一種采用鈦鐵氧化物直接還原得到的鈦渣制備鈦白粉的方法

專利名稱：一種采用鈦鐵氧化物直接還原得到的鈦渣制備鈦白粉的方法
技術領域：
本發明屬于鈦白粉生產領域，具體涉及ー種采用鈦鐵氧化物直接還原得到的鈦渣制備鈦白粉的方法。
背景技術：
我國攀西地區的鈦資源儲量占全國儲量的90%以上，該地區的釩鈦磁鐵礦主要是共生巖礦，其主要礦物組成和鈦在各礦物中的分布分別列于表I和表2( “攀枝花地區某釩鈦磁礦エ藝礦物學研究”，李亮等，金屬礦山，2010年No. 4 pp 89 92)。表I.攀枝花典型釩鈦磁鐵礦礦物組成
礦物~ 鈦磁鐵礦鈦鐵礦硫化物鈦普通輝石等~ 斜長石等
含量43 45 8. 5 9. 5 I. 5 2. 5 27. 5 29. 519 20表2.攀枝花典型釩鈦磁鐵礦鈦在各礦物中的分布
礦物鈦磁鐵礦鈦鐵礦~硫化物~ 鈦普通輝石等~ 斜長石等
Ti 分布率％ 55.6938.95 0.075. 130. 16攀西鈦鐵礦中的鈦只占38. 95%，如采用物理方法--選礦(生產鈦精礦)來回收鈦，鈦的理論回收率只有38. 95%。目前，攀西鈦的實際回收率只有13% ( “攀鋼釩鈦磁鐵礦資源綜合利用現狀與發展”，鄧君等，材料與冶金學報，Vol. 6，No. 2，pp 83 86，2007)。絕大部分的鈦分布在鈦磁鐵礦中，鈦磁鐵礦實際上是磁鐵礦、鈦鐵晶石、鎂鋁尖晶石及少量鈦鐵礦片晶所組成的復合礦物相。鈦鐵晶石化學式為2Fe0 TiO2，片晶微細，厚度小于0.5微米，長達20微米，在鈦磁鐵礦中體積分數為25%至30%，沿磁鐵礦(晶面100)切面上呈兩組固溶體分解連晶。由化學物相分析可知，鈦磁鐵礦顆粒中以鈦鐵晶石形式存在的TiO2占82 %至89 %。由于鈦鐵晶石的嵌布粒度太細，在選礦過程中不可能達到單體解離，故富集于釩鈦鐵精礦中，隨釩鈦鐵精礦進入高爐冶煉流程，形成高鈦型高爐渣。高鈦型高爐渣中的鈦占攀西鈦資源的50% ( “攀鋼釩鈦磁鐵礦資源綜合利用現狀與發展”，鄧君等，材料與冶金學報，Vol. 6，No. 2，pp 83 86，2007)。在現有技術條件下，采用高爐流程冶煉釩鈦磁鐵礦，無法經濟有效地回收高爐冶煉渣中的鈦，只能作為廢渣堆放。目前，僅攀枝花地區就已經堆存近6000萬噸，毎年攀鋼還將產生400萬噸，以致于攀西地區的巨大鈦資源無法有效利用。為了提高攀西釩鈦磁鐵礦中鐵、釩、鈦的綜合利用率，早在20世紀70年代，國家就組織了釩鈦磁鐵礦直接還原及釩鈦資源綜合利用新流程科技攻關，經過幾十年的技術研發、設備改進，實現工業化生產指日可待。目前，釩鈦磁鐵礦直接還原新流程技術主要有轉底爐煤基直接還原一電爐熔分工藝、隧道窯煤基直接還原一電爐熔分工藝、車底爐氣基直接還原一電爐熔分工藝以及回轉窯、多管式豎爐、環形隧道窯、斜坡爐、導焰窯、微波礦爐煤基直接還原等(“攀枝花釩鈦磁鐵礦煤基直接還原主要工藝簡介”，楊紹利等，“2011年中國直接還原鐵研討會論文集”，P124)，其中可工業化的主要涉及轉底爐、隧道窯和車底爐工藝。中國專利申請CNlO1168802A公開了 “一種綜合回收釩鈦磁鐵精礦中鐵、釩、鈦的方法”，具體為釩鈦鐵精礦鈉化焙燒后水浸提釩，浸出液制得釩產品，殘渣配碳后用轉底爐快速還原，還原產物用電爐熔化，分離鐵水和鈦渣。
