一种利用钛铁矿制备高品位富钛料的清洁工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明属于化工及冶金领域，尤其涉及一种利用钛铁矿制备高品位富钛料的清洁工艺方法。
【背景技术】
[0002]世界上约90%以上的钛矿是用于生产钛白，约4%?5%的钛铁矿用于冶炼金属钛，其余钛矿用于制造钛合金、碳化物、陶瓷、玻璃、焊条和化学品等。我国钛资源储存量非常丰富，主要存在形式为钛铁矿，金红石矿甚少。我国的钛矿主要分布在四川、云南、海南、广东、广西等地，经开采后主要产品为钛铁精矿，也有少许的金红石精矿。
[0003]由于钛铁矿精矿中二氧化钛的品位较低，经常需要经过富集处理后获得高品位的富钛料-高钛渣或人造金红石，使得富钛料中二氧化钛的含量达到80%?90%，才能进一步的应用，例如用作氯化法制备钛白粉的生产原料。氯化法钛白生产工艺要求富钛料中二氧化钛的含量在90%以上，杂质(CaO+MgO) ( 1.5%。对钛铁矿以及高钛渣进行处理制备富钛料时，一般选用无烟煤、焦炭等碳质材料作为还原剂，所得富钛料质量很难达到要求，如CN 103898264A发明中所述，采用碳质材料煤作为还原剂，但是还存在一定程度上的环境污染、能耗高、能量有效利用率低的问题。
[0004]为了实现由钛铁矿清洁无污染低能耗地制备出富钛料，CN 103031433A提出了一种钛铁精矿流态化氧化焙烧-流态化还原焙烧系统及焙烧工艺，发现在预氧化后的钛铁矿，再经还原剂还原时，可以降低还原温度，但同时存在工序繁多、能源消耗量大的问题。
【发明内容】
[0005]为了克服现有钛铁矿制备富钛料生产工艺的不足，本发明的目的在于提供一种利用钛铁矿低温还原制备高品位富钛料的清洁工艺方法，它具有还原过程清洁无污染、还原温度低，能耗低，还原过程中铁的金属化率高，分离效果彻底，所得富钛料二氧化钛品位高达90%以上的特点。
[0006]为达到上述的目的，本发明采用如下技术方案:
[0007]一种还原钛铁矿制备高品位富钛料的清洁工艺方法，包括以下步骤:
[0008](I)钛铁矿经还原剂还原后，得到含有金红石型二氧化钛和单质铁的还原料；
[0009](2)将步骤(I)所得还原料，经分离后，得到富钛料和尾渣。
[0010]作为优选技术方案，本发明所述的方法，步骤⑴中所述钛铁矿经球磨、筛分、还原。
[0011]优选地，筛分后的粒度小于74 μ m?
[0012]优选地，所述还原剂为气体还原剂，优选为一氧化碳、氨气、氢气、甲烷、天然气、煤气其中的一种或多种的混合气，进一步优选为一氧化碳、氢气中的一种或其混合气，更优选氢气。
[0013]优选地，所述还原的温度为600 0C -1200。。，例如 630 °C、700 °C、750 °C、800 °C、850°C、900°C、950°C、1000°C、1150°C等，优选为 700°C -1000°C，更优选 750°C -950°C ;所述还原的时间 30min_7h，如 30min、45min、lh、1.5h、3h、5h、6.5h 等，优选 3h_4h。
[0014]本发明还原过程中所选用的还原剂、还原温度以及还原时间，可以实现无污染的过程，具有还原温度低、还原时间短的特点，实现了能耗低、能量利用率高的目的，所得还原料为金红石型二氧化钛和单质铁，还原过程中铁的金属化率高，从而使分离时可以获得更尚的收率和更尚的品位。
[0015]作为优选技术方案，本发明所述的方法，步骤(2)中所述分离的方法为浮选、磁选、酸溶、熔分、锈蚀中的任意一种，优选为磁选、酸溶、熔分、锈蚀中的任意一种。
[0016]优选地，所述酸溶分离法中所用酸为盐酸和/或硫酸，优选为盐酸。
[0017]优选地，所述酸溶分离法中酸质量分数为5% -30%，例如为5%、10%、12%、15%、18%、20%、25%、28%、30%等，优选为 5% -25%，更优选 10% -20%。
[0018]优选地，所述酸溶分离法中还原料与酸的固液质量比为例如1:1、1:2、1:3、1:4、1:6 等，优选为 1:2-1:6，更优选 1:3-1:5。
[0019]优选地，所述酸溶分离法中的酸溶温度为20°C _100°C，例如20°C、25°C、40°C、60°C、80°C、100°C等，优选地为 20°C -80°C，更优选 20°C -60°C ;酸溶时间为 30min_10h，例如，30min、lh、2h、4h、8h、1h 等，优选为 30min_6h，更优选 lh_4h。
