящее водонерастворимое состояние, устойчивое к воздействию атмосферных осадков, грунтовых и почвенных вод, не наносящее экологического ущерба окружающей среде и не оказывающее вредного влияния на здоровье населения и обслуживающего персонала.The well-known technical solution provides the processing, neutralization and decontamination of titanium production waste, while, when implementing the known utility model in production conditions, almost all highly toxic radioactive waste of titanium production is transformed into a solidified state, i.e. convenient for long-term radiation-safe storage - in a dust-free water-insoluble state that is resistant to atmospheric precipitation, ground and soil waters, does not cause environmental damage and does not adversely affect the health of the population and staff.

Недостатком известного технического решения является отсутствие комплексной переработки полиметаллических отходов: все ценные компоненты, находящиеся в отходах титанового производства: скандий, хром, марганец, железо и др. теряются практически безвозвратно. Это связано с тем, что в известном техническом решении - "Аппаратурно-технологической линии" отсутствует необходимое оборудование для избирательного извлечения и концентрирования скандия с получением скандиевых концентратов.A disadvantage of the known technical solution is the lack of complex processing of polymetallic waste: all the valuable components found in titanium production waste: scandium, chromium, manganese, iron, etc. are lost almost irretrievably. This is due to the fact that the well-known technical solution - “Instrumentation and Processing Line” lacks the necessary equipment for the selective extraction and concentration of scandium to produce scandium concentrates.

Этим же недостатком обладают другие известные технические решения по переработке, обезвреживанию и дезактивации металлургических отходов (Свидетельство РФ на ПМ №29530, Патенты РФ на ПМ №36015; №41019; №41020).Other well-known technical solutions for the processing, neutralization and decontamination of metallurgical wastes have the same drawback (RF Certificate for PM No 29530, RF Patents for PM No 36015; No 41019; No 411020).

Из известных аналогов наиболее близким по технической сущности и достигаемому при этом результату к предлагаемому техническому решению Of the known analogues closest in technical essence and the result achieved in this case to the proposed technical solution

является известное техническое решение (Патент РФ на ПМ №37100 по заявке №2003132392/20 с приор. от 10.11.2003; Зарег. и опубл.: 10.04.2004; Бюл. №10; МПК⁷ С 22 В 34/12; 34/22; 60/02) - "Технологический передел для обезвреживания и дезактивации отходов производства с извлечением и утилизацией ценных компонентов" - принят за ПРОТОТИП.is a well-known technical solution (RF Patent for ПМ №37100 according to the application №2003132392 / 20 with prior. from 10.11.2003; Registered and published: 04.10.2004; Bull. No. 10; IPC ⁷ C 22 V 34/12; 34 / 22; 60/02) - "Technological redistribution for the neutralization and decontamination of industrial waste with the extraction and disposal of valuable components" - adopted as a PROTOTYPE.

Технологический передел для обезвреживания и дезактивации отходов производства с извлечением и утилизацией ценных компонентов согласно прототипу включает в себя (рис.2) ванну гидроудаления (1) отработанных расплавов титановых хлораторов, гидроотстойник (2), циркуляционный бак (4), фильтр-пресс-I (7), бак-сборник осветленных растворов (14), реактор для осаждения суммы гидрокисидов хрома, скандия, титана, циркония и алюминия (15), верхние патрубки которого соединены с баками-дозаторами раствора щелочи (16) и высокомолекулярного флокулянта (17), а сливной патрубок образует соединение с фильтром-прессом-II (18) для отделения осадка гидроксидов хрома, скандия, титана, циркония, алюминия и др., шнековый смеситель-I (8), вход которого соединен с бункером пыли от руднотермической плавки титансодержащих концентратов (9) и патрубком разгрузочного устройства гидроотстойника (2), а выход направлен во второй шнековый смеситель-II (10), соединенный с бункером исходных магнийсодержащих оксидных материалов (11), баком-дозатором раствора и/или пульпы хлорида магния (12) и с блоком формования, термообработки и прессования композиционной смеси (13), систему подачи азота в ванну гидроудаления (1) для перемешивания образующейся пульпы, циркуляционный бак (4) имеет соединение с баками-дозаторами растворов сульфита натрия (5) и хлорида бария (6), нижний слив циркуляционного бака соединен с фильтром-прессом-I (7) для выделения из пульпы нерастворимого осадка и осадков сульфатов бария/кальция, выход осветленного хлоридного раствора с фильтр-пресса-II (18) направлен в реактор (19) для осаждения суммы оксигидратов железа и марганца, снабженный устройством для подачи сжатого воздуха, верхний патрубок соединен с баками-дозаторами The technological redistribution for the neutralization and decontamination of production waste with the extraction and disposal of valuable components according to the prototype includes (Fig. 2) a hydro-removal bath (1) of spent melts of titanium chlorinators, a water sump (2), a circulation tank (4), a filter press I (7), a collection tank for clarified solutions (14), a reactor for precipitating the sum of the hydroxides of chromium, scandium, titanium, zirconium and aluminum (15), the upper nozzles of which are connected to the metering tanks of an alkali solution (16) and a high molecular weight flocculant (17) and drain the second nozzle forms a connection with a filter press II (18) for separating the precipitate of chromium, scandium, titanium, zirconium, aluminum and other hydroxides, a screw mixer I (8), the inlet of which is connected to the dust bin from ore-thermal smelting of titanium-containing concentrates ( 9) and a branch pipe of the discharge device of the hydraulic sump (2), and the outlet is directed to a second screw mixer-II (10) connected to the hopper of the initial magnesium-containing oxide materials (11), the metering tank of the solution and / or pulp of magnesium chloride (12) and block molding, heat treatment and pre sticking of the composite mixture (13), a nitrogen supply system to the hydraulic removal bath (1) to mix the resulting pulp, the circulation tank (4) is connected to the metering tanks of solutions of sodium sulfite (5) and barium chloride (6), the lower discharge of the circulation tank is connected with filter press-I (7) to separate insoluble precipitate and barium / calcium sulfates from the pulp, the output of the clarified chloride solution from filter press-II (18) is sent to the reactor (19) to precipitate the sum of iron and manganese oxyhydrates, equipped with feeder zhatogo air pipe is connected to the upper tank dispenser

