logo
Лекции по МРМ

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

Хлорид

Температура, оС

плавления

кипения

NbCl5

204,7

248,3

NbOCl3

Сублимирует

≈ 400 (сублимирует)

TaCl5

216,5

234

TiCl4

- 23

136

FeCl3

304

319

Al2Cl6

Сублимирует

180

SiCl4

- 67

58

CeCl3

800

1730

LaCl3

850

1750

CaCl2

782

2027

NaCl

800

1465

ThCl4

770

922

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.