一种采用钛铁氧化物直接还原得到的钛渣制备钛白粉的方法

专利名称：一种采用钛铁氧化物直接还原得到的钛渣制备钛白粉的方法
技术领域：
本发明属于钛白粉生产领域，具体涉及ー种采用钛铁氧化物直接还原得到的钛渣制备钛白粉的方法。
背景技术：
我国攀西地区的钛资源储量占全国储量的90%以上，该地区的钒钛磁铁矿主要是共生岩矿，其主要矿物组成和钛在各矿物中的分布分别列于表I和表2( “攀枝花地区某钒钛磁矿エ艺矿物学研究”，李亮等，金属矿山，2010年No. 4 pp 89 92)。表I.攀枝花典型钒钛磁铁矿矿物组成
矿物~ 钛磁铁矿钛铁矿硫化物钛普通辉石等~ 斜长石等
含量43 45 8. 5 9. 5 I. 5 2. 5 27. 5 29. 519 20表2.攀枝花典型钒钛磁铁矿钛在各矿物中的分布
矿物钛磁铁矿钛铁矿~硫化物~ 钛普通辉石等~ 斜长石等
Ti 分布率％ 55.6938.95 0.075. 130. 16攀西钛铁矿中的钛只占38. 95%，如采用物理方法--选矿(生产钛精矿)来回收钛，钛的理论回收率只有38. 95%。目前，攀西钛的实际回收率只有13% ( “攀钢钒钛磁铁矿资源综合利用现状与发展”，邓君等，材料与冶金学报，Vol. 6，No. 2，pp 83 86，2007)。绝大部分的钛分布在钛磁铁矿中，钛磁铁矿实际上是磁铁矿、钛铁晶石、镁铝尖晶石及少量钛铁矿片晶所组成的复合矿物相。钛铁晶石化学式为2Fe0 TiO2，片晶微细，厚度小于0.5微米，长达20微米，在钛磁铁矿中体积分数为25%至30%，沿磁铁矿(晶面100)切面上呈两组固溶体分解连晶。由化学物相分析可知，钛磁铁矿颗粒中以钛铁晶石形式存在的TiO2占82 %至89 %。由于钛铁晶石的嵌布粒度太细，在选矿过程中不可能达到单体解离，故富集于钒钛铁精矿中，随钒钛铁精矿进入高炉冶炼流程，形成高钛型高炉渣。高钛型高炉渣中的钛占攀西钛资源的50% ( “攀钢钒钛磁铁矿资源综合利用现状与发展”，邓君等，材料与冶金学报，Vol. 6，No. 2，pp 83 86，2007)。在现有技术条件下，采用高炉流程冶炼钒钛磁铁矿，无法经济有效地回收高炉冶炼渣中的钛，只能作为废渣堆放。目前，仅攀枝花地区就已经堆存近6000万吨，毎年攀钢还将产生400万吨，以致于攀西地区的巨大钛资源无法有效利用。为了提高攀西钒钛磁铁矿中铁、钒、钛的综合利用率，早在20世纪70年代，国家就组织了钒钛磁铁矿直接还原及钒钛资源综合利用新流程科技攻关，经过几十年的技术研发、设备改进，实现工业化生产指日可待。目前，钒钛磁铁矿直接还原新流程技术主要有转底炉煤基直接还原一电炉熔分工艺、隧道窑煤基直接还原一电炉熔分工艺、车底炉气基直接还原一电炉熔分工艺以及回转窑、多管式竖炉、环形隧道窑、斜坡炉、导焰窑、微波矿炉煤基直接还原等(“攀枝花钒钛磁铁矿煤基直接还原主要工艺简介”，杨绍利等，“2011年中国直接还原铁研讨会论文集”，P124)，其中可工业化的主要涉及转底炉、隧道窑和车底炉工艺。中国专利申请CNlO1168802A公开了 “一种综合回收钒钛磁铁精矿中铁、钒、钛的方法”，具体为钒钛铁精矿钠化焙烧后水浸提钒，浸出液制得钒产品，残渣配碳后用转底炉快速还原，还原产物用电炉熔化，分离铁水和钛渣。
