Pysarenko S. Alkaline leaching of ilmenite concentrate of Irshansk deposit

Українська версія

Thesis for the degree of Doctor of Philosophy (PhD)

State registration number

0823U101427

Thesis Registration Form

0823U101427.pdf

Applicant for

Specialization

  • 161 - Хімічні технології та інженерія

Specialized Academic Board

ДФ 26.002.61; ID 3263

National Technscal University of Ukraine "Kiev Polytechnic Institute".

Essay

Ukrainian mineral resource base includes valuable titanium ore deposits, including continental ilmenite deposits, which have been actively developed in recent years. A significant portion of ilmenite ore is mined in our country and belongs to the Irshansk deposit. Ilmenite ore is an important natural resource and has significant potential for use in various industries. The development of mining and processing of this ore can contribute to the economic growth and development of the region. The samples of ilmenite from Irshansk deposit have been studied by scanning electron microscopy with X-ray elemental microanalysis and it has been found that the studied ore has a unique composition that distinguishes it from all others known in the scientific and technical literature. Therefore, it is necessary to determine the optimal processing method for this ore to maximize the yield of processing products. An analysis of the scientific and technical literature has shown that the main methods of processing ilmenite include acid, including chloride and sulfate. However, each of these methods is modified and optimized according to the composition of the feedstock to maximize processing efficiency. In addition to the main methods that have been used for a long time and implemented on an industrial scale, alternative processing methods, such as alkaline leaching, leaching with weak acids such as orthophosphate, citric, and oxalic, have been developing in recent years. The choice of processing method for ilmenite depends on many factors, including the chemical and mineralogical composition of the raw material, the applications for the products, and the environmental and economic aspects of the production process. The scientific and technical literature has reviewed in the framework of this dissertation study suggests that at the current stage of development of science in the field of processing titanium-containing raw materials, the method and conditions related to the irmenite ore of the Irshansk deposit remain insufficiently studied. Therefore, determining the processing method and optimal conditions for the chemical and technological process of processing ilmenite from this deposit is an urgent task, the solution of which will create the preconditions for the development of industry in this region. The thesis is devoted to the study of the process of processing ilmenite concentrate from the Irshansk deposit by an alternative alkaline leaching method, establishing the optimal conditions for this process, determining the possibilities of using the final and intermediate products obtained as a result of the chemical interaction of mineral raw materials and potassium hydroxide. In order to achieve the goal set in this work, it is necessary to fulfill a number of tasks: - to investigate the chemical and mineralogical composition of samples of ilmenite from Irshansk deposit; - to study the influence of various factors on the process of alkaline leaching, namely the size of particles of mineral raw materials, the quantitative ratio between the initial components, changes in temperature and time regimes in order to optimize the process of processing ilmenite; - to determine the kinetic and thermodynamic parameters of the process of alkaline leaching of ilmenite; - to determine the optimal conditions for the process of processing ilmenite by alkaline leaching and to develop a technological scheme. The thermodynamic calculations of the reactions during the alkaline leaching of ilmenite with potassium and sodium hydroxide revealed for the first time that the formation of potassium titanate is more energy efficient than the formation of sodium titanate, which has been also confirmed experimentally. According to the results of experimental studies aimed at determining the influence of various factors on the process of alkaline leaching of ilmenite, it has been found that the maximum value of the degree of titanium(IV) extraction is achieved when using mineral raw materials with an average particle diameter of ≤ 71 μm. This factor has investigated at a molar ratio of 1:2 between the starting components at a temperature of 453 K for 3 hours. In addition, it has also been experimentally established that for samples of ilmenite from the Irshansk deposit, the optimal molar ratio between the starting components in alkaline leaching reactions is 1:2. An increase in the amount of alkali in the initial mixture to a molar ratio of 1:6 increases the degree of titanium(IV) recovery to 90 %, but a significant amount of potassium hydroxide remains after the reaction as an unused reagent, and the process of purification of the resulting product is also complicated. It has been found that the optimal time of interaction between the initial components (ilmenite, potassium hydroxide) is 3 hours, which is the time interval at which the maximum degree of titanium(IV) extraction is achieved.

