專利名稱：一種利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法
技術領域：
本發明涉及一種鈦白粉的制備方法，具體地說，涉及一種利用新流程鈦渣制備金 紅石鈦白粉的方法，屬于鈦白粉生產技術領域。
背景技術：
鈦白粉學名二氧化鈦(TiO2),是一種重要的白色顏料和瓷器釉藥，廣泛應用于冶 金、涂料、塑料、造紙、油墨、合成纖維、橡膠、電焊條、電容器、電瓷、化妝品、修正液等方面。 鈦白粉的商品有金紅石型(Rutile R型)和銳鈦型(Anatase A型)兩種，金紅石型晶體結 構致密，相對密度較大，比較穩定，光學活性小，因而耐候性好，同時有較高的遮蓋力，消色 力；銳鈦型相對密度較小，耐光性較差。鈦白粉的生產方法主要有硫酸法和氯化法兩種。其中硫酸法可用于生產銳鈦型和 金紅石型鈦白粉。由于原料來源及技術等原因，我國鈦白粉企業絕大部分采用硫酸法工藝。硫酸法鈦白粉生產的工藝主要流程包括，將鈦精礦或酸溶性鈦渣和濃硫酸進行酸 解反應生成硫酸鈦和硫酸氧鈦，酸解液經沉降分離固態雜質、冷凍結晶除去亞鐵得到清鈦 液，清鈦液濃縮后再經水解生成水合二氧化鈦(偏鈦酸)，偏鈦酸經漂洗、鹽處理后通過煅 燒、中間粉碎和后處理等工藝，得到鈦白粉產品。硫酸法的主要原料是鈦精礦和酸溶性鈦 渣。鈦精礦多由自然界的各種鈦鐵礦經過多重浮選得來，其TiO2含量一般為47% -55%, 品位較低。酸溶性鈦渣是鈦鐵礦經電爐冶煉(還原焙燒)除去大部分鐵而成的一種可用硫 酸分解的富鈦料，其TiO2含量為75% _85%，品位高，雜質含量少，是當前國際鈦原料的發 展趨勢。除了鈦鐵礦之外，我國富含釩鈦磁鐵礦資源，僅攀西地區已查明的釩鈦磁鐵礦礦 石儲量已達101億噸。對于釩鈦磁鐵礦的綜合利用，傳統的方法主要采用“高爐-轉爐” 流程進行冶煉，使復合礦中的鐵和釩得到了較好的利用，然而其中50%以上的鈦資源則 直接進入了高爐渣，難以被利用。為了更好地綜合回收利用復合礦中的鐵釩鈦，中國專利 CN101619371公開了一種從釩鈦磁鐵礦中回收釩鈦鐵的方法，將釩鈦磁鐵礦礦粉與煤粉、粘 接劑一起造塊，在轉底爐中于1300-1400°C的溫度下還原得到金屬化產品，然后熱裝進入電 爐熔化分離，得到含釩鐵水和鈦渣。該流程采用轉底爐煤基直接還原_電爐熔分工藝，與傳 統的高爐-轉爐工藝不同，此工藝流程得到的熔分渣主要是鈦渣，稱為新流程鈦渣。新流程 鈦渣中TiO2含量為50%以上，氧化鐵含量為2-6%，五氧化二釩含量為0. 2-0. 8%。新流程 鈦渣與鈦精礦、酸溶性鈦渣的主要成分比較見表1 表1新流程鈦渣、鈦精礦和酸溶性鈦渣主要成分比較 由表1可以看出，新流程鈦渣中鈦的品位較鈦精礦稍高，但遠遠低于酸溶性鈦 渣；鐵的含量大大低于鈦精礦，接近于酸溶性鈦渣，雜質元素釩、鉻、鋁、鎂的含量是鈦精 礦和酸溶性鈦渣的幾倍甚至十幾倍以上，雜質元素鉻、釩是影響鈦白粉質量的主要有害 元素，而鋁、鎂的含量過高，當清鈦液溫度降低時，鋁鎂與水結合成晶體(Mg SO4 · 7H20, Al2(SO4)3 · ISH2O)，導致濃鈦液凝聚成膠凍狀，使生產難以連續進行，鐵的含量低，鐵的含量 比較少，鐵反應放出的熱量就少，因此在酸解反應初始還需要提供部分熱量才能使反應能 維持下去。由此可見，新流程鈦渣并不是一種生產鈦白粉的理想原料。由于新流程鈦渣是經過高溫熔化分離得到的熔分渣，經過X射線衍射分析，發現 這種鈦渣的晶型是一種鈦鎂鋁混合晶型的化學物，結構復雜，故要利用此鈦渣首先想從源 頭上除去其中的雜質再使用，可經過使用稀硫酸、稀鹽酸等在70-80°C反復泡浸也難以把雜 質元素釩、鉻、鋁、鎂的含量減少，說明此鈦渣比一般的酸溶性鈦渣難以酸解。而直接以新流 程鈦渣為原料制備鈦白粉，采用通常的鈦白粉工藝進行生產，則由于晶型結構特殊難以酸 解完成，酸解率低，而酸解所得的鈦液則由于其中的雜質含量高，經常產生膠凍而使生產過 程難以連續進行，并且生產的鈦白粉質量受到限制，僅能作為低品質鈦白粉，如1989年北 京有色研究總院在實驗室制得了涂料銳鈦型鈦白粉，而工業上僅能得到作為電焊條的非顏 料鈦白粉。