中國專利申請CN101294242A公開了 “一種從高鉻釩鈦磁鐵礦中提取多種金屬元素的方法”，將高鉻型釩鈦磁鐵精礦經配料壓球干燥后，裝入轉底爐直接還原，在還原過程中，通過還原溫度、還原氣氛等工藝參數的調節與控制，獲得金屬化率90%以上，含殘碳O. 5%至4. 5%的金屬化球團，將所得金屬化球團裝入電爐再配加球團，加入重量8%至35%的含碳還原劑進行冶煉得鐵水和鈦渣。中國專利申請CN101619371A公開了 “一種從釩鈦磁鐵礦中回收釩鈦鐵的方法”，將礦粉、煤粉與粘結劑一起造塊，在轉底爐還原得到金屬化產品，然后熱裝進入電爐溶化分離，得到含釩鐵水和二氧化鈦(TiO2)大于50%的鈦渣。中國專利申請CN1478908公開了一種分離鐵和鈦制備高鈦渣的方法和裝置，該方法將鈦精礦與煤粉、石油焦混配造球，用轉底爐還原后，破碎磁選得到鐵和高鈦渣。中國專利申請CN101117660公開了一種用轉底爐還原-磨選綜合利用釩鈦鐵精礦的方法，將釩鈦鐵精礦潤磨配碳造球，置于轉底爐中還原，還原渣經磁選和重選，尾礦用廢硫酸除雜后鈉化焙燒水浸提釩，得到鈦渣和五氧化二釩產品。中國專利申請CNlO 1954487A公開了“煤基直接還原釩鈦鐵多金屬礦制備方法和用途”，將釩鈦鐵精礦與還原劑混合造球后加入隧道窯，高溫焙燒還原形成金屬化球團，經磨選分離得鐵粉和高鈦渣，鐵粉進一步還原熔分得五氧化二釩產品。中國專利申請CN101253277公開了礦石還原方法以及鈦氧化物和鐵金屬化產物”，該發明方法將鈦鐵礦配碳造塊，在隧道爐、管式爐或移動平底爐(轉底爐)中分為二個階段連續高溫還原，第一階段還原為富含氧化鐵的融熔渣，進一步升溫將氧化鐵在熔融狀態還原為金屬鐵珠，該熔融還原渣冷卻固形后機械選礦分離金屬鐵，余下的為含TiO2大約85%的直接還原得到的鈦渣。中國專利公開申請CN1403595公開了 “煤-鐵礦微波還原-電爐直接煉鋼方法及設備”，將磁鐵礦或赤鐵礦與煤粉和溶劑混合密布在微波加熱移動爐中進行直接還原，還原后的物料送入電弧爐熔煉，然后渣鋼分離。鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣為鈦鐵氧化物在高溫作用下，采用還原劑直接將鐵還原為金屬鐵，還原后的渣鐵混合物經高溫熔化分離金屬鐵，所得到的熔分渣是其中一種；另一種是直接還原后不經高溫熔分而選礦分離金屬鐵所得到的渣，此兩種渣因其含鈦量較高，亦統稱為直接還原新流程鈦渣(簡稱新流程鈦渣)。直接還原新流程鈦渣主要由Ti, Mg, Si等元素的氧化物組成，物相結構分析表明，還原度適當的這種鈦渣中(鎂)黑鈦石相占45%至55% (MgTi2O5),鎂鋁尖晶石(MgAl2O4)和硅酸鹽相各占20%至25%，以Ti2O3為基的固溶體占2%左右。各相組成分析表明，接近90%的鈦氧化物賦存在(鎂)黑鈦石相中(“硫酸分解攀枝花新流程鈦洛制取鈦白工藝技術研究”，鄧國珠等，China AcademicJournal Electronic Publishing House, 1994-2010)。直接還原高溫熔分鈦洛根據f凡鈦鐵精礦被還原的程度不同，又分為淺還原熔分鈦渣和深還原熔分鈦渣兩種。釩鈦磁鐵精礦內配碳球團直接還原以及金屬化球團在電爐熔分過程中加入適量還原劑，以保證鐵氧化物充分還原且還原后不被二次氧化，不另外添加過量還原劑的條件下所得的熔分鈦渣為淺還原熔分鈦渣。相對淺還原熔分鈦渣而言，直接還原后的金屬化球團在電爐熔分過程中添加過量還原劑，盡可能提高鐵、釩氧化物的還原程度，盡可能將釩富集到鐵水中，在這種條件下還原所得的熔分鈦渣為深還原熔分鈦渣(“直接還原熔分鈦渣及其應用研究現狀”，楊紹利等，攀枝花釩鈦，2011年第3期，pp6 10)。