中国专利申请CN101294242A公开了 “一种从高铬钒钛磁铁矿中提取多种金属元素的方法”，将高铬型钒钛磁铁精矿经配料压球干燥后，装入转底炉直接还原，在还原过程中，通过还原温度、还原气氛等工艺参数的调节与控制，获得金属化率90%以上，含残碳O. 5%至4. 5%的金属化球团，将所得金属化球团装入电炉再配加球团，加入重量8%至35%的含碳还原剂进行冶炼得铁水和钛渣。中国专利申请CN101619371A公开了 “一种从钒钛磁铁矿中回收钒钛铁的方法”，将矿粉、煤粉与粘结剂一起造块，在转底炉还原得到金属化产品，然后热装进入电炉溶化分离，得到含钒铁水和二氧化钛(TiO2)大于50%的钛渣。中国专利申请CN1478908公开了一种分离铁和钛制备高钛渣的方法和装置，该方法将钛精矿与煤粉、石油焦混配造球，用转底炉还原后，破碎磁选得到铁和高钛渣。中国专利申请CN101117660公开了一种用转底炉还原-磨选综合利用钒钛铁精矿的方法，将钒钛铁精矿润磨配碳造球，置于转底炉中还原，还原渣经磁选和重选，尾矿用废硫酸除杂后钠化焙烧水浸提钒，得到钛渣和五氧化二钒产品。中国专利申请CNlO 1954487A公开了“煤基直接还原钒钛铁多金属矿制备方法和用途”，将钒钛铁精矿与还原剂混合造球后加入隧道窑，高温焙烧还原形成金属化球团，经磨选分离得铁粉和高钛渣，铁粉进一步还原熔分得五氧化二钒产品。中国专利申请CN101253277公开了矿石还原方法以及钛氧化物和铁金属化产物”，该发明方法将钛铁矿配碳造块，在隧道炉、管式炉或移动平底炉(转底炉)中分为二个阶段连续高温还原，第一阶段还原为富含氧化铁的融熔渣，进一步升温将氧化铁在熔融状态还原为金属铁珠，该熔融还原渣冷却固形后机械选矿分离金属铁，余下的为含TiO2大约85%的直接还原得到的钛渣。中国专利公开申请CN1403595公开了 “煤-铁矿微波还原-电炉直接炼钢方法及设备”，将磁铁矿或赤铁矿与煤粉和溶剂混合密布在微波加热移动炉中进行直接还原，还原后的物料送入电弧炉熔炼，然后渣钢分离。钛铁氧化物直接还原获得的钛渣为钛铁氧化物在高温作用下，采用还原剂直接将铁还原为金属铁，还原后的渣铁混合物经高温熔化分离金属铁，所得到的熔分渣是其中一种；另一种是直接还原后不经高温熔分而选矿分离金属铁所得到的渣，此两种渣因其含钛量较高，亦统称为直接还原新流程钛渣(简称新流程钛渣)。直接还原新流程钛渣主要由Ti, Mg, Si等元素的氧化物组成，物相结构分析表明，还原度适当的这种钛渣中(镁)黑钛石相占45%至55% (MgTi2O5),镁铝尖晶石(MgAl2O4)和硅酸盐相各占20%至25%，以Ti2O3为基的固溶体占2%左右。各相组成分析表明，接近90%的钛氧化物赋存在(镁)黑钛石相中(“硫酸分解攀枝花新流程钛洛制取钛白工艺技术研究”，邓国珠等，China AcademicJournal Electronic Publishing House, 1994-2010)。直接还原高温熔分钛洛根据f凡钛铁精矿被还原的程度不同，又分为浅还原熔分钛渣和深还原熔分钛渣两种。钒钛磁铁精矿内配碳球团直接还原以及金属化球团在电炉熔分过程中加入适量还原剂，以保证铁氧化物充分还原且还原后不被二次氧化，不另外添加过量还原剂的条件下所得的熔分钛渣为浅还原熔分钛渣。相对浅还原熔分钛渣而言，直接还原后的金属化球团在电炉熔分过程中添加过量还原剂，尽可能提高铁、钒氧化物的还原程度，尽可能将钒富集到铁水中，在这种条件下还原所得的熔分钛渣为深还原熔分钛渣(“直接还原熔分钛渣及其应用研究现状”，杨绍利等，攀枝花钒钛，2011年第3期，pp6 10)。