至今沒有發現采用新流程鈦渣制備出質量較高的金紅石型鈦白粉的報道。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中所存在的新流程鈦渣難以應用于工業生產高 質量的金紅石鈦白粉的不足，提供一種利用新流程鈦渣為原料生產金紅石鈦白粉的方法。 利用本發明的方法，可以生產出顏料性能合格的金紅石鈦白粉。本發明實現上述目的的技術方案如下一種利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，包括如下步驟(1)、新流程鈦渣的酸解將新流程鈦渣粉碎，按酸礦質量比為1. 65-1. 8加入濃硫酸，攪拌，并按照l_20kg/ 噸新流程鈦渣的比例加入三氧化銻(Sb2O3),混合均勻，加入水調節反應酸濃度為93-96%， 在攪拌下升溫至130-150°C后停止加熱，使反應自發進行，生成固態混合物，將固態混合物 置于160-2201下熟化3-511，按水礦質量比為2.5-3 1加水浸取固態混合物，浸取溫度為 60-75°C，浸取時間為l-3h ；(2)、沉降除雜向步驟(1)所得酸解液中按10_40kg/噸新流程鈦渣的比例加入FeS，FeS和酸解 時加入的三氧化銻形成沉降劑，沉降出酸解液中大部分的金屬鉻、釩；再加入絮凝劑，使小 顆粒的固態雜質沉降，經固液分離后得到清鈦液，向清鈦液中加入除鋁劑，于10-20°C的溫 度下冷凍結晶l_2h，所加除鋁劑的摩爾量為溶液中硫酸鋁摩爾數的1. 0-1. 5倍；冷凍結晶后過濾分離得到晶體和鈦液濃度為110_140g/L的鈦液，向所述鈦液中 加入氧化劑，使鈦液中的三價鈦的濃度由5-20g/L降至l-2g/L ；氧化后所得液體經濃縮得到濃度為200-235g/L的濃鈦液；(3)、水解向步驟(2)所得濃鈦液中加入自生晶種或外加晶種進行水解，所加外加晶種的 質量為鈦液中TiO2質量的1-3% ；鈦液初始反應濃度為180-195g/L，加入晶種的溫度為 90-95 0C ；(4)、過濾、洗滌將步驟(3)所得的水解料漿過濾，得到的濾餅經漂白、鹽處理、煅燒、后處理后得 到金紅石鈦白粉。上述利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法中，步驟(1)中的酸礦質量比優選 1. 67-1. 75，反應酸濃度優選95% -96%，熟化時間優選3_4h。上述利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法中，所述新流程鈦渣優選粉碎至大 于45微米(325目篩)的顆粒的比例小于15%。上述利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法中，步驟(2)中所述絮凝劑為鈦白 粉廠家通用的甲醛二甲銨改性聚丙酰胺。步驟(2)所述甲醛二甲銨改性聚丙酰胺的用量為15_30ppm。步驟(2)中所述除鋁劑為硫酸銨或硫酸鉀，冷凍結晶后過濾分離得到的晶體為硫 酸鋁或硫酸鋁鉀晶體。該晶體作為本方法的副產品。步驟(2)中所述氧化劑為亞硝酸鈉或硝酸鈉等氧化劑。上述利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法中，步驟(3)中所加晶種的質量為 鈦液中TiO2質量的1. 5-2. 5%o步驟(3)中所加晶種優先采用外加晶種為四氯化鈦晶種。由于新流程鈦渣是經過高溫熔化分離得到的熔分渣，其中含有較高的鉻、釩、鋁、 鎂、硅、鈣等雜質而使酸解反應條件苛刻，產生的鈦液容易結晶產生膠體使生產難以連續進 行，生產的鈦白粉顏料性能較差。本發明人經反復試驗，優化酸解的反應條件，對于酸溶性 差的新流程鈦渣，不斷摸索酸解反應的條件，不但要使反應發生、持續進行并完全反應，得 到較高的鈦的酸解率，并且盡量把雜質選擇性酸解，盡量使無效的硅、鈣等基本不反應，鉻、 釩、鋁等盡量少反應，必須選擇合適的酸礦比，適宜的反應酸濃度。