熔分鈦渣主要含鈦物相均為黑鈦石相，其中淺還原熔分鈦渣中主要物相為黑鈦石、鈦鐵晶石+鈦鐵礦及硅酸鹽相，TiO2與酸溶性鈦渣一樣主要賦存于黑鈦石和鈦鐵晶石+鈦鐵礦中，Ca、Mg、Al則在各相中均勻分布，Si主要賦存在硅酸鹽相中，同時V主要賦存于黑鈦石中。深還原熔分鈦渣物相由黑鈦石、金紅石、硅酸鹽相、金屬鐵和硫化鐵組成，主要物相是黑鈦石和硅酸鹽相。淺還原熔分鈦渣與深還原熔分鈦渣主要差異之處為深還原渣的釩含量較低、硅酸鹽相和金紅石相含量較高。鈦鐵氧化物直接還原流程的成功與否取決于其副產品鈦渣的有效利用。采用鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣(新流程鈦渣)為原料進行硫酸酸解制備鈦白粉在理論上是可行的，但由于該鈦渣雜質含量高，特別是Al、Si及鈦白粉著色元素V、Cr含量高，且組成復雜，相比于由鈦鐵礦電爐冶煉所得酸溶性高鈦渣，新流程鈦渣作為硫酸法生產鈦白粉遇到如下困難(“釩鈦磁鐵礦新流程及鈦渣的利用”，陳厚生，2010年全國鈦白粉行業年會論文集，pp248 251) (1)酸解條件較為苛刻，反應硫酸濃度在96%至98% ； (2)鈦渣中的硅、鋁、鈣、鎂等雜質含量高，使得絮凝劑的加量以及沉降時間都有所增加；(3)鈦渣中鋁含量高，需要增加除鋁劑的配置罐以及冷凍結晶、過濾裝置；(4)鈦渣中釩、鉻、錳等重金屬染色元素含量高，而且波動較大，因此會導致鈦白粉產品質量不穩定；(5)鈦渣要獨立制備出合格的顏料級金紅石鈦白粉，對鈦渣的重金屬元素有一定的要求，V205+Cr203 < O. 7%。從目前情況看，尚無利用鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣(新流程鈦渣)直接生產鈦白粉的有效技術。現有相關技術可分成四類一類是用硫酸直接酸解該鈦渣制備鈦白粉；另一類是用鹽酸處理該鈦渣除雜后制富鈦料，用于氯化法鈦白和海綿鈦生產；第三類是用鹽酸處理高鈦型高爐渣制備富鈦料；第四類是先用鹽酸處理鈦鐵礦制備富鈦料，然后用富鈦料進行硫酸酸解制鈦白粉。第一、二類原料相同，產品不同；第一、二類與第三、四類的原料不同。第一類、鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣硫酸酸解制鈦白粉鄧國珠等對鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣(新流程鈦渣)用硫酸法制取鈦白粉的研究(“硫酸分解攀枝花新流程鈦洛制取鈦白工藝技術研究”，鄧國珠等,China AcademicJournal Electronic Publishing House, 1994-2010)得到了較好的酸解率，但是由于所述鈦渣含有很高的鋁，以該鈦渣為原料制備的鈦液中Al2O3的含量高達30g/l，如進行脫鋁，每生產I噸鈦白要產生2. 5噸銨明礬(NH4Al (SO4)2 · 12H20)廢料。不同于石膏(CaSO4)，銨明礬廢料在目前的環保法下無法安全堆放，故此工藝無法工業實施。楊保祥等對鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣(新流程鈦渣)用15%至20%稀硫酸進行浸出研究(“稀硫酸浸出富集深原鈦渣”，楊保祥等，鋼鐵釩鈦，Vol. 17,No. I,pp. 33 36，1996年3月)，效果不明顯。具體表現為=(I)TiO2品位提高幅度有限，從原料55. 8%TiO2處理后提高到65. 87% TiO20 Al、Mg等雜質的浸出率不到10%，根本不能滿足做硫酸法鈦白粉原料的要求；(2)TiO2損失很高，根據原料TiO2品位不同，TiO2損失率波動在5. 21%至19. 67% ；(3)浸出液處理難度大，廢渣量也大。此工藝不經濟也不可行。、