熔分钛渣主要含钛物相均为黑钛石相，其中浅还原熔分钛渣中主要物相为黑钛石、钛铁晶石+钛铁矿及硅酸盐相，TiO2与酸溶性钛渣一样主要赋存于黑钛石和钛铁晶石+钛铁矿中，Ca、Mg、Al则在各相中均匀分布，Si主要赋存在硅酸盐相中，同时V主要赋存于黑钛石中。深还原熔分钛渣物相由黑钛石、金红石、硅酸盐相、金属铁和硫化铁组成，主要物相是黑钛石和硅酸盐相。浅还原熔分钛渣与深还原熔分钛渣主要差异之处为深还原渣的钒含量较低、硅酸盐相和金红石相含量较高。钛铁氧化物直接还原流程的成功与否取决于其副产品钛渣的有效利用。采用钛铁氧化物直接还原获得的钛渣(新流程钛渣)为原料进行硫酸酸解制备钛白粉在理论上是可行的，但由于该钛渣杂质含量高，特别是Al、Si及钛白粉着色元素V、Cr含量高，且组成复杂，相比于由钛铁矿电炉冶炼所得酸溶性高钛渣，新流程钛渣作为硫酸法生产钛白粉遇到如下困难(“钒钛磁铁矿新流程及钛渣的利用”，陈厚生，2010年全国钛白粉行业年会论文集，pp248 251) (1)酸解条件较为苛刻，反应硫酸浓度在96%至98% ； (2)钛渣中的硅、铝、钙、镁等杂质含量高，使得絮凝剂的加量以及沉降时间都有所增加；(3)钛渣中铝含量高，需要增加除铝剂的配置罐以及冷冻结晶、过滤装置；(4)钛渣中钒、铬、锰等重金属染色元素含量高，而且波动较大，因此会导致钛白粉产品质量不稳定；(5)钛渣要独立制备出合格的颜料级金红石钛白粉，对钛渣的重金属元素有一定的要求，V205+Cr203 < O. 7%。从目前情况看，尚无利用钛铁氧化物直接还原获得的钛渣(新流程钛渣)直接生产钛白粉的有效技术。现有相关技术可分成四类一类是用硫酸直接酸解该钛渣制备钛白粉；另一类是用盐酸处理该钛渣除杂后制富钛料，用于氯化法钛白和海绵钛生产；第三类是用盐酸处理高钛型高炉渣制备富钛料；第四类是先用盐酸处理钛铁矿制备富钛料，然后用富钛料进行硫酸酸解制钛白粉。第一、二类原料相同，产品不同；第一、二类与第三、四类的原料不同。第一类、钛铁氧化物直接还原获得的钛渣硫酸酸解制钛白粉邓国珠等对钛铁氧化物直接还原获得的钛渣(新流程钛渣)用硫酸法制取钛白粉的研究(“硫酸分解攀枝花新流程钛洛制取钛白工艺技术研究”，邓国珠等,China AcademicJournal Electronic Publishing House, 1994-2010)得到了较好的酸解率，但是由于所述钛渣含有很高的铝，以该钛渣为原料制备的钛液中Al2O3的含量高达30g/l，如进行脱铝，每生产I吨钛白要产生2. 5吨铵明矾(NH4Al (SO4)2 · 12H20)废料。不同于石膏(CaSO4)，铵明矾废料在目前的环保法下无法安全堆放，故此工艺无法工业实施。杨保祥等对钛铁氧化物直接还原获得的钛渣(新流程钛渣)用15%至20%稀硫酸进行浸出研究(“稀硫酸浸出富集深原钛渣”，杨保祥等，钢铁钒钛，Vol. 17,No. I,pp. 33 36，1996年3月)，效果不明显。具体表现为=(I)TiO2品位提高幅度有限，从原料55. 8%TiO2处理后提高到65. 87% TiO20 Al、Mg等杂质的浸出率不到10%，根本不能满足做硫酸法钛白粉原料的要求；(2)TiO2损失很高，根据原料TiO2品位不同，TiO2损失率波动在5. 21%至19. 67% ；(3)浸出液处理难度大，废渣量也大。此工艺不经济也不可行。、