раствора NaOH (20) и щелочного раствора NaClO (21), а патрубок нижнего слива образует соединение с фильтр-прессом (22) для фильтрования оксигидратной пульпы, корыто фильтр-пресса (22) имеет соединение с баком-репульпатором осадка оксигидратов железа и марганца и сушильной камерой (23), выход из сушильной камеры (23) направлен в бак с мешалкой (24), имеющей соединение с системой подачи воздуха и баком-дозатором соляной кислоты (25), а нижний слив из бака имеет соединение с фильтром (26) для выделения из суспензии осадка оксигидрата железа, фильтр соединен с системой для сушки и прокалки (27), прокалочной печью (28) оксигидратов железа с получением красных железооксидных пигментов, выход маточного раствора и промвод с фильтра (26) направлен в реактор-осадитель (29) оксигидратов марганца, соединенный с баками-дозаторами раствора NaOH (20) и щелочного раствора NaClO (21), а нижний слив из реактора-осадителя (29) образует соединение с нутч-фильтром (30) для выделения из пульпы осадка оксигидратов марганца, нутч-фильтр (30) имеет соединение с сушильным агрегатом (31) и прокалочной печью (32).NaOH solution (20) and alkaline NaClO solution (21), and the lower discharge pipe forms a connection with a filter press (22) to filter the oxyhydrate pulp, the trough of the filter press (22) has a connection with a sedimentation tank of iron and manganese oxyhydrates and drying chamber (23), the outlet of the drying chamber (23) is directed to a tank with a stirrer (24), which is connected to an air supply system and a hydrochloric acid metering tank (25), and the bottom drain from the tank has a connection to the filter (26) to isolate iron oxyhydrate from the precipitate, the filter is connected to the system which is removed for drying and calcination (27), with a calcining furnace (28) of iron oxyhydrates to produce red iron oxide pigments, the mother liquor outlet and filter wastewater (26) are directed to a manganese oxyhydrate precipitating reactor (29) connected to NaOH solution metering tanks (20) and an alkaline solution of NaClO (21), and the bottom discharge from the precipitating reactor (29) forms a compound with a suction filter (30) to separate manganese oxyhydrates from the precipitate, the suction filter (30) has a connection with a drying unit ( 31) and a calcining furnace (32).

Известное техническое решение по прототипу обеспечивает переработку, обезвреживание и дезактивацию высокотоксичных и радиоактивных отходов, образующихся на различных стадиях, отделениях и участках титанового производства, при этом известный - по прототипу "Технологический передел" дает возможность утилизировать из отходов производства соединения железа, марганца и хрома в форме товарных продуктов.The well-known technical solution for the prototype provides for the processing, neutralization and decontamination of highly toxic and radioactive waste generated at various stages, compartments and sites of titanium production, while the well-known prototype "Technological redistribution" makes it possible to recycle iron, manganese and chromium compounds from production waste form of marketable products.

