RUDN Journal of Engineering ResearchRUDN Journal of Engineering ResearchВестник Российского университета дружбы народов. Серия: Инженерные исследования2312-81432312-8151Peoples’ Friendship University of Russia named after Patrice Lumumba (RUDN University)1863310.22363/2312-8143-2018-19-1-92-101Innovative use of mineral resourcesГеология и недропользованиеResearch ArticleA study on kinetics of roasting of ore from tomtor fieldВысокотемпературный обжиг руды месторождения Томтор и его особенностиMalkovaMarianna YuМальковаМарианна Юрьевна

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Architecture and Construction, Peoples’ Friendship University of Russia. Scientific interests: metallurgy of ferrous and non-ferrous metals, nanotechnology in metallurgy, materials science, recycling of industrial waste

доктор технических наук, профессор департамента архитектуры и строительства инженерной академии Российского университета дружбы народов. Область научных интересов: металлургия черных и цветных металлов, нанотехнологии в металлургии, материаловедение, переработка техногенных отходов

marianna300@yandex.ruZadiranovAlexandr NЗадирановАлександр Никитич

Doctor of Technical Sciences, Professor of the Department of Architecture and Construction, Peoples’ Friendship University of Russia. Scientific interests: metallurgy of ferrous and non-ferrous metals, nanotechnology in metallurgy, materials science, recycling of industrial waste, foundry

доктор технических наук, профессор департамента архитектуры и строительства инженерной академии Российского университета дружбы народов. Область научных интересов: металлургия черных и цветных металлов, нанотехнологии в металлургии, материаловедение, переработка техногенных отходов, литейное производство

zadiranov@mail.ruPeoples’ Friendship University of Russia (RUDN University)Российский университет дружбы народов15122018191VOL 19, NO1 (2018)ТОМ 19, №1 (2018)9210103062018Copyright ©; 2018, Malkova M.Y., Zadiranov A.N.Copyright ©; 2018, Малькова М.Ю., Задиранов А.Н.2018Malkova M.Y., Zadiranov A.N.Малькова М.Ю., Задиранов А.Н.http://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://journals.rudn.ru/engineering-researches/article/view/18633

Research on kinetics of change of phosphorus, niobium, vanadium and titanium content during high-temperature roasting of ore from Tomtor field mixed with active additives: bicarbonate (NaHCO3), sodium carbonate (Na2CO3), alkalis (КОН, NaOH) is conducted. An equation of ore roasting kinetics is proposed and values of constant rate of high-temperature ore roasting for phosphorus, niobium, vanadium and the titanium under various conditions are calculated. Relationships of constant rate of high-temperature ore roasting in the atmosphere of air oxygen, argon and molecular chlorine to the temperature of roasting and content of active additives are obtained. It is established that in the atmosphere of air oxygen, ore roasting is most effective with additions of NaHCO3, Na2CO3, NaOH, taken with the ratio (1:1). It is shown that roasting of ore in admixture with carbonates and alkalis can translate into a solution for subsequent leaching at minimum 95.0% of phosphorus and 44.0% of vanadium contained in the original ore. It is established that the greatest rate of roasting in the atmosphere of oxygen is characterized by ore roasting in a mixture of NaHCO3 and NaOH. The constant rates of that process for phosphorus and vanadium are calculated. It is established that filter cake forming after ore roasting requires further processing because it contains high concentrations of vanadium and other valuable metals.

Проведены исследования кинетики изменения содержания фосфора, ниобия, ванадия и титана при высокотемпературном обжиге руды месторождения Томтор в смеси с активными добавками: бикарбонатом (NaHCO3), карбонатом натрия (Na2CO3), щелочами (КОН, NaOH). Предложено уравнение кинетики обжига руды и рассчитаны значения постоянной скорости высокотемпературного обжига руды для фосфора, ниобия, ванадия и титана при различных условиях. Получены зависимости постоянной скорости высокотемпературного обжига руды в атмосфере кислорода воздуха, аргона и молекулярного хлора от температуры обжига и содержания активных добавок. Установлено, что в атмосфере кислорода воздуха обжиг руды проходит наиболее эффективно с добавками NaHCO3, Na2CO3, NaOH, взятыми в соотношении (1:1). Показано, что обжиг руды в смеси с карбонатами и щелочами позволяет переводить в раствор при последующем выщелачивании не менее 95,0% фосфора и 44,0% ванадия, содержащихся в исходной руде. Установлено, что наибольшей скоростью в атмосфере кислорода воздуха характеризуется обжиг руды в смеси с NaHCO3 и NaOH. Рассчитаны постоянные скорости этого процесса для фосфора и ванадия. Установлено, что образующийся после обжига руды кек, требует дополнительной переработки, поскольку содержит высокие концентрации ванадия и других ценных металлов.