前述楊紹利等用轉底爐直接還原熔分鈦渣進行硫酸酸解實驗，由于熔分鈦渣中雜質含量較高，特別是其中的Si和Al含量高，容易造成酸解后的鈦液呈“果凍”現象。試驗結果表明，淺還原熔分鈦渣的酸解率不高，最高只有88. 83%。深還原熔分鈦渣的酸解率與酸溶性高鈦渣相當，當酸渣比為I. 5、I. 6、I. 8時，其酸解率分別為90. 58%,91. 28%,92. 49 %。深還原熔分鈦渣酸解混合鈦液的TiO2濃度比酸溶性高鈦渣酸解鈦液低，但接近鈦精礦酸解鈦液濃度，其TFe含量與酸溶性高鈦渣酸解鈦液接近。該文表明，酸解鈦液中TiO2含量低， 而Al、Mg雜質含量仍然很高，需要后續除鋁及鈦液提純。中國專利申請CN101857269A公開了ー種鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣(新流程鈦渣)與鈦精礦混合進行硫酸酸解制備鈦白粉的方法，該發明只是將新流程鈦渣機械的摻入原有生產鈦白粉的原料鈦精礦中，從而稀釋了原料中的染色元素，并沒有實質地從新流程鈦渣除去雜質，而且其滲入量也只有鈦精礦的10%至25%，無法充分利用新流程鈦渣的鈦資源。中國專利申請CNlO 189879IA公開了ー種利用鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣(新流程鈦渣)制備金紅石鈦白粉的方法，該發明采用常規硫酸法エ藝，在硫酸酸解時加入Sb2O3，然后，用FeS來沉淀鈦液中Cr、V金屬離子。再用硫酸銨作為除鋁劑來處理鈦液，生成銨明礬廢料。該エ藝除常規硫酸法鈦白粉エ藝所產生的廢料外，又多產ニ種更難處理的廢料銨明礬及含有Cr、V、FeS的渣。第二類、鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣鹽酸浸取制富鈦料前述中國專利申請CN1478908公開了“一種分離鐵和鈦制備高鈦渣的方法和裝置”，當用攀枝花鈦精礦與碳混合造球轉底爐直接還原吋，因還原在低于鐵的熔點溫度下進行，此溫度下鈦、鈣、鎂、硅不會生成復雜的化合物，有利干與后續鹽酸法結合，除去高鈦渣中含量較高的鈣鎂雜質。但該專利沒有介紹用鹽酸處理直接還原鈦渣制備富鈦料的具體方案，且制備的是用于氯化法和海綿鈦生產的金紅石富鈦料，而非用于硫酸法的酸溶性富鈦料。200510032102. 2號中國專利涉及ー種“巖礦型鈦鐵礦精礦制取人造金紅石的方法”，該方法將巖礦型鈦鐵精礦預熱球団回轉窯直接還原，還原后金屬化球団經銹蝕分離，銹蝕后的含鈦物料用稀鹽酸浸取除雜制取人造金紅石。該方法涉及用鹽酸處理除雜エ藝，但其制備的是用于氯化法和海綿鈦生產的人造金紅石，也非用于硫酸法的富鈦料。在第二類鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣(新流程鈦渣)鹽酸浸取制富鈦料中選用高TiO2品位的鈦精礦作為鈦鐵原料，所得鈦渣含TiO2品位高，雜質低。該鈦渣直接用于硫酸法鈦白粉或用稀鹽酸浸取除雜制取人造金紅石做氯化法鈦白粉的原料。但并沒有報道用稀鹽酸浸取新流程鈦渣經除雜后所得富鈦渣作為硫酸法鈦白粉的原料。