酸解主反應后，為了加強 沉降效果，發明人加入了 Sb2O3和FeS，使酸解、沉降一體化，Sb2O3和FeS生成的SbS對鉻、 釩等重金屬元素的沉降有比較好的效果，而絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺對小分子的懸 浮物作用明顯，把這兩種沉降方法結合使用，既可以把懸浮物盡量沉降，又可以盡可能將對 顏料影響厲害的重金屬元素沉降。由于沉降結束過濾分離得到的清鈦液中仍含有較高的鋁、鎂，當溫度降低時，鋁 鎂會與水結合成晶體(Mg SO4 · 7H20, Al2(SO4)3 · ISH2O)，導致濃鈦液凝聚成膏狀，使生產難 以連續進行。發明人經研究發現，當加入除鋁劑除去鋁后，單獨存在的鎂難以與水結合成晶 體而妨礙生產，因此發明人在清鈦液中加入除鋁劑除去鋁而保留了對產品有利的鎂。經過 反復試驗，發明人發現鈦液中的硫酸鋁可以和硫酸銨或者硫酸鉀反應生產硫酸鋁銨或者硫 酸鋁鉀，而同時由于鈦液中存在著鉻元素，很容易生成硫酸鉻銨，這樣會導致得到的副產物 硫酸鋁銨或者硫酸鋁鉀的晶體中含有鉻鹽這種有毒的元素而影響了應用性能。經過反復做 對比試驗，發明人發現硫酸鋁銨或者硫酸鋁鉀晶體的溶解度隨著溫度的降低而降低得比較厲害，而硫酸鉻銨則變化不大，所以發明人通過反復的實驗選擇了合適的溫度、濃度條件， 得到了硫酸銨或者硫酸鉀作為除鋁劑，通過冷凍結晶除大部分鋁的方法。本發明可以采用自生晶種或者外加晶種水解都可以，優先選擇外加晶種水解方 法，而且晶種選擇四氯化鈦外加晶種(四氯化鈦晶種的制備及外加晶種水解方法見，唐振 寧，鈦白粉生產與環境治理，P119-126頁)，因為該晶種制備不需要含雜質比較多的鈦液， 而是采用四氯化鈦水溶液制備，可以獲得純凈的晶種，通過合適的水解條件的選擇，特別是 水解時PH條件、水解物濃度的選擇，可以盡量抑制鉻、釩的水解，使水解時得到的偏鈦酸含 雜質少，得到的水解料漿更容易把雜質洗滌干凈，所得的產品顏料性能比較好。相對于外加 晶種，自生晶種的晶種是鈦液水解之初生成，由于本身鈦液含雜質多，生產的晶種含雜質， 得到的水解料漿含雜質多，難以洗滌干凈。所以本發明優先采用四氯化鈦外加晶種法。與現有技術相比，本發明的有益效果(1)把雜質多、酸解難，不適合生產鈦白的新流程鈦渣經除雜回收后應用在鈦白 粉的生產上，制備出了達到應用要求的金紅石鈦白粉；(2)開發了鈦白粉生產的一種新原料，對一些鈦品位不高的鈦渣，難以用通常方法 應用的原料提供了應用思路；(3)做到了綜合利用，盡可能回收了各種有價值元素，提高資源的利用率，從而降 低了生產成本。
圖1為本發明的工藝流程示意圖。
具體實施例方式下面結合試驗例及具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述。但不應將此理解 為本發明上述主題的范圍僅限于以下的實施例，凡基于本發明內容所實現的技術均屬于本 發明的范圍。本發明列舉的對比例和實施例中所述鈦精礦和新流程鈦渣的主要成分見表2。表2對比例、實施例原料主要成分
項目Τ 02TFeCaOMgOA1203Si02Cr2O3V2O5對比例147. 5628. 741. 152. 781. 893. 960. 01 20. 058對比例253. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實施例147. 084. 8113. 8012. 9415. 5812. 180. 120. 36實施例253. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 280. 56實施例356. 352. 953. 219. 479. 788. 560. 400. 87實施例453. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實施例553. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實施例653. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56 對比例1 按酸礦質量比1. 65將1683克98%的濃硫酸放入5000mL的燒杯，邊攪拌邊加入 IOOOg粉碎至粒度大于45微米顆粒比例小于15%的鈦精礦(鈦精礦的主要成分見表2)， 混合均勻后，加入281g水調節反應酸濃度為84% ；然后邊攪拌邊加熱升溫，當溫度升至 150°C時，停止加熱，反應將自發地進行，最后生成固相混合物，將其置于180°C的條件下熟 化1. 5小時，加水2500mL浸取，維持浸取的溫度70 °C，浸取時間為4小時，浸取2. 5h后加入
630g鐵粉進行還原。浸取完成后加入15ppm絮凝劑二甲銨改性聚丙酰胺(η甲醛η 二甲胺聚丙烯 酰胺=0.9 1 1，羥甲基化反應時間為3h，反應溫度為30°C)進行沉降，過濾分離得到 清鈦液，再將清鈦液冷凍至16°C，結晶1小時，除去亞鐵后，濃縮制得濃度為230g/L的濃鈦 液2升。向所得鈦液中加入外加晶種四氯化鈦進行水解，所加四氯化鈦晶種的質量為濃鈦 液中二氧化鈦質量的2%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應濃度為190g/L，用60_70°C的 熱水對水解得到的偏鈦酸進行洗滌，洗滌后的濾餅在65°C下，加入70g/L的濃硫酸和1. 5g/ L三價鈦進行漂白，然后采用60°C的熱水把雜質洗滌掉，再分別加入P205/Ti02比例為0. 2的 磷酸，K20/Ti02比例為0. 28的氫氧化鉀，Al203/Ti02比例為0. 26的硫酸鋁進行鹽處理，鹽處 理后送去在馬弗爐下在980°C煅燒2h，再經研磨后進行表面處理，制備出質量優良的顏料 級金紅石型鈦白粉成品440g，顏料性能見附表3。對比例2將新流程鈦渣粉碎至粒度大于45微米顆粒比例小于15%，取新流程鈦渣粉 IOOOg (成分見表2)，按酸礦比1. 75將1785克98%的濃硫酸放入5000mL的燒杯，然后邊 攪拌邊加入鈦渣粉，混合均勻后，加入77g水調節反應酸濃度為96% ；然后邊攪拌邊加熱 升溫，當溫度升致150°C時，停止加熱，反應將自發地進行，最后生成固相混合物，將其置于 200°C的條件下熟化3小時，加水2500mL浸取，維持浸取的溫度70°C，浸取時間為2小時。浸取完成加入絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺(同對比例1)進行沉降，過濾分離 得到清鈦液，加入190g硫酸鉀后將鈦液冷卻到15°C冷凍結晶1小時，過濾分離得到約500g 合格的副產品硫酸鋁鉀和鈦液；向所得鈦液中加入150g亞硝酸鈉將鈦液中的三價鈦氧化 到2g/L，濃縮鈦液制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。采用四氯化鈦外加晶種工藝對所得鈦液進行水解，洗滌后的濾餅進行漂白、洗滌 和鹽處理，煅燒，再經后處理(此段工藝流程同對比例1)，制備出質量達到應用要求的金紅 石鈦白粉成品490g，新流程鈦渣中二氧化鈦的收率為87% (顏料性能見附表3)。實施例1取粉碎至粒度大于45微米顆粒比例小于15%的新流程鈦渣IOOOg (成分見表2)， 按酸礦質量比1. 65將1683克98%的濃硫酸放入5000mL的燒杯，然后邊攪拌邊加入鈦渣 粉，接著加入1克Sb20混合均勻后，加入35g水調節反應酸濃度為96 % ；然后邊攪拌邊加熱 升溫，當溫度升致150°C時，停止加熱，反應將自發地進行，最后生成固混合相物，將其置于 2000C的條件下熟化4小時，加水2500mL浸取，維持浸取的溫度70°C，浸取時間為2小時。浸取完成后先加入2克FeS，再加入15ppm絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺(同對 比例1)進行沉降，過濾分離得到清鈦液，加入150g硫酸銨后將溶液冷卻到12°C結晶1小 時，過濾分離得到約450g硫酸鋁銨和鈦液，回收所得硫酸鋁銨；向所得鈦液中加入150g亞 硝酸鈉把三價鈦氧化到2g/L，濃縮制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。