前述杨绍利等用转底炉直接还原熔分钛渣进行硫酸酸解实验，由于熔分钛渣中杂质含量较高，特别是其中的Si和Al含量高，容易造成酸解后的钛液呈“果冻”现象。试验结果表明，浅还原熔分钛渣的酸解率不高，最高只有88. 83%。深还原熔分钛渣的酸解率与酸溶性高钛渣相当，当酸渣比为I. 5、I. 6、I. 8时，其酸解率分别为90. 58%,91. 28%,92. 49 %。深还原熔分钛渣酸解混合钛液的TiO2浓度比酸溶性高钛渣酸解钛液低，但接近钛精矿酸解钛液浓度，其TFe含量与酸溶性高钛渣酸解钛液接近。该文表明，酸解钛液中TiO2含量低， 而Al、Mg杂质含量仍然很高，需要后续除铝及钛液提纯。中国专利申请CN101857269A公开了ー种钛铁氧化物直接还原获得的钛渣(新流程钛渣)与钛精矿混合进行硫酸酸解制备钛白粉的方法，该发明只是将新流程钛渣机械的掺入原有生产钛白粉的原料钛精矿中，从而稀释了原料中的染色元素，并没有实质地从新流程钛渣除去杂质，而且其渗入量也只有钛精矿的10%至25%，无法充分利用新流程钛渣的钛资源。中国专利申请CNlO 189879IA公开了ー种利用钛铁氧化物直接还原获得的钛渣(新流程钛渣)制备金红石钛白粉的方法，该发明采用常规硫酸法エ艺，在硫酸酸解时加入Sb2O3，然后，用FeS来沉淀钛液中Cr、V金属离子。再用硫酸铵作为除铝剂来处理钛液，生成铵明矾废料。该エ艺除常规硫酸法钛白粉エ艺所产生的废料外，又多产ニ种更难处理的废料铵明矾及含有Cr、V、FeS的渣。第二类、钛铁氧化物直接还原获得的钛渣盐酸浸取制富钛料前述中国专利申请CN1478908公开了“一种分离铁和钛制备高钛渣的方法和装置”，当用攀枝花钛精矿与碳混合造球转底炉直接还原吋，因还原在低于铁的熔点温度下进行，此温度下钛、钙、镁、硅不会生成复杂的化合物，有利干与后续盐酸法结合，除去高钛渣中含量较高的钙镁杂质。但该专利没有介绍用盐酸处理直接还原钛渣制备富钛料的具体方案，且制备的是用于氯化法和海绵钛生产的金红石富钛料，而非用于硫酸法的酸溶性富钛料。200510032102. 2号中国专利涉及ー种“岩矿型钛铁矿精矿制取人造金红石的方法”，该方法将岩矿型钛铁精矿预热球団回转窑直接还原，还原后金属化球団经锈蚀分离，锈蚀后的含钛物料用稀盐酸浸取除杂制取人造金红石。该方法涉及用盐酸处理除杂エ艺，但其制备的是用于氯化法和海绵钛生产的人造金红石，也非用于硫酸法的富钛料。在第二类钛铁氧化物直接还原获得的钛渣(新流程钛渣)盐酸浸取制富钛料中选用高TiO2品位的钛精矿作为钛铁原料，所得钛渣含TiO2品位高，杂质低。该钛渣直接用于硫酸法钛白粉或用稀盐酸浸取除杂制取人造金红石做氯化法钛白粉的原料。但并没有报道用稀盐酸浸取新流程钛渣经除杂后所得富钛渣作为硫酸法钛白粉的原料。在实际稀盐酸浸取新流程钛渣中，盐酸对该钛渣中钛的溶解生成TiOCl2是无法避免的，TiOCl2水解生成TiO(OH)2造成二次细化，此部分TiO2无法制备适合氯化法钛白粉エ艺要求的人造金红石。第三类、盐酸处理高钛型高炉渣制备富钛料龚银春等将攀枝花高钛型高炉渣采用低温化学分离提取法，将含钛高炉渣中的其它主要杂质组分除去，使钛富集成可用于エ业生产的富钛料。エ艺分ニ个步骤第一步是将5mol/L至6mol/L盐酸溶液按酸渣比为0. 9至1.0的比例，在100°C下与空冷含钛高炉渣反应4小时，将主要的酸溶性组份镁、铝、钙等分离；第二歩用NaOH与前面得到的主成份为钛和硅的过滤渣在碱渣比为O. 