ore of Tomtor fieldcakeniobiumvanadiumtitaniumphosphorusroastingkineticsrare earth metalsрудаместорождение Томторкекниобийванадийтитанфосфоробжигкинетикаредкоземельные металлыMal’kova M.Yu., Zadiranov A.N. Perspektivy sozdaniya otechestvennoi redkozemel’noi promyshlennosti [Prospects for creation of domestic rare-earth industry]. Collection of reports of the VIII International Scientific-Practical Conference of RUDN “Engineering systems — 2015”. M.: RUDN Publishing, 2015. P. 500—505. (In Russ.).Малькова М.Ю., Задиранов А.Н. Перспективы создания отечественной редкоземельной промышленности / сб. докл. VIII Междунар. науч.-практ. конф. РУДН «Инженерные системы - 2015». М.: Изд-во ИПК РУДН, 2015. С. 500-505.Petukhov M.A. Issledovanie protsessa khlorirovaniya tantalito-kolumbitovogo kontsentrata i sozdanie tekhnologii sovmestnoi pererabotki tantalito-kolumbitovogo i loparitovogo kontsetratov [A study of the chlorination process of tantalite-columbite concentrate and creation of technology of joint processing of tantalite-columbite and loparite concentrates]: thesis abstract.. Cand. Tech. Sc. Moscow, 2010. 26 p. (In Russ.).Петухов М.А. Исследование процесса хлорирования танталито-колумбитового концентрата и создание технологии совместной переработки танталито-колумбитового и лопаритового концетратов: автореф. дисс. … канд. техн. наук. М., 2010. 26 с.Chub A.V. Gibkie mnogotselevye tekhnologii glubokoi pererabotki redkoelementnogo syr’ya khlornym metodom [Flexible, multi-purpose technologies of deep processing of rare element raw materials by chlorine method]: thesis abstract.. Cand. Tech. Sc. Solikamsk, 1999. 16 p. (In Russ.).Чуб А.В. Гибкие многоцелевые технологии глубокой переработки редкоэлементного сырья хлорным методом: автореф. дисс. … канд. техн. наук. Соликамск, 1999. 16 с.Danilov Yu.G., Grigor’ev V.P. Tomtorskoe niobii-redkozemel’noe mestorozhdenie kak osnovnaya syr’evaya baza redkometal’noi promyshlennosti Rossii [Tomtor niobium-rare earth deposit as the main raw material base of the rare metal industry in Russia]. In the collection: Actual problems, directions and mechanisms of development of productive forces of the North — 2016. Materials of the Fifth all-Russian Scientific Seminar: in 2 parts. 2016. P. 329—335. (In Russ.).Данилов Ю.Г., Григорьев В.П. Томторское ниобий-редкоземельное месторождение как основная сырьевая база редкометальной промышленности России / В сб.: Актуальные проблемы, направления и механизмы развития производительных сил Севера - 2016. Материалы Пятого Всеросс. науч. семинара: в 2-х ч. 2016. С. 329-335.Pakhomov A.A., Chomchoev A.I. Tomtorskoe mestorozhdenie redkozemel’nykh metallov: varianty osvoeniya [Tomtor field deposit of rare earth metals: alternatives of development]. In the collection: Scientific perspectives of the XXI century. Achievements and prospects of the new century. III International Scientific and Practical Conference. 2014. P. 91—97. (In Russ.).Пахомов А.А., Чомчоев А.И. Томторское месторождение редкоземельных металлов: варианты освоения / В сб.: Научные перспективы XXI века. Достижения и перспективы нового столетия. III Международная научно-практическая конференция. 2014. С. 91-97.Sleptsov A.P., Tomashev A.V., Rylov D.A., Tolstov A.V. Novoe v metodike podscheta zapasov kompleksnykh rud mestorozhdeniya Tomtor [A new method of calculation of reserves in the “Tomtor” field complex ore deposits]. In the collection: Geology and mineral resources of NorthEast Russia, Materials of the VII all-Russian Scientific-Practical Conference dedicated to the 60th anniversary of the Institute of Geology of Diamond and Noble Metals, Siberian branch of the Russian Academy of Sciences. 2017. P. 575—581. (In Russ.).Слепцов А.П., Томашев А.В., Рылов Д.А., Толстов А.В. Новое в методике подсчета запасов комплексных руд месторождения Томтор / В сб.: Геология и минерально-сырьевые ресурсы Северо-Востока России. Материалы VII Всеросс. науч.