向所得濃鈦液中加入外加晶種四氯化鈦進行水解，所加四氯化鈦的質量為濃鈦液 中二氧化鈦質量的2%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應濃度為190 g/L，用60_70°C的 熱水對水解得到的偏鈦酸進行洗滌，洗滌后的濾餅進行漂白、洗滌和鹽處理，煅燒，再經后 處理(此段工藝流程同對比例1)，得到金紅石鈦白粉成品430g，新流程鈦渣中二氧化鈦的收率為86%，顏料性能見附表3。由附表發現，對實施例1，在鉻、釩、鋁不是很高時，對產品的的顏料性能影響不大， 所得的顏料性能接近對比例1。實施例2取新流程鈦渣粉IOOOg (成分見表2)，其它同實施例1，制備出質量達到應用要求 的各種性能的金紅石鈦白粉成品490g，新流程鈦渣中二氧化鈦的收率為86%，顏料性能見 附表3。由表3可見，對本實施例，鉻、釩、鋁含量比實施例1高，對產品的顏料性能影響比 較大，所得的顏料性能比實施例1稍差。實施例3取新流程鈦渣粉IOOOg (成分見表2)，其它同實施例1，制備出質量達到應用要求 的各種性能的金紅石鈦白粉成品510g，新流程鈦渣中二氧化鈦的收率為86%，顏料性能見 附表3。由表3發現，對本實施例，鉻、釩、鋁含量比實施例2高，對產品的顏料性能影響更 大，所得的顏料性能比實施例2更差，固要求新流程鈦渣的鉻、釩、鋁雜質的含量盡可能低。實施例4取粉碎到粒度大于45微米(325目篩)的比例小于15%的新流程鈦渣IOOOg (成 分見表2)，按酸礦比1. 75將1785克98%的濃硫酸放入5000mL的燒杯，然后邊攪拌邊加入 鈦渣粉，接著加入1克Sb20混合均勻后，接著加入38g水調節反應酸濃度為96 % ；然后邊攪 拌邊加熱，當溫度升致150°C時，停止加熱，反應將自發地進行，最后生成固相混合物，將其 置于210°C的條件下熟化4小時，加水2500mL浸取，維持浸取的溫度75°C，浸取時間為1. 5 小時。浸取完成后先加入2克FeS，再加入15ppm絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺(同對 比例1)進行沉降，過濾分離得到清鈦液，加入150g硫酸銨后將溶液冷卻到12°C冷凍結晶1 小時，過濾分離得到約450g合格的硫酸鋁銨副產品和鈦液；向所得鈦液中加入150g亞硝酸 鈉把三價鈦氧化到2g/L。濃縮制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。向所得濃鈦液中加入外加晶種四氯化鈦進行水解，所加四氯化鈦的質量為濃鈦液 中二氧化鈦質量的2%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應濃度為190g/L，用60_70°C的熱 水對水解得到的偏鈦酸進行洗滌，洗滌后的濾餅進行漂白、洗滌和鹽處理，煅燒，再經后處 理(此段工藝流程同對比例1)，制備出質量達到應用要求的金紅石鈦白粉成品500g，新流 程鈦渣中二氧化鈦的收率為88%，顏料性能見附表3。由附表3發現，和實施例2對比，本實施例原料含量一致，但改變了酸解和熟化條 件，所得的顏料性能比實施例2稍好。實施例5取新流程鈦渣粉IOOOg (成分見表2)，按酸礦比1. 75將1785克98%的濃硫酸放 入5000mL的燒杯，然后邊攪拌邊加入鈦渣粉，接著加入1克Sb2O混合均勻后，加入77g水 調節反應酸濃度為94% ；然后邊攪拌邊加熱升溫，當溫度升致140°C時，停止加熱，反應將自 發地進行，最后生成固相混合物，將其置于180°C的條件下熟化3小時，加水2500mL浸取，維 持浸取的溫度65 °C，浸取時間為3小時。