Недостатком известного технического решения по прототипу является неудовлетворительная степень концентрирования скандия и, в связи с этим, сравнительно невысокое содержание скандия в его первичном концентрате - осадке суммы оксигидратов хрома, скандия, титана, циркония, алюминия и примесей железа (III).A disadvantage of the known technical solution for the prototype is the unsatisfactory degree of concentration of scandium and, in connection with this, the relatively low content of scandium in its primary concentrate is a precipitate of the sum of the oxyhydrates of chromium, scandium, titanium, zirconium, aluminum and iron (III) impurities.

Указанный недостаток обусловлен отсутствием в составе "Технологического передела" по прототипу необходимого оборудования для The specified drawback is due to the lack of the "Technological redistribution" of the prototype of the necessary equipment for

переработки первичного скандий-содержащего осадка с целью очистки скандия от основной массы примесей сопутствующих металлов.processing the primary scandium-containing precipitate in order to purify scandium from the bulk of the impurities of the accompanying metals.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение эффективности процесса комплексной переработки отходов титанового производства. Технический результат, который может быть получен при этом заключается в увеличении содержания скандия в концентрате за счет повышения степени очистки скандия от примесей.The objective of the proposed utility model is to increase the efficiency of the integrated processing of titanium production wastes. The technical result that can be obtained in this case is to increase the content of scandium in the concentrate by increasing the degree of purification of scandium from impurities.

Поставленная задача решается с достижением вышеуказанного технического результата предлагаемой полезной моделью - "Аппаратурно-технологическим комплексом для обезвреживания и дезактивации отходов титанового производства с получением скандиевых концентратов", включающим в своем составе следующее основное технологическое оборудование (рис.3): ванну гидроудаления отработанных расплавов титановых хлораторов (1), снабженную системой подачи в нее азота для перемешивания образующейся пульпы, гидроотстойник (2), циркуляционный бак (4), имеющий соединение с баками-дозаторами растворов сульфита натрия (5) и хлорида бария (6), фильтр-пресс-I (7), соединенный баком-сборником осветленных исходных растворов (14), реактор для осаждения суммы гидроксидов хрома, скандия, титана, циркония и алюминия (15), верхние патрубки которого соединены с баками-дозаторами раствора гидроксида натрия (16) и высокомолекулярного флокулянта (17), а сливной патрубок образует соединение с фильтром-прессом-II (18) для выделения осадка суммы гидроксидов хрома, скандия, титана, циркония и алюминия, шнековый смеситель-I (8), входной конус которого соединен с корытом фильтр-пресса-I (7), бункером пыли от руднотермической плавки титан-содержащих концентратов (9) и патрубком разгрузочного устройства гидроотстойника (2), а выход направлен во второй шнековый смеситель-II (10), соединенный с бункером исходных магний-содержащих оксидных материалов (11), баком-дозатором раствора и/или пульпы хлорида магния The problem is solved with the achievement of the above technical result by the proposed utility model - "Hardware-technological complex for the neutralization and decontamination of titanium production wastes with obtaining scandium concentrates", which includes the following main technological equipment (Fig. 3): a hydro-removal bath for spent melts of titanium chlorinators (1) equipped with a system for supplying nitrogen to it to mix the resulting pulp, a water sump (2), a circulation tank (4), having the first connection to the metering tanks of solutions of sodium sulfite (5) and barium chloride (6), filter press I (7), connected to the collection tank of clarified initial solutions (14), a reactor for the precipitation of the sum of chromium, scandium, titanium hydroxides, zirconium and aluminum (15), the upper pipes of which are connected to the metering tanks of sodium hydroxide solution (16) and high molecular weight flocculant (17), and the drain pipe forms a connection with filter press II (18) to separate the precipitate of the sum of chromium hydroxides, scandium , titanium, zirconium and aluminum, screw mixer-I (8), the inlet cone of which is connected to the filter press-I trough (7), the dust bin from the ore-thermal smelting of titanium-containing concentrates (9) and the discharge pipe of the discharge sump (2), and the outlet is directed to the second screw mixer-II (10), connected with a hopper for starting magnesium-containing oxide materials (11), a metering tank for a solution and / or pulp of magnesium chloride

(12) и с блоком формования, термообработки и прессования композиционной смеси. (13).(12) and with a block forming, heat treating and pressing the composite mixture. (13).

