2.3.7.1. Способ хлорирования

Все ценные составляющие лопарита наиболее просто можно извлечь способом хлорирования. Сущность его состоит в том, что компоненты рудного концентрата взаимодействуют с газообразным хлором при 750 – 850 °С в присутствии древесного угля или кокса. Различия в летучести образующихся хлоридов позволяют разделить основные ценные составляющие концентрата.

Ниже приведены температуры плавления и кипения некоторых хлоридов (табл.2.2):

Таблица 2 2 – Температура плавления и кипения некоторых хлоридов

Хлориды тантала, ниобия и титана, имеющие сравнительно низкие точки кипения, в процессе хлорирования уносятся с газами и улавливаются в конденсационных устройствах; высококипящие хлориды редкоземельных металлов, натрия и кальция остаются в хлораторе в форме плава хлоридов.

Ниже приведены реакции хлорирования основных ценных составляющих лопарита:

Nb₂О₆ + 3 С1₂ + 1,5 С = 2 NbOCl₃ + 1,5 СО₂ (2.66)

Nb₂О₅ + 5 С1₂ + 2,5 С = 2 NbCl₅ + 2,5 СО₂ (2.67)

Та₂О₅ + 5 С1₂ + 2,5 С = 2 ТаС1₅ + 2,5 CО₂ (2.68)

ТiO₂ + 2 CI₂ + С = TiCl₄ + CО₂ (2.69)

Ln₂О₃ + 3 Cl₂ + 1,5 С = 2 LnCl₃ + 1,5 CО₂ (2.70)

Одновременно СО₂ реагирует с углеродом с образованием СО:

СO₂ + С = 2 СО (2.71)

Хлорирование окислов происходит также с участием окиси углерода, например, по реакциям

Nb₂О₅ + З СО + З С1₂ = 2 NbOCl₃ + 3 CО₂ (2.72)

TiО₂ + 2 CO + С1₂ = TiCl₄ + 2 СО (2.73)

Другие образующиеся при хлорировании хлориды: СаС1₂, NaCl, A1C1₃, FeCl₃, SiCl₄. Хлорирование лопаритового концентрата можно проводить в хлораторах шахтного типа с брикетированной шихтой или в хлораторах с солевым расплавом. При хлорировании лопаритового концентрата расплавленная ванна создается образующимися высококипящими хлоридами натрия, калия и редкоземельных элементов.

Технологическая схема переработки лопаритового концентрата по способу хлорирования представлена на рис. 2.6.

Рис. 2.6 – Схема переработки лопаритового концентрата по способу хлорирования

Особенностью хлорирования в расплаве являются преобладание содержания CO₂ над CO в газовой фазе.

Хлорирование ведут при 850 – 900 °С, среднем содержании концентрата в расплаве 1,5 % и углерода ~5 %. В этих условиях удельная производительность хлоратора по концентрату 5 - 6 т/(м²∙сутки).

Хлорная технология переработки лопарита обеспечивает извлечение 93 – 94 % ниобия и 86 – 88 % тантала в технические оксиды, 96,5 % редкоземельных металлов в плав хлоридов.