在實際稀鹽酸浸取新流程鈦渣中，鹽酸對該鈦渣中鈦的溶解生成TiOCl2是無法避免的，TiOCl2水解生成TiO(OH)2造成二次細化，此部分TiO2無法制備適合氯化法鈦白粉エ藝要求的人造金紅石。第三類、鹽酸處理高鈦型高爐渣制備富鈦料龔銀春等將攀枝花高鈦型高爐渣采用低溫化學分離提取法，將含鈦高爐渣中的其它主要雜質組分除去，使鈦富集成可用于エ業生產的富鈦料。エ藝分ニ個步驟第一步是將5mol/L至6mol/L鹽酸溶液按酸渣比為0. 9至1.0的比例，在100°C下與空冷含鈦高爐渣反應4小時，將主要的酸溶性組份鎂、鋁、鈣等分離；第二歩用NaOH與前面得到的主成份為鈦和硅的過濾渣在堿渣比為O. 5、100°C下反應2小時，將硅與鈦組分分離，即得到含TiO2達73%左右的富鈦料(龔銀春等，《由含鈦高爐渣低溫酸堿法制取富鈦料》，鈦白，Vol. 29，No. 10，ppl3至20)。從成本方面考慮，該工藝先酸浸后堿浸，酸、堿與水用量會增加。問題是該工藝將本來穩定可合格堆放的SiO2變成了工業廢物硅酸鈉(水玻璃)混合物，而且其量很大，每生產I噸鈦白約要產生I至2噸硅酸鈉混合物。這在工業上也是無法處理的環境問題。由于該文采用較低的鹽酸浸出溫度，使Ca的浸出率只有20%。馬光強等(“含鈦高爐渣制備鈦渣的工藝研究”，馬光強等，稀有金屬，Vol. 34，No. 3, pp467-470)在85°C至90°C下，用5mol/L鹽酸浸取含20%至23% TiO2的高鈦型高爐渣，獲得Ti0248%的富鈦渣。該文采用控制反應溫度與鹽酸酸度的方法來限制鹽酸與CaTiO3的反應，只有極少量的CaTiO3被鹽酸浸出。第四類、鹽酸處理鈦鐵礦制備富鈦料進一步硫酸酸解制鈦白粉。本發明人已獲授權的201010270577. 6號中國專利(公開號CN101935063A)，提出了一種“高鈦鹽酸浸出渣及其用途”，將鹽酸浸出法的中間產物，即鈦鐵礦經鹽酸浸取制得的高鈦鹽酸浸出渣作為原料經硫酸法工藝制備鈦白粉。本發明人提交的200910311886. O號中國專利申請(公開號CN102102149A)“用于浸取鈦鐵礦的浸取液、鹽酸浸出法及浸出渣的應用”，提出了一種含可溶性氯化鹽的鈦鐵礦鹽酸浸取液，用于鈦鐵礦的鹽酸浸取可顯著提高其浸出效率。上述二項專利的處理對象是鈦鐵物料，鈦鐵物料包括巖型鈦鐵礦、風化沙型鈦鐵礦、改性鈦鐵礦及電爐高鈦渣。它們的主要化學成份是鈦與鐵。而在化學成份上，鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣完全不同于以上二項專利定義的鈦鐵物料。上述已有技術所涉及的處理物料有鈦鐵礦(鈦精礦)、高鈦型高爐渣、酸溶性高鈦渣、新流程鈦渣以及高鈦鹽酸浸出渣，其化學組份和制備工藝有所區別一 )化學組成表3五種處理物料的化學組成對比表
權利要求
1.一種采用鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣制備鈦白粉的方法，所述方法包括以下步驟 1)混合鈦鐵氧化物直接還原獲得的鈦渣和鹽酸浸取液后進行浸出，然后將得到的浸出漿料進行固液分離以得到浸出母液和固相浸渣，所述固相浸渣經洗滌、干燥制成富鈦鹽酸浸出渣；浸出母液經分流焚燒和鹽酸吸附循環回用； 2)將經步驟I)得到的富鈦鹽酸浸出渣與硫酸混合后進行加熱酸解并保溫熟化，冷卻后用稀硫酸和/或水溶解熟化后的固相物，加入絮凝劑沉降后過濾得到低雜質鈦液； 3)向經步驟2)得到的低雜質鈦液中加入偏鈦酸晶種，水解以沉淀偏鈦酸，分離沉淀的偏鈦酸，并用蒸餾水或去鹽水洗滌，洗滌后加入還原劑，加熱使之進行漂白，然后再用蒸餾水或去鹽水進行漂洗，過濾以得到低雜質偏鈦酸； 4)將經步驟3)得到的低雜質偏鈦酸進行鹽處理、煅燒、粉碎、以及后處理制得鈦白粉。