Новым в предлагаемой полезной модели является то, что выход осветленного хлоридного раствора с фильтр-пресса-II (18) направлен в сборную емкость (19), корыто (20) фильтр-пресса-II (18) имеет соединение через разгрузочный люк (21) с обогреваемым реактором-репульпатором (22), снабженным мешалкой и имеющем на верхней крышке патрубок, подсоединенный через запорную арматуру к баку-дозатору щелочного раствора гипохлорита натрия (23-1), а патрубок нижнего слива реактора-репульпатора (22) имеет соединение с вакуумным нутч-фильтром (24), к которому подсоединена линия подачи раствора гидроксида натрия из бака-дозатора (16) и воды, слив фильтрата (очищенного от оксигратного осадка хроматного раствора) из выкуумного фильтр-пресса (24) направлен в сборную емкость хроматного раствора (25), вакуумный нутч-фильтр имеет соединение через выгружное устройство (26) с загрузочным люком (27-1) обогреваемого реактора с мешалкой (28), один из патрубков на крышке которого через запорно-регулирующую арматуру соединен с баком-дозатором соляной кислоты (29), а другой патрубок имеет загрузочный конус (27-2) для подачи в реактор известковой пасты и металлического магния, нижний слив из реактора (28) направлен в осадительный реактор с мешалкой (30), верхний патрубок которого подсоединен через запорно-регулирующую арматуру с баком-дозатором (31-1) щавелевой кислоты, а патрубок нижнего слива (32) соединен с нутч-фильтром-II (33), слив раствора из которого соединен со сборником (34), нутч-фильтр-II подсоединен к линии подачи раствора щавелевой кислоты из бака-дозатора (31-1) и через выгружное устройство (35) к сушильно-прокалочному агрегату (35).New in the proposed utility model is that the outlet of the clarified chloride solution from the filter press II (18) is directed to the collection tank (19), the trough (20) of the filter press II (18) has a connection through the discharge hatch (21) with a heated reactor-repulpator (22), equipped with a stirrer and having a pipe on the top cover, connected through shut-off valves to the metering tank of an alkaline solution of sodium hypochlorite (23-1), and the pipe of the lower drain of the reactor-repulpator (22) has a connection with a vacuum a suction filter (24) to which the line is connected In order to supply sodium hydroxide solution from the metering tank (16) and water, drain the filtrate (purified from an oxygrate precipitate of a chromate solution) from a vacuum filter press (24) to a collecting tank of a chromate solution (25), the vacuum suction filter has a connection through an unloading device (26) with a loading hatch (27-1) of a heated reactor with a stirrer (28), one of the nozzles on the lid of which is connected to the hydrochloric acid metering tank (29) through shut-off and control valves, and the other nozzle has a loading cone ( 27-2) for feeding into the reactor weft paste and magnesium metal, the lower discharge from the reactor (28) is directed to a precipitation reactor with a stirrer (30), the upper pipe of which is connected through shut-off and control valves with a dosing tank (31-1) of oxalic acid, and the lower pipe (32) ) is connected to the suction filter-II (33), the drain of the solution from which is connected to the collector (34), the suction filter-II is connected to the supply line of oxalic acid solution from the metering tank (31-1) and through an unloading device (35 ) to the drying and calcining unit (35).

РЕАЛИЗАЦИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИIMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL

Аппаратурно-технологический комплекс для обезвреживания и дезактивации отходов титанового производства с получением скандиевых концентратов работает следующим образом. Отработанный расплав хлораторов поступает в ванну гидроудаления (1), куда одновременно подают воду и/или циркулирующий раствор (пульпу) и для перемешивания пульпы и предотвращения оксиления Fe (II) до Fe (III) барботируют газообразный азот. Образующаяся пульпа самотеком сливается в гидроотстойник (2), где оседает крупная ("песочная") фракция нерастворимого остатка, направляемого в шнековый смеситель (8). Пульпу из гидроотстойника (2) насосом (3) закачивают в циркуляционный бак (4) куда периодически - после каждого цикла цтркуляции - из баков-дозаторов (5), (6) подают раствор сульфита натрия для восстановления Fe (III) до Fe (II), а по окончании циркуляции раствор хлорида бария для образования в пульпе Ba(Ca)SO₄. затем пульпу из циркуляционного бака (4) подают на фильтр-прессе-I (7) для отделения тонкодисперсной фазы нерастворимого остатка и сульфатного осадка Ba(Ca)SО₄ с радионуклидами Th и Ra, "захваченными" сульфатными осадками за счет процессов соосаждения, сокристаллизации и адсорбции. Твердую фазу затем из корыта фильтр-пресса направляют в шнековый смеситель (8), куда одновременно из бункера (9) подают пыль от руднотермической плавки ильменитовых или других титансодержащих концентратов, а из разгрузочного устройства гидроотстойника (2) песочную фракцию нерастворимого остатка, содержащего повышенное количество радионуклидов. Полученную смесь направляют в шнековый смеситель (10), куда из бункера-дозатора (11) подают магнийсодержащие минеральные оксидные материалы (серпентинит, и/или брусит, и/или магнезит), а из бака-дозатора (12) подают раствор и/или пульпу хлорида магния, например, сгущенную магнезиальную пульпу (суспензию), образующуюся при очистке отходящих газов от Cl₂ и/или НСl магнезиальной суспензией (100-150 г/дм³ The hardware-technological complex for the neutralization and decontamination of titanium production wastes with obtaining scandium concentrates works as follows. The spent melt of chlorinators enters the hydro-removal bath (1), where water and / or circulating solution (pulp) is simultaneously supplied and nitrogen gas is bubbled to mix the pulp and prevent oxidation of Fe (II) to Fe (III). The resulting pulp is gravity drained into a hydraulic sump (2), where a large (sand) fraction of insoluble residue settles into the screw mixer (8). The pulp from the sump (2) is pumped (3) into a circulation tank (4) where, periodically, after each cycle of circulation, a solution of sodium sulfite is fed from metering tanks (5), (6) to restore Fe (III) to Fe (II) ), and at the end of the circulation, a solution of barium chloride to form Ba (Ca) SO ₄ in the pulp. then the pulp from the circulation tank (4) is fed to the filter press-I (7) to separate the finely dispersed phase of the insoluble residue and the sulfate precipitate Ba (Ca) SO ₄ with radionuclides Th and Ra, “captured” by sulfate precipitates due to coprecipitation, co-crystallization and adsorption. The solid phase is then sent from the filter press trough to the screw mixer (8), where dust from the ore-smelting smelting of ilmenite or other titanium-containing concentrates is fed simultaneously from the hopper (9), and the sand fraction of the insoluble residue containing an increased amount from the discharge device of the sump (2) radionuclides. The resulting mixture is sent to a screw mixer (10), where magnesium-containing mineral oxide materials (serpentinite, and / or brucite, and / or magnesite) are supplied from the metering hopper (11), and a solution and / or is supplied from the metering tank (12) magnesium chloride pulp, for example, condensed magnesia pulp (suspension), formed during the purification of exhaust gases from Cl ₂ and / or Hcl with a magnesian suspension (100-150 g / dm ³

MgO). Полученную композиционную смесь затем подают в блок термообработки, прессования и формования (13). Хлоридный раствор после дезактивации закачивают в бак-сборник очищенных растворов (14) и далее в реактор (15) для осаждения гидроксидов хрома (III), скандия титана, циркония, алюминия и примесей, железа. Для этого в реактор (15) при непрерывно работающей мешалке из бака-дозатора (16) подают раствор гидроксида натрия, а по окончании осаждения из бака-дозатора (17) подают раствор высокомолекулярного флокулянта, например, 0,15-0,25% раствор полиакриламида (ПАА) и/или праестола и т.п. Из реактора (15) суспензию подают на фильтр-пресс-II (18) для отделения осадка суммы гидроксидов металлов (Cr, Sc, Ti, Zr, и примеси Fe). Хлоридный раствор с фильтр-пресса-II (18) - фильтрат напрвляют в сборную емкость (19), откуда этот раствор (FeCl₂, MnCl₂, NaCl, KCl, MgCl₂, CaCl₂) направляют на получение различных товарных неорганических пигментов, сорбентов, катализаторов известными способами, с использованием известных аппаратурно-технологических и поточных линий, участков и переделов.MgO). The resulting composite mixture is then fed to the heat treatment, pressing and molding unit (13). After deactivation, the chloride solution is pumped into the collection tank of purified solutions (14) and then into the reactor (15) to precipitate chromium (III) hydroxides, scandium titanium, zirconium, aluminum and impurities, and iron. To do this, sodium hydroxide solution is supplied to the reactor (15) with a continuously working mixer from the metering tank (16), and after the deposition is completed, a solution of a high molecular weight flocculant is fed from the metering tank (17), for example, a 0.15-0.25% solution polyacrylamide (PAA) and / or praestol and the like. From the reactor (15), the suspension is fed to a filter press II (18) to separate the precipitate of the sum of metal hydroxides (Cr, Sc, Ti, Zr, and Fe impurities). Chloride solution with filter press-II (18) - the filtrate is sent to the collection tank (19), from where this solution (FeCl ₂ , MnCl ₂ , NaCl, KCl, MgCl ₂ , CaCl ₂ ) is sent to produce various commercial inorganic pigments, sorbents , catalysts by known methods, using well-known instrumentation and production lines, sections and repartitions.