Read more

Research papers

Писаренко, С.В.; Черненко, В.Ю.; Чигиринець, О.Е.; Камінський О.М.; Мироняк, М.О. Лужне вилуговування титану з ільменіту Іршанського родовища. Питання хімії та хімічної технології. 2021, 6. с. 51–56.

Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Чигиринець, О.Е.; Черненко, В.Ю.; Мироняк, М.О.; Швалагін, В.В. Термодинаміка процесу вилуговування лейкоксенізованого ільменіту. Питання хімії та хімічної технології. 2022, 1, с. 83–87.

Pysarenko, S.; Kaminskyi, O.; Chyhyrynets, O.; Denysiuk, R.; Anichkina, O.; Chernenko, V. Kinetics of alkaline leaching process of Titanium(IV) from ilmenite. Journal of Chemical Technology and Metallurgy. 2023, 58 (6), рр 1146-1152.

Писаренко, С. В.; Чигиринець, О. Е.; Фотокаталітична активність калій титанату щодо барвників метиленового синього та конго червоного. Вісник Херсонського національного технічного університету. 2023. 85 (2). с. 121–126.

Pysarenko, S.; Kaminskyi, O.; Chyhyrynets, O.; Denysiuk, R.; Chernenko, V. Photocatalytic destruction and adsorptive processes of methylene blue by potassium titanate. Materials Today: Proceedings. 2022, 62 (15), рр 7754–7758.

Pysarenko, S.V.; Chernenko, V.Yu.; Chyhyrynets, O.E. Production of titanium complex salts from ilmenite concentrate of Irshansk GOK (Ukraine). Сучасні проблеми хімії. Збірник матеріалів XX Міжнародної конференції студентів та аспірантів, Київ, Травень 15- 17, 2019; с. 71.

Писаренко, С.В. Філософські виміри сучасних технологій розробки природних надр України. Філософія і науково-технічна творчість у хронотопі технічного університету. Збірник матеріалів ІІІ Міжнародної науково-практичної конференції, Київ, Травень 21, 2020; с. 274–279.

Писаренко, С.В.; Шмикова, А.А.; Черненко, В.Ю.; Чигиринець, О.Е. Одержання титановмісної основи для косметичних засобів. Науково-практичні розробки молодих учених в хімічній, харчовій та парфумерно- косметичній галузях промисловості. Збірник матеріалів VIІ Всеукраїнської науково-практичної конференції молодих учених і студентів, Херсон, 2020; с. 104-105.

Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Чигиринець, О.Е.; Черненко, В.Ю. Вивчення процесу вилуговування Ti 4+ з ільменітового концентрату Іршанського родовища (Україна). Актуальні задачі хімії: дослідження та перспективи. Збірник матеріалів V Всеукраїнської наукової конференції, Житомир, Квітень 15, 2021; с. 106.

Pysarenko, S.; Kaminskiy, O.; Chyhyrynets, O.; Chernenko, V. Photocatalytic properties of K 2 TiO 3 . EastWest Chemistry Conference 2021. Kyiv, October 7-9, 2021; р. 90–91.

Писаренко, С.В.; Камінський О.М.; Денисюк, Р.О.; Чигиринець, О.Е.; Онищук, О.О.; Барашивець, І.С. Вивчення залежності ступеня фотокаталізу метиленового синього від маси калій титанату. International scientific innovations in human life : Proceedings of the 12th International scientific and practical conference. Манчестер, 2022; с. 203–205.

Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Чигиринець, О.Е.; Черненко, В.Ю. Фотокаталітичні властивості калій титанату щодо метиленового синього. Сучасні досягнення в органічному синтезі, хімії полімерів та харчових добавок. Збірник матеріалів міжнародної наукової конференції, Львів, Грудень 7-8, 2021; с. 146.