2.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中的鈦鐵氧化物直接還原得到的鈦渣為采用還原劑在還原爐中直接還原鈦鐵氧化物而得到的鈦渣，其中所述鈦鐵氧化物可以是釩鈦磁鐵礦、鈦鐵礦或二者的混合物；所述還原劑選自煤、焦、煤氣、高爐氣、焦爐氣及天然氣中的一種或多種；所述還原爐是轉底爐、隧道爐、管式爐、回轉窯、豎爐、車底爐、或微波礦爐； 優選地，所述步驟I)中的鈦鐵氧化物直接還原得到的鈦渣為采用還原劑在還原爐中直接還原鈦鐵氧化物后所得還原產物經高溫熔分而得到的熔分鈦渣； 優選地，所述步驟I)中的鈦鐵氧化物直接還原得到的鈦渣為采用還原劑在還原爐中直接還原鈦鐵氧化物后所得還原產物不經高溫熔分而采用破碎、選礦物理分離方式分離出還原獲得的金屬鐵而得到的鈦渣； 更優選地，所述步驟I)中的鈦鐵氧化物直接還原得到的鈦渣包含以下物相FeAl204、(Fe, Mg)Ti205、Mg2TiO4, Ti2O3及硅酸鹽，且按重量百分比計，包含如下元素成份TFe I 7%, TiO2 43 75%、V2O5 0. 2 0. 7%、Cr2O3 < 0. 4%、Al2O3 3 18%、SiO2 5 17%、CaO I 10%、MgO 2 15%。
3.根據權利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述鹽酸浸取液為含有可溶性氯化鹽的鹽酸復合體系溶液； 優選地，所述可溶性氯化鹽選自氯化鋁、氯化鎂、氯化鈣、氯化鐵、氯化鉻、和氯酸氧釩中的一種或多種；優選地，所述鹽酸浸取液中的Al3+、Mg2+和Ca2+的總濃度為20g/L 80g/L，鹽酸的濃度為13% 25%;更優選地，所述鹽酸浸取液包含經再生循環回用的浸出母液。
4.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟I)包括 1-1)以Ig : I. 5ml 4ml的質量體積比混合鈦鐵氧化物直接還原得到的鈦洛與鹽酸浸取液后，在小于108°C的溫度下預浸出0. 5 2小時，然后升溫至100°C 150°C浸出I 4小時； 1-2)將浸出漿料冷卻至60°C 80°C，然后將所述浸出漿料進行過濾分離以得到浸出母液和固相浸渣；以及 1-3)將所述浸出母液依據其Al3+、Mg2+和Ca2+的總濃度進行分流處理，其中將Al3+、Mg2+和Ca2+的總濃度為60g/L 100g/L、優選80g/L 90g/L作為分流標準，Al3+、Mg2+和Ca2+的總濃度大于該分流標準的浸出母液進入母液焚燒工序，Al3+、Mg2+和Ca2+的總濃度小于該分流標準的浸出 母液進入鹽酸再生工序以用于吸附母液焚燒的HCl氣體；以及 1-4)將所述固相浸渣用水或pH小于I的酸性水洗滌，然后在低于600°C的溫度下干燥2 8小時，從而得到富鈦鹽酸浸出渣。
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟1-1)中，所述預浸出在常壓下進行，所述浸出在加壓或常壓下進行； 優選地，在浸出過程中，向浸出體系中加入氧化劑或含氧化劑的物料，所述氧化劑選自Fe3+、O2或鈦鐵礦中的一種或多種。