Осадок суммы оксигидратов Cr, Sc, Ti, Zr и Аl с примесями Fe промывают водой и выгружают с рам-фильтр-пресса-II (18) в корыто (20) фильтр-пресса-II (18) и затем через разгрузочный люк (21) направляют в реактор-репульпатор (22), куда предварительно заливают из бака (23) и бака-дозатора (23-1) щелочной раствор гипохлорита натрия (NaClO+NaOH), образующуюся пульпу нагревают при перемешивании до 80-100°С, выдерживают при этой температуре и непрерывно перемешивают в течение 1-4 часов. В процессе такой обработки происходит окисление хрома (III) до хрома (VI) и переход хрома из оксигидратного осадка в реактор- в форме хромата натрия (Na₂CrO₄), алюминий при этом также преимущественно переходит в водную фазу - в форме алюмината натрия NaAl(OH)₄.The precipitate of the sum of Cr, Sc, Ti, Zr, and Al oxyhydrates with Fe impurities is washed with water and discharged from the frame-filter press-II (18) into the trough (20) of filter press-II (18) and then through the discharge hatch (21 ) are sent to the reactor-repulpator (22), where they are preliminarily filled from the tank (23) and the metering tank (23-1) with an alkaline solution of sodium hypochlorite (NaClO + NaOH), the resulting pulp is heated with stirring to 80-100 ° С, maintained at this temperature and continuously stirred for 1-4 hours. During this treatment, chromium (III) is oxidized to chromium (VI) and chromium is transferred from the oxyhydrate precipitate to a reactor in the form of sodium chromate (Na ₂ CrO ₄ ), while aluminum also predominantly passes into the aqueous phase in the form of sodium aluminate NaAl (OH) ₄ .

Затем пульпу из реактора-репульпатора (22) через патрубок нижнего слива направляют на вакуумный нутч-фильтр-I (24), на котором осадок скандий-содержащего чернового редкометального концентрата (Sc, Ti, Zr и Then the pulp from the reactor-repulpator (22) is sent through the lower discharge pipe to a vacuum suction filter-I (24), on which a precipitate of scandium-containing crude rare metal concentrate (Sc, Ti, Zr and

примеси Cr, Fe и Al) отделяют от маточного раствора (Na₂CrO₄+NaAl(OH)₄+NaCl+NaOH), последовательно промывают на фильтре раствором гидроксида натрия и водой. Все промводы объединяют с маточным раствором в сборник (25). Объединенный хроматный раствор затем утилизируют одним из известных способов с применением известных аппаратурно-технологических комплексов, переделов, участков и отделений. Скандий-содержащий черновой редкометальный концентрат выгружают с нутч-фильтра-I (24) с помощью выгружного устройства (26) и порциями загружают через загрузочный люк (27-1) в реактор (28), куда предварительно заливают из дозатора (29) соляную кислоту, образующуюся пульпу нагревают до 70-90°С, при непрерывно-работающей мешалке. Подачу скандий-содержащего чернового редкометального концентрата в реактор (28) ведут до образования насыщенного по хлоридам металлов раствора, после чего в реактор (28) через загрузочный люк (27-2) загружают металлический магний в форме гранул и/или порошка, и/или стружки - для восстановления Fe (III) до Fe (II), затем через загрузочный люк (27-2) в реактор (28) загружают известковую пасту - для нейтрализации избыточной кислотности и создания в растворе солевого фона из CaCl₂. После выполнения вышеуказанных операций подготовленный хлоридный раствор сливают из реактора (28) через патрубок нижнего слива в осадительный реактор (30), куда через патрубок на крышке реактора подают из бака (31) и бака-дозатора (31-1) раствор щавелевой кислоты.impurities Cr, Fe and Al) are separated from the mother liquor (Na ₂ CrO ₄ + NaAl (OH) ₄ + NaCl + NaOH), washed successively on the filter with sodium hydroxide solution and water. All promotions are combined with the mother liquor in a collection (25). The combined chromate solution is then disposed of using one of the known methods using known hardware and technology complexes, processing plants, sections and compartments. The scandium-containing rough rare-metal concentrate is discharged from the suction filter-I (24) using an unloading device (26) and is loaded in portions through the loading hatch (27-1) into the reactor (28), where hydrochloric acid is preliminarily poured from the batcher (29) , the resulting pulp is heated to 70-90 ° C, with a continuously working stirrer. Scandium-containing crude rare metal concentrate is fed into the reactor (28) until a solution is saturated with metal chlorides, after which metal magnesium in the form of granules and / or powder, and / or is loaded into the reactor (28) through the loading hatch (27-2) shavings - to restore Fe (III) to Fe (II), then lime paste is loaded into the reactor (28) through the loading hatch (27-2) to neutralize excess acidity and create a salt background from CaCl ₂ in the solution. After performing the above operations, the prepared chloride solution is discharged from the reactor (28) through the bottom discharge pipe into a precipitation reactor (30), where an oxalic acid solution is supplied from the tank (31) and the metering tank (31-1) through the pipe on the reactor cover.