[0020]通过酸溶分离法，二氧化钛收率高，同时可以得到高品位的富钛料。
[0021]优选地，所述磁选分离方法中还原料经破碎、球磨处理，优选处理后的还原料粒度小于74 μ m0
[0022]优选地，所述磁选分离为两段磁选，一段磁场强度为0.01T-0.4T，优选为0.1T-0.3T，更优选0.15T-0.2T ; 二段磁场强度为0.3T-1.2T，优选为0.4T-1.0T,更优选0.4T-0.8T。
[0023]通过磁选分离法，可以得到高品位的富钛料，简单易操作、流程短、无污染。
[0024]优选地，所述熔分方法中熔分温度为1400 0C -1800 V，例如1400 V、1500 °C、1550°C、1600°C、1650°C、1700°C、1750°C、1800°C等，优选为 1500°C -1650°C ;所述熔分的时间为 Ih-1OhjD 211、311、411、611、811、1011等，优选为 2h_8h，更优选为 2h_6h。
[0025]优选地，所述熔分方法中外加配碳量为还原料质量的3% -10%，例如为4%、
5.5%,7%,8.6%,9.8%等，优选为 5% _8%。
[0026]优选地，所述锈蚀分离法中锈蚀剂为NH4Cl的水溶液或NH4Cl的盐酸溶液，优选NH4Cl的盐酸溶液。
[0027]优选地，所述NH4Cl的水溶液中NH4Cl质量分数为0.2 % -0.8 %，优选为0.4% -0.
[0028]优选地，所述NH4Cl的盐酸溶液中NH4Cl质量分数为0.2% -0.8%，例如为0.3%、0.5%,0.7%等，优选为 0.4% -0.6% ；HC1 质量分数为 0.5% _3%，优选为 1% _2%。
[0029]优选地，所述锈蚀的温度为20°C -90°C，例如为30°C、50°C、66°C、78°C、89°C等，优选65°C -80°C ;所述锈蚀的时间为6h-15h，优选6h_12h。
[0030]与已有技术方案相比，本发明具有以下有益效果:
[0031](I)还原过程能量利用率高、能耗低、清洁无污染。
[0032](2)还原过程铁的金属化率高:金属化率大于95%。
[0033](3)全过程钛收率高，所得富钛料品位高:富钛料中金红石型二氧化钛品位大于93 %，全流程钛收率大于90 %。
[0034]本发明的工艺方法具有能耗低，能量利用率高，清洁无污染，分离过程二氧化钛回收率尚，品位尚等特点。
【具体实施方式】
[0035]为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。
[0036]本发明的典型但非限制性的实施例如下:
[0037]实施例1
[0038]本实施例使用的钛铁矿Ti 27.67wt %，TFe 22.91wt %, Si 2.09wt %，Al0.91wt % ? Mg 0.78wt%。
[0039](I)取10g的钛铁矿，平铺于料舟中，放入管式炉中，在750°C，通入氢气还原5h，得到还原料。
[0040](2)还原料与质量分数为20%的盐酸按照固液质量比为1:3混合均匀，在95°C下酸溶4h，液固分离、干燥后得到富钛料。
[0041]经检测和计算，所得富钛料金红石型二氧化钛的品位为93.96%，全流程钛的回收率为 98.33%。
[0042]实施例2
[0043]本实施例使用的钛铁矿Ti 37.91wt %, TFe 13.28wt %, Si 0.928wt %,All.27wt%, Mn 0.795wt%。
[0044](I)取10g的钛铁矿，平铺于料舟中，放入管式炉中，在850°C下氢气还原4h，得到还原料。
[0045](2)还原料与15%质量分数的盐酸按照固液质量比为1:4混合均匀，在20°C下酸溶3h，液固分离、干燥后得到富钛料。
[0046]经检测和计算，所得富钛料二氧化钛的品位为96.86%，全流程钛的回收率为
97.16%。
[0047]实施例3
[0048]本实施例使用的钛铁矿Ti 42.43wt %，TFe 10.164wt %, Si 0.952wt %，A10.951wt%, Mn 0.44wt%。
[0049](I)取10