6.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟1-4)中，將所述固相浸渣用稀鹽酸洗滌；洗滌固相浸渣后的稀鹽酸進入鹽酸再生工序； 優選地，所述步驟1-4)中的干燥溫度低于600°C，更優選為150°C 250°C。
7.根據權利要求I和4所述的方法，其特征在于，所述步驟I)中的富鈦鹽酸浸出渣是多孔疏松狀物質，比重在I. 2 2. 0之間，其重量的80%以上為非水解浸出殘渣，該殘渣粒徑一般在20 ii m 200 ii m之間；其重量的20%以下為水解沉淀物，由直徑(D)O. I ·0. m,長度(L)2 m的針狀白色偏鈦酸沉淀結晶團聚組成,粒徑一般在2 y m至6 y m之間；并且TiO2成份主要以非晶體狀態存在，其成分包括含量按重量百分比計的TFe< 2%、非晶型 TiO2 58% 92%、V205 < 0. 3%,Cr2O3 < 0. IAl2O3 < 7%,SiO2 < 28%,CaO < 2%,MgO < 4% ； 優選地，所述步驟I)中的富鈦鹽酸浸出渣其針狀白色偏鈦酸沉淀結晶的長(L)徑(D)比大于鈦鐵礦鹽酸浸出渣(稱為高鈦鹽酸浸出渣)的針狀白色偏鈦酸沉淀結晶的長徑比。
8.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟2)包括下述步驟 2-1)按重量計以I.4 1.9 I的酸渣比混合富鈦鹽酸浸出渣與硫酸，然后加熱至180°C 240°C后攪拌5 15分鐘進行酸解，之后在相同溫度下熟化I 4小時，其中所述硫酸濃度為80% 98% ； 2-2)將反應體系冷卻到低于80°C，加入低于60°C的水溶解熟化后的固相物，在40°C 70°C下溶解I 2小時，同時將溶液中TiO2的量控制在200g/L 260g/L ;或者冷卻到低于80 V，先加入低于60 V的20 %稀硫酸，再加入水，在40°C 70°C下溶解I 2小時，同時將溶液中TiO2的量控制在200g/L 260g/L ;以及 2-3)以10 30L Im3的體積比向步驟2-2)獲得的溶液中加入濃度為0.05% ·0. 15%的聚丙烯酰胺溶液，混合攪拌10 20分鐘，靜置沉降2 10小時，然后過濾，濾餅用少量熱水洗滌，經沉降過濾后得到的上清液及沉降物的洗滌濾液即為低雜質鈦液。
9.根據權利要求8所述的方法，其特征在于，所述步驟2-1)中，優選硫酸濃度為85% 90% ； 優選地，所述酸渣比為I. 6比I。
10.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中富鈦鹽酸浸出渣還可與鈦精礦、改性鈦精礦或酸溶性高鈦渣的一者或二者混配后酸解。
11.根據權利要求I和8所述的方法，其特征在于，所述步驟2)中的低雜質鈦液含Fe2+O. 5g/L 6g/L、Ti3+lg/L 3g/L、Al3+2g/L 8g/L、Ti02200g/L 260g/L ； 優選地，低雜質鈦液指標為=TiO2含量210g/L 230g/L ;F值I. 6 2. 2 ；Fe/Ti02·0. 01 0. 10 ；Ti3+ 含量 I. 5g/L 2g/L ;穩定性彡 350ml/ml ;固含量< 30mg/L。