В этих условиях в реакторе (30) происходит преимущественно осаждение из растворов оксалатов скандия и кальция. Образующуюся суспензию сливают через патрубок нижнего слива реактора и запорно-регулирующую арматуру (32) на вакуумный нутч-фильтр-II (33), осадок на фильтре затем промывают раствором щавелевой кислоты, подают на нутч-фильтр-II (33) из бака-дозатора (31-2). Промытый осадок оксалатов скандия и кальция (с небольшим количеством примесей других металлов: Ti, Zr, Fe и Cr) с помощью выгружного устройства (35) выгружают с нутч-фильтра-II Under these conditions, predominantly precipitation of scandium and calcium oxalates from solutions of oxalates occurs in the reactor (30). The resulting suspension is discharged through the lower discharge pipe of the reactor and shut-off and control valves (32) to vacuum suction filter II (33), the filter cake is then washed with a solution of oxalic acid, and fed to the suction filter II (33) from the metering tank (31-2). The washed precipitate of scandium and calcium oxalates (with a small amount of impurities of other metals: Ti, Zr, Fe and Cr) is discharged from the suction filter-II using an unloading device (35)

(35) и помещают в сушильно-прокалочный агрегат (36), в котором происходит разложение оксалатов скандия и кальция с получением скандиевого концентрата, содержащего оксиды скандия, кальция и примеси оксидов Ti, Zr, Fe и Cr.(35) and placed in a drying and calcining unit (36), in which the decomposition of scandium and calcium oxalates takes place to obtain a scandium concentrate containing scandium, calcium oxides and impurities of Ti, Zr, Fe and Cr oxides.

В результате реализации разработанного технического решения обеспечивается обезвреживание и дезактивация отходов титанового производства от токсичных и радиоактивных металлов, их перевод в отвержденное состояние, пригодное для длительного экологически-безопасного складирования. При этом обеспечиваются условия комплексной переработки отходов и избирательного извлечения скандия с получением скандиевых концентратов; растворов хлорида железа (II) и марганца - для последующей утилизации соединений железа и марганца в форме неорганических пигментов, и/или сорбентов, и/или катализаторов, и/или индивидуальных соединений железа и марганца; растворов хромата натрия, утилизируемых для получения оксида, и/или гидроксида хрома, и/или различных кронов - неорганических пигментов на основе хроматов различных металлов (Zn, Cd, Pb, Ba и др.).As a result of the implementation of the developed technical solution, the neutralization and decontamination of titanium production wastes from toxic and radioactive metals is ensured, and they are transferred to a cured state suitable for long-term environmentally safe storage. At the same time, conditions are provided for integrated waste processing and selective extraction of scandium to produce scandium concentrates; solutions of iron (II) chloride and manganese - for the subsequent utilization of iron and manganese compounds in the form of inorganic pigments and / or sorbents and / or catalysts and / or individual iron and manganese compounds; solutions of sodium chromate, utilized to produce oxide and / or chromium hydroxide, and / or various crowns — inorganic pigments based on chromates of various metals (Zn, Cd, Pb, Ba, etc.).

Claims (1)