Онищук, О.О.; Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Кичкирук, О.Ю.; Чигиринець, О.Е. Вивчення кінетики фотокаталізу метиленового синього поверхнею немодифікованого ТіО 2 . Перспективи хімії в сучасному світі. Збірник матеріалів І Інтернет-конференції молодих вчених, Житомир, Листопад 24, 2021; с.78–79.

Фурдига, Н.О.; Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Тітов Ю.О.; Чигиринець, О.Е. Термодинамічні розрахунки лужного вилучення калій титанату з ільменітової руди. Перспективи хімії в сучасному світі. Збірник матеріалів І Інтернет-конференції молодих вчених, Житомир, Листопад 24, 2021; с. 86–87.

Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Денисюк, Р.О.; Чигиринець, О.Е. Механізм процесу одержання калій титанату з ільменіту. Актуальні задачі хімії: дослідження та перспективи. Збірник матеріалів VІ Всеукраїнської наукової конференції, Житомир, Жовтень 05, 2022; с. 99–100.

Фурдига, Н.О.; Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Тітов, Ю.О.; Чигиринець, О.Е. Кінетика процесу лужного вилучення калій титанату з ільменіту. Перспективи хімії в сучасному світі. Збірник матеріалів ІІ Інтернет-конференції молодих вчених, Житомир, Листопад 23, 2022; с. 142–143.

Ільчук, О.Р.; Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Тітов Ю.О.; Чигиринець, О.Е. Дослідження оптимальних умов лужного вилучення титанатів з ільменіту. Перспективи хімії в сучасному світі. Збірник матеріалів ІІ Інтернет-конференції молодих вчених, Житомир, Листопад 23, 2022; с. 107–108.

Ходюк, О.В.; Писаренко, С.В.; Камінський, О.М.; Денисюк, Р.О. Технологія видобування та збагачення ільменіту. Перспективи хімії в сучасному світі. Збірник матеріалів ІІ Інтернет-конференції молодих вчених, Житомир, Листопад 23, 2022; с. 23–24.

Писаренко, С.; Чигиринець, О.; Камінський, О.; Денисюк, Р. Фотокаталітична деструкція метиленовогосинього поверхнею калій титанату. Актуальні проблеми хімії та хімічної технології, Збірник матеріалів І Міжнародної науково-практичної конференції, Київ, Листопад 30, 2022; с. 121–122.

Блищик, М.О.; Денисюк, Р.О.; Писаренко, С.В. Розмірний ефект при вилученні калій титанату. Хімічні Каразінські читання, Тези доповідей XV Всеукраїнської наукової конференції студентів та аспірантів, Харків, Квітень 24–26, 2023; с. 164–165.

Ходюк, О.В.; Денисюк, Р.О.; Камінський, О.М.; Писаренко, С.В. Отримання титанатів із збагаченого ільменіту. Актуальні задачі хімії: дослідження та перспективи, Тези доповідей VIІ Всеукраїнської наукової конференції, Житомир, Квітень 19, 2023; с. 147.

Read more

Files

autoreferat-Анотація Писаренко.doc

editrequest-Лист до УкрІНТЕІ_PhD_Писаренко С-В-.pdf

дисертація Писаренко С-В-.pdf

Similar theses

0824U001072

Hryhorii Pustovoi

Energy-efficient compressor chiller complex with an adsorption refrigeration module

0824U000832

Myrhorodska-Terentieva Viktoriia D.

Obtaining an expanded range of modified starches by the method of heat treatment

0824U000835

Serhii Koshel

Determination of ion transfer numbers in polymer membranes and ionic liquids by computer resistometry method

0824U000797

Artem Mandrika

Preparation of monomeric orthosilicic acid as a modifier of aluminum-based coagulants

0824U000183

Roman Prokop

Regeneration of exhausted semi-synthetic motor oils