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浸取完成后先加入2克FeS，再加入20ppm絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺(同 對比例1)進行沉降，過濾分離得到清鈦液，加入150g硫酸銨后將溶液冷卻到12°C冷凍結晶 lh，過濾分離得到約450g合格的硫酸鋁銨副產品和鈦液；向所得鈦液中加入150g亞硝酸鈉 把三價鈦氧化到2g/L。濃縮制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。向所得濃鈦液中加入自身晶種進行水解，所加晶種的質量為濃鈦液中二氧化鈦質 量的2. 5%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應濃度為190g/L，用60_70°C的熱水對水解得 到的偏鈦酸進行洗滌，洗滌后的濾餅進行漂白、洗滌和鹽處理，煅燒，再經后處理(此段工 藝流程同對比例1)，制備出質量達到應用要求的金紅石鈦白粉成品490g，新流程鈦渣中二 氧化鈦的收率為87%，顏料性能見附表3。由附表3發現，和實施例2對比，本實施例原料含量一致，但改變了酸解、熟化條 件，采用了自生晶種水解，所得的顏料性能比實施例2差。實施例6取新流程鈦渣粉IOOOg (成分見表2)，按酸礦比1. 75將1785克98%的濃硫酸放 入5000mL的燒杯，然后邊攪拌邊加入鈦渣粉，接著加入1克Sb20混合均勻后，加入77g水 調節反應酸濃度為94% ；然后邊攪拌邊加熱升溫，當溫度升致150°C時，停止加熱，反應將自 發地進行，最后生成固相混合物，將其置于200°C的條件下熟化3小時，加水2500mL浸取，維 持浸取的溫度70°C，浸取時間為2小時。浸取完成后先加入2克FeS，再加入絮凝劑甲醛二甲銨改性聚丙酰胺20ppm進行沉 降，過濾分離得到清鈦液，加入190g硫酸鉀后將溶液冷卻到15°C冷凍結晶1小時，過濾得到 約500g合格的硫酸鋁鉀副產品和鈦液；向所得鈦液中加入150g亞硝酸鈉把三價鈦氧化到 2g/L。濃縮制得濃度為200g/L的濃鈦液2升。向所得濃鈦液中加入外加晶種四氯化鈦進行水解，所加四氯化鈦的質量為濃鈦液 中二氧化鈦質量的1.5%，水解溫度為90-95°C，鈦液初始反應濃度為190g/L，用60_70°C的 熱水對水解得到的偏鈦酸進行洗滌，洗滌后的濾餅進行漂白、洗滌和鹽處理，煅燒，再經后 處理(此段工藝流程同對比例1)，制備出質量達到應用要求的金紅石鈦白粉成品490g，新 流程鈦渣中二氧化鈦的收率為87%，顏料性能見附表3。由附表3發現，和實施例5對比，本實施例原料含量一致，但改變除鋁劑及除鋁條 件，所得的顏料性能比實施例2相似。表2實施例新流程鈦渣主要成分
項目Τ 02TFeCaOMgOA1203Si02Cr2O3V2O5對比例147. 5628. 741. 152. 781. 893. 960. 0120. 058對比例253. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實施例147. 084. 8113. 8012. 9415. 5812. 180. 120. 36實施例253. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 280. 56實施例356. 352. 953. 219. 479. 788. 560. 400. 87實施例453. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實施例553. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56實施例653. 353. 883. 5010. 428. 4210. 270. 240. 56 表3實施例鈦白粉的顏料性能
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權利要求
