Distribution of niobium during chlorine processing of various titanium-containing feedstocks

Т.К.  Сарсембеков; Т.А.  Чепуштанова; Е.С.  Меркибаев; Т.Б.  Янко

doi:10.51301/ejsu.2025.i4.03

Авторы

Т.К. Сарсембеков Satbayev University, Казахстан
Т.А. Чепуштанова Satbayev University, Казахстан
Е.С. Меркибаев Satbayev University, Казахстан
Т.Б. Янко UNDERSLAB LTD OOD, Болгария

DOI:

https://doi.org/10.51301/ejsu.2025.i4.03

Ключевые слова:

титановые шлаки, ванадий, ниобий, распределение, титан, отвальный шлак, хлоридные возгоны, хлорирование, пере-работка шлаков, извлечение ниобия

Аннотация

В данной статье представлены результаты исследования распределения ниобия при хлорной переработке различных титансодержащих сырьевых материалов, включая титановые шлаки АО «УК ТМК», титановые шлаки норвежской компании TiZir Titanium & Iron AS, а также их смеси в различных соотношениях. Образцы титанового шлака были измельчены и подвергнуты хлорированию с использованием концентрированного хлорного газа в расплаве солей щелочных металлов (MgCl₂, KCl, NaCl), при этом в качестве восстановителя использовался тонкоизмельчённый антрацит. Процесс проводился при температуре 700-820°C. Основное внимание в исследовании было уделено поведению ванадия и ниобия при хлорировании смешанных шлаков в соотношениях 60/40, 50/50 и 30/70 (АО «УК ТМК»/TiZir), а также в 100 % шлаке АО «УК ТМК». Результаты показали, что основное количество ниобия накапливается в отвальном шлаке титаново-хлорирующей установки и в пульпе оросительного скруббера. Также установлено, что с увеличением исходного содержания ниобия в сырье возрастает его концентрация в возгонах пылевой камеры, в расплаве солевой пылеосадительной камеры и в пульпе скруббера, тогда как его доля в отвальном шлаке снижается.

Библиографические ссылки

Shikika, A., Sethurajan, M., Muvundja, F., Mugumaoderha, M.C. & Gaydardzhiev, St. (2020). A review on extractive metal-lurgy of tantalum and niobium. Hydrometallurgy, 198. 105496. https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2020.105496

Sarsembekov, T.K. & Chepushtanova, T.A. (2019). Distribution of niobium and vanadium in industrial products during titanium tetrachloride production. Non-ferrous Metals, (8), 55-60. https://doi.org/10.17580/tsm.2022.08.07

Sarsembekov, T.K., Yanko, T.B., Sidorenko, S.A. & Pylypen-ko, M.M. (2020). Concomitant extraction process of niobium at the titanium tetrachloride production. Problems of Atomic Sci-ence and Technology, 1, 173-177. http://doi.org/10.46813/2020-125-173

Nico, C., Monteiro, T. & Graça, M.P.F. (2016). Niobium oxides and niobates physical properties: Review and prospects. Pro-gress in Materials Science, 80, 1-37. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2016.02.001

Timofeev, A. & Williams-Jones, A.E. (2015). The origin of niobium and tantalum mineralization in the Nechalacho REE de-posit, NWT, Canada. Economic Geology, 110(7), 1719-1735. https://doi.org/10.2113/econgeo.110.7.1719

Mitchell, R.H. (2015). Primary and secondary niobium mineral deposits associated with carbonatites. Ore Geology Reviews, 64, 626-641. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2014.03.010

Mackay, D., & Simandl, G. (2014). Geology, market and supply chain of niobium and tantalum – a review. Mineralium Deposita, 49, 1025-1047. http://doi.org/10.1007/s00126-014-0551-2

de Oliveira Cordeiro, P.F., Brod, J.A., Palmieri, M., de Oliveira, C.G., Rocha Barbosa, E.S., Santos, R.V., Gaspar, J.C. & Assis, L.C. (2011). The Catalão I niobium deposit, central Brazil: Re-sources, geology and pyrochlore chemistry. Ore Geology Re-views, 41(1), 112-121. https://doi.org/10.1016/j.oregeorev.2011.06.013

Boyarko, G.Yu. (2019). Dynamics of global production and trade flows of niobium raw materials. Bulletin of Tomsk Poly-technic University. Geo Resources Engineering, 330(10), 216-229. https://doi.org/10.18799/24131830/2019/10/2318

Federal Scientific and Methodological Center for Laboratory Research and Certification of Mineral Raw Materials «VIMS». (2007). Methodology for determining the mass fraction of tanta-lum and niobium by photometric method with crystal violet or rhodamine-6Zh and sulfochlorophenol-S in rocks, ores and min-erals. Ministry of Natural Resources and Ecology of the Russian Federation, Moscow

Mukhamadieva, A.S. (2004). Electrolytic refining of niobium in chloride melts. Doctoral dissertation. Yekaterinburg, Russia

Rosenkilde, C., Voyiatzis, G., Jensen, V.R., Ystenes, M. & Ostvold, T. (1995). Raman spectroscopic and ab initio quantum chemical investigations of molecules and complex ions in the molten system CsCl–NbCl5–NbOCl3. Inorganic Chemistry, 34(17), 4360-4369

Polyakov, E.G. (1998). Niobium in molten salts: state and elec-trochemical behavior (review). Journal of Applied Chemistry, 71(2), 181-193

Maslov, S.V. & Vasin, B.D. (1993). Spectroscopic study of (Na-Cs)Cl eutectic melts containing niobium. Melts, (4), 37-40

Voyiatzis, G.A., Pavlatou, E.A., Papatheodorou, G.N., Bachtler, M. & Freyland, W. (1993). Reduction products of pentavalent niobium and tantalum in fused chloride solvents. Proceedings of the Electrochemical Society: Molten Salt Chemistry and Tech-nology, 9(93), 252-264

Maslov, A.A., Ostvald, R.V., Shagalov, V.V., Maslova, E.S. & Gorenyuk, Yu.S. (2010). Chemical technology of niobium and tantalum. Tomsk: Publishing House of Tomsk Polytechnic Uni-versity

Morozov, I.S. (1966). The use of chlorine in the metallurgy of rare and non-ferrous metals. Moscow: Nauka