-практ. конф., посвященной 60-летию Института геологии алмаза и благородных металлов Сибирского отделения РАН. 2017. С. 575-581Tarasov A.V., Demidov I.L. Perspektivy osvoeniya Tomtorskogo mestorozhdeniya redkozemel’nykh metallov [Prospects of development of the Tomtor field deposits of rare-earth metals]. NonFerrous Metallurgy. 2015. No. 4. P. 29—36. (In Russ.).Тарасов А.В., Демидов И.Л. Перспективы освоения Томторского месторождения редкоземельных металлов // Цветная металлургия. 2015. № 4. С. 29-36.Litvinova T.E. Poluchenie soedinenii individual’nykh RZM i poputnoi produktsii pri pererabotke nizkokachestvennogo redkometal’nogo syr’ya [Obtaining individual compounds of rare earth metals and by-products in the processing of rare metal raw materials of low quality]. Diss.. Doctor. Tech. Sc. St. Petersburg, 2014. 318 p. (In Russ.).Литвинова Т.Е. Получение соединений индивидуальных РЗМ и попутной продукции при переработке низкокачественного редкометального сырья: дисс. … д-ра техн. наук. Санкт-Петербург, 2014. 318 с.Arkhangel’skaya V.V., Lagonskii N.N., Usova T.Yu., Chistov L.B. Rudy redkozemel’nykh metallov Rossii [Ores of rare earth metals in Russia] // Mineral’noe syr’e. Seriya geologo-ekonomicheskaya. Moscow: VIMS publ., 2006. No. 19. 72 p. (In Russ.).Архангельская В.В., Лагонский Н.Н., Усова Т.Ю., Чистов Л.Б. Руды редкоземельных металлов России // Минеральное сырье. Серия геолого-экономическая. М.: ВИМС, 2006. № 19. 72 с.Polyakova M.A. Elementnyi sostav redkozemel’nykh rud i ego vliyanie na otsenku mestorozhdenii [Elemental composition of rare-earth ores and its influence on deposits allocation]: thesis abstract.. Cand. Geol. Min. Sc. Moscow: IMGRE publ., 2002. 32 p. (In Russ.).Полякова М.А. Элементный состав редкоземельных руд и его влияние на оценку месторождений: автореф. дисс. … канд. геол.-минерал. наук. М., 2002. 32 с.Nechelyustov G.N., Konopleva E.V., Konoplev A.D. Mineralogo-geokhimicheskie osobennosti rud tonkodispersnykh redkometall’nykh rud Tomtorskogo mestorozhdeniya [Mineralogicalgeochemical features of fine rare-metal ores of Tomtor field deposit]. Mineral’noe syr’e. Moscow: VIMS publ., 1997. No. 1. P. 135—149. (In Russ.).Нечелюстов Г.Н., Коноплева Е.В., Коноплев А.Д. Минералого-геохимические особенности руд тонкодисперсных редкометалльных руд Томторского месторождения // Минеральное сырье. М.: ВИМС, 1997. № 1. С 135-149.Lapin A.V., Tolstov A.V., Kulikova I.M. Distribution of REE, Y, Sc, and Th in the unique complex rare-metal ores of the Tomtor deposit. Geochemistry International. 2016. No. 12. P. 1104—1121. (In Russ.).Лапин А.В., Толстов А.В., Куликова И.М. Особенности распределения лантаноидов, иттрия, скандия и тория в уникальных комплексных редкометальных рудах месторождения Томтор // Геохимия. 2016. № 12. С. 1104-1121.Lazareva E.V., Zhmodik S.M., Dobretsov N.L., Tolstov A.V., Shcherbov B.L., Karmanov N.S., Gerasimov E.Yu., Bryanskaya A.V. Major minerals of abnormally high-grade ores of the Tomtor deposit (Arctic Siberia). Russian Geology and Geophysics. 2015. Vol. 56. No. 6. P. 1080—1115. (In Russ.).Лазарева Е.В., Жмодик С.М., Добрецов Н.Л., Толстов А.В., Щербов Б.Л., Карманов Н.С., Герасимов Е.Ю., Брянская А.В. Главные рудообразующие минералы аномально богатых руд месторождения Томтор (Арктическая Сибирь) // Геология и геофизика. 2015. Т. 56. № 6. С. 1080-1115.Tolstov A.V., Pokhilenko N.P., Samsonov N.Yu., Shepelev N.V. Novye vozmozhnosti obogashcheniya i pererabotki kompleksnykh rud mestorozhdeniya Tomtor [New opportunities of enrichment and processing of complex ores of Tomtor]. In the collection: Equipment for enrichment of ore and nonmetallic materials. Enrichment technologies. Proceedings of the XII international scientific and practical conference. 2016. No. 12. P. 1104—1121. (In Russ.).Толстов А.В., Похиленко Н.П., Самсонов Н.Ю., Шепелев Н.В. Новые возможности обогащения и переработки комплексных руд месторождения Томтор / В сб.: Оборудование для обогащения рудных и нерудных материалов. Технологии обогащения. Материалы XII междунар. науч.-практ. конф. 2016. С. 20-31.