一種利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于包括如下步驟(1)、新流程鈦渣的酸解將新流程鈦渣粉碎，按酸礦質量比為1.65 1.8加入濃硫酸，攪拌，并按照1 20kg/噸新流程鈦渣的比例加入三氧化銻(Sb2O3)，混合均勻，加入水調節反應酸濃度為93 96％，在攪拌下升溫至130 150℃后停止加熱，使反應自發進行，生成固態混合物，將固態混合物置于160 220℃下熟化3 5h，按水礦質量比為2.5 3∶1加水浸取固態混合物，浸取溫度為60 75℃，浸取時間為1 3h；(2)、沉降除雜向步驟(1)所得酸解液中按10 40kg/噸新流程鈦渣的比例加入FeS，FeS和酸解時加入的三氧化銻形成沉降劑，沉降出酸解液中大部分的金屬鉻、釩；再加入絮凝劑，使小顆粒的固態雜質沉降，經固液分離后得到清鈦液，向清鈦液中加入除鋁劑，于10 20℃的溫度下冷凍結晶1 2h，所加除鋁劑的摩爾量為溶液中硫酸鋁摩爾數的1.0 1.5倍；冷凍結晶后過濾分離得到晶體和鈦液濃度為110 140g/L的鈦液，向所述鈦液中加入氧化劑，使鈦液中的三價鈦的濃度由5 20g/L降至1 2g/L；氧化后所得液體經濃縮得到濃度為200 235g/L的濃鈦液；(3)、水解向步驟(2)所得濃鈦液中加入自生晶種或外加晶種進行水解，其中外加晶種所加晶種的質量為鈦液中TiO2質量的1 3％；鈦液初始反應濃度為180 195g/L，加入晶種的溫度為90 95℃；(4)、過濾、洗滌將步驟(3)所得的水解料漿過濾，得到的濾餅經漂白、鹽處理、煅燒、后處理后得到金紅石鈦白粉。
2.根據權利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步驟(1)中的酸礦質量比為1.67-1. 75，反應酸濃度為95%-96%，熟化時間為3-4h。
3.根據權利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步驟(2)中所述絮凝劑為甲醛二甲銨改性聚丙酰胺，其用量為15-30ppm。
4.根據權利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步驟(2)中所述除鋁劑為硫酸銨或硫酸鉀，冷凍結晶后過濾分離得到的晶體為硫酸鋁或硫酸鋁鉀晶體。
5.根據權利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步 驟(2)中所述氧化劑為亞硝酸鈉或硝酸鈉。
6.根據權利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步驟(3)中外加晶種所加晶種的質量為鈦液中TiO2質量的1. 5-2. 5%。
7.根據權利要求6所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步 驟(3)中所加晶種為外加晶種四氯化鈦。
8.根據權利要求1所述的利用新流程鈦渣制備金紅石鈦白粉的方法，其特征在于步 驟(1)中所述新流程鈦渣優選粉碎至大于45微米的顆粒的比例小于15%。
全文摘要
本發明公開了一種新流程鈦渣為原料制備鈦白粉的方法，屬于鈦白粉生產技術領域。本發明將新流程鈦渣與濃硫酸在一定條件下進行酸解反應，再經浸取、沉降和過濾得到清鈦液，加入除鋁劑經冷凍結晶回收鋁，在清鈦液中加入氧化劑氧化三價鈦、濃縮后，采用外加晶種工藝水解、過濾水洗，濾餅經漂白、鹽處理、煅燒及后處理等工序后制備達到應用要求的金紅石鈦白粉。使用本發明的最大特征是把雜質多、酸解難的新流程鈦渣為原料用在鈦白粉的生產上，制備出了達到應用要求的金紅石鈦白粉；從而開發了硫酸法鈦白粉生產的一種新原料，并盡可能回收了各種有價值元素，提高資源的利用率，從而降低了生產成本。
文檔編號B09B3/00GK101898791SQ20101020957
公開日2010年12月1日 申請日期2010年6月25日 優先權日2010年6月25日
發明者代堂軍, 常鍵, 張聲貴, 林發蓉, 蔡平雄, 鄧伯松 申請人:四川龍蟒鈦業股份有限公司