12.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟3)包括 3-1)向低雜質鈦液中加入其以低雜質鈦液中的TiO2重量計3% 6%的偏鈦酸外加晶種或自生晶種，在90°C至低雜質鈦液的第一沸點和第二沸點分段水解2 8小時，得到含偏鈦酸的漿料； 3-2)將漿料降溫到50°C 70°C，過濾得到沉淀的偏鈦酸，然后用50°C 70°C蒸餾水或除鹽水洗滌偏鈦酸；以及 3-3)向洗滌后的偏鈦酸中加入濃硫酸和Ti3+溶液，使pH< l，Ti3+在lg/L 3g/L，然 后在50°C 70°C保溫漂白I 3小時，再用蒸餾水或去鹽水漂洗，過濾得低雜質偏鈦酸。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，步驟3-1)中，在加入外加晶種水解的情況下，晶種鈦液F值控制在I. 5 I. 7 ;水解結束時漿料中二氧化鈦的濃度控制在140g/I 180g/l ； 在加入自生晶種水解的情況下，自生晶種水解鈦液與低雜質鈦液的體積比為0. 15 0. 30，水解結束時漿料中二氧化鈦的濃度控制在140g/l 180g/l。
14.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，在所述步驟3-2)中，洗滌后偏鈦酸中的鐵含量低于500ppm ； 在所述步驟3-3)中，漂洗后偏鈦酸中的鐵含量低于30ppm ； 在所述步驟3-3)的保溫漂白過程中，還包括加入3% 6%的金紅石晶種，以最終獲得金紅石型鈦白粉。
15.根據權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟4)包括 4-1)向低雜質偏鈦酸中加入粒度和晶型控制劑，所述粒度和晶型控制劑選自鉀鹽、磷酸、氧化鋅、硫酸鋁、三氧化二銻中的一種或多種； 4-2)煅燒偏鈦酸與粒度和晶型控制劑的混合物； 優選地，所述煅燒偏鈦酸與粒度和晶型控制劑的混合物包括以下步驟150°C 300°C下脫水I 3小時，在550°C 750°C下脫硫I 3小時，在750°C 1050°C下使晶型轉化和粒子成長I 5小時，然后經冷卻后得到鈦白粉初品；以及 4-3)將鈦白粉初品粉碎到負325目，粉碎后經過打漿、砂磨、無機包膜、洗滌、氣流干燥、有機包膜、氣流粉碎處理，制得鈦白粉成品。
16.根據權利要求15所述的方法，其特征在于，所述4-1)中粒度和晶型控制劑的加入量為鉀鹽以K2O計為0.2% 0.6% ;磷酸以P2O5計為0 0.3% ;氧化鋅為0.05%至0.3% ;硫酸鋁以Al2O3計為0. 1%至0. 6% ;三氧化二銻為0. 03%至0. 1%。
全文摘要
本發明提供了一種采用直接還原新流程鈦渣制備鈦白粉的方法，為硫酸法鈦白粉生產提供了一種新的原料，同時也為解決釩鈦磁鐵礦直接還原產物的下游利用打通了工藝流程。本發明采用直接還原新流程鈦渣鹽酸預處理新工藝，有效地去除了新流程鈦渣中的鋁、鈣、鎂、鐵、鉻、釩等染色元素，再將預處理后的富鈦鹽酸浸出渣直接用于硫酸法鈦白粉生產，無需傳統的冷凍除鐵和濃縮除雜工藝，也不需要特殊的除鋁和鉻、釩工藝，不產生硫酸亞鐵，更不產生難以處理的銨明礬廢料及鉻、釩、和硫鐵渣。并且，本發明的方法中，所用的鹽酸和硫酸形成完全閉路循環回用，不產生稀廢酸液。
文檔編號C01G23/08GK102627321SQ201210097958
公開日2012年8月8日 申請日期2012年4月1日 優先權日2012年4月1日
發明者陳樹忠 申請人:沙立林, 陳樹忠