Аппаратурно-технологический комплекс для обезвреживания и дезактивации отходов титанового производства с получением скандиевых концентратов, включающий ванну гидроудаления отработанных расплавов титановых хлораторов, снабженную системой подачи в нее азота для перемешивания образующейся пульпы, гидроотстойник, циркуляционный бак, имеющий соединение с баками-дозаторами растворов сульфита натрия и хлорида бария, фильтр-пресс-I, соединенный баком-сборником осветленных исходных растворов, реактор для осаждения суммы гидроксидов хрома, скандия, титана, циркония и алюминия, верхние патрубки которого соединены с баками-дозаторами раствора гидроксида натрия и высокомолекулярного флокулянта, а сливной патрубок образует соединение с фильтром-прессом-II для выделения осадка суммы гидроксидов хрома, скандия, титана, циркония и алюминия, шнековый смеситель-I, входной конус которого соединен с корытом фильтр-пресса-I, бункером пыли от руднотермической плавки титансодержащих концентратов и патрубком разгрузочного устройства гидроотстойника, а выход направлен во второй шнековый смеситель-II, соединенный с бункером исходных магнийсодержащих оксидных материалов, баком-дозатором раствора и/или пульпы хлорида магния и с блоком формования, термообработки и прессования композиционной смеси, отличающийся тем, что выход осветленного хлоридного раствора с фильтр-пресса-II направлен в сборную емкость, корыто фильтр-пресса-II имеет соединение через разгрузочный люк с обогреваемым реактором-репульпатором, снабженным мешалкой и имеющем на верхней крышке патрубок, подсоединенный через запорную арматуру к баку-дозатору щелочного раствора гипохлорита натрия, а патрубок нижнего слива реактора-репульпатора имеет соединение с вакуумным нутч-фильтром, к которому подсоединена линия подачи раствора гидроксида натрия из бака-дозатора и воды, слив фильтрата, очищенного от оксигратного осадка хроматного раствора из вакуумного фильтр-пресса, направлен в сборную емкость хроматного раствора, вакуумный нутч-фильтр имеет соединение через выгружное устройство с загрузочным люком обогреваемого реактора с мешалкой, один из патрубков на крышке которого через запорно-регулирующую арматуру соединен с баком-дозатором соляной кислоты, а другой патрубок имеет загрузочный конус для подачи в реактор скандийсодержащего черного редкометалльного концентрата, известковой пасты и металлического магния, нижний слив из реактора направлен в осадительный реактор с мешалкой, верхний патрубок которого подсоединен через запорно-регулирующую арматуру с баком-дозатором щавелевой кислоты, а патрубок нижнего слива соединен с нутч-фильтром-II, слив раствора из которого соединен со сборником, нутч-фильтр-II подсоединен к линии подачи раствора щавелевой кислоты из бака-дозатора и через выгружное устройство к сушильно-прокалочному агрегату.

Equipment and technological complex for the neutralization and decontamination of titanium production wastes to produce scandium concentrates, including a hydro-removal bath for spent melts of titanium chlorinators, equipped with a nitrogen supply system for stirring the resulting pulp, a water sump, a circulation tank, which is connected to metering tanks of sodium sulfite and barium chloride, filter press I, connected by a collection tank of clarified stock solutions, a reactor for precipitating the sum of chromium hydroxides , scandium, titanium, zirconium and aluminum, the upper nozzles of which are connected to the metering tanks of a solution of sodium hydroxide and high molecular weight flocculant, and the drain pipe forms a connection with a filter press II to precipitate the sum of the hydroxides of chromium, scandium, titanium, zirconium and aluminum, screw mixer-I, the inlet cone of which is connected to the trough of the filter press-I, a dust bin from ore-thermal smelting of titanium-containing concentrates and a discharge pipe of the discharge device of the hydraulic sump, and the outlet is directed to the second screw mixer II, connected to the hopper of the starting magnesium-containing oxide materials, the metering tank of the solution and / or pulp of magnesium chloride and to the unit for molding, heat treatment and pressing of the composite mixture, characterized in that the outlet of the clarified chloride solution from the filter press II is directed to collection tank, trough filter press-II has a connection through the discharge hatch with a heated reactor-repulpator, equipped with a stirrer and having a pipe on the top cover, connected through shut-off valves to the metering tank a full-time solution of sodium hypochlorite, and the lower discharge pipe of the repulpator reactor has a connection with a vacuum suction filter, to which a supply line of sodium hydroxide solution from the metering tank and water is connected, the filtrate is drained of the oxygenate precipitate of the chromate solution from the vacuum filter press, sent to the collection tank of the chromate solution, the vacuum suction filter has a connection through an unloading device to the loading hatch of the heated reactor with a stirrer, one of the nozzles on the lid of which through a shut-off the damper is connected to the hydrochloric acid metering tank, and the other nozzle has a loading cone for feeding scandium-containing black rare-metal concentrate, lime paste and metallic magnesium into the reactor, the lower discharge from the reactor is directed to a precipitation reactor with a stirrer, the upper nozzle of which is connected through a shut-off and control valve fittings with an oxalic acid metering tank, and the lower drain pipe is connected to the suction filter-II, the drain of which solution is connected to the collector, the suction filter-II is connected to uu supplying oxalic acid solution from the tank through the metering and discharge device for the drying and calcining unit.