5、100°C下反应2小时，将硅与钛组分分离，即得到含TiO2达73%左右的富钛料(龚银春等，《由含钛高炉渣低温酸碱法制取富钛料》，钛白，Vol. 29，No. 10，ppl3至20)。从成本方面考虑，该工艺先酸浸后碱浸，酸、碱与水用量会增加。问题是该工艺将本来稳定可合格堆放的SiO2变成了工业废物硅酸钠(水玻璃)混合物，而且其量很大，每生产I吨钛白约要产生I至2吨硅酸钠混合物。这在工业上也是无法处理的环境问题。由于该文采用较低的盐酸浸出温度，使Ca的浸出率只有20%。马光强等(“含钛高炉渣制备钛渣的工艺研究”，马光强等，稀有金属，Vol. 34，No. 3, pp467-470)在85°C至90°C下，用5mol/L盐酸浸取含20%至23% TiO2的高钛型高炉渣，获得Ti0248%的富钛渣。该文采用控制反应温度与盐酸酸度的方法来限制盐酸与CaTiO3的反应，只有极少量的CaTiO3被盐酸浸出。第四类、盐酸处理钛铁矿制备富钛料进一步硫酸酸解制钛白粉。本发明人已获授权的201010270577. 6号中国专利(公开号CN101935063A)，提出了一种“高钛盐酸浸出渣及其用途”，将盐酸浸出法的中间产物，即钛铁矿经盐酸浸取制得的高钛盐酸浸出渣作为原料经硫酸法工艺制备钛白粉。本发明人提交的200910311886. O号中国专利申请(公开号CN102102149A)“用于浸取钛铁矿的浸取液、盐酸浸出法及浸出渣的应用”，提出了一种含可溶性氯化盐的钛铁矿盐酸浸取液，用于钛铁矿的盐酸浸取可显著提高其浸出效率。上述二项专利的处理对象是钛铁物料，钛铁物料包括岩型钛铁矿、风化沙型钛铁矿、改性钛铁矿及电炉高钛渣。它们的主要化学成份是钛与铁。而在化学成份上，钛铁氧化物直接还原获得的钛渣完全不同于以上二项专利定义的钛铁物料。上述已有技术所涉及的处理物料有钛铁矿(钛精矿)、高钛型高炉渣、酸溶性高钛渣、新流程钛渣以及高钛盐酸浸出渣，其化学组份和制备工艺有所区别一 )化学组成表3五种处理物料的化学组成对比表
权利要求
1.一种采用钛铁氧化物直接还原获得的钛渣制备钛白粉的方法，所述方法包括以下步骤 1)混合钛铁氧化物直接还原获得的钛渣和盐酸浸取液后进行浸出，然后将得到的浸出浆料进行固液分离以得到浸出母液和固相浸渣，所述固相浸渣经洗涤、干燥制成富钛盐酸浸出渣；浸出母液经分流焚烧和盐酸吸附循环回用； 2)将经步骤I)得到的富钛盐酸浸出渣与硫酸混合后进行加热酸解并保温熟化，冷却后用稀硫酸和/或水溶解熟化后的固相物，加入絮凝剂沉降后过滤得到低杂质钛液； 3)向经步骤2)得到的低杂质钛液中加入偏钛酸晶种，水解以沉淀偏钛酸，分离沉淀的偏钛酸，并用蒸馏水或去盐水洗涤，洗涤后加入还原剂，加热使之进行漂白，然后再用蒸馏水或去盐水进行漂洗，过滤以得到低杂质偏钛酸； 4)将经步骤3)得到的低杂质偏钛酸进行盐处理、煅烧、粉碎、以及后处理制得钛白粉。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中的钛铁氧化物直接还原得到的钛渣为采用还原剂在还原炉中直接还原钛铁氧化物而得到的钛渣，其中所述钛铁氧化物可以是钒钛磁铁矿、钛铁矿或二者的混合物；所述还原剂选自煤、焦、煤气、高炉气、焦炉气及天然气中的一种或多种；所述还原炉是转底炉、隧道炉、管式炉、回转窑、竖炉、车底炉、或微波矿炉； 优选地，所述步骤I)中的钛铁氧化物直接还原得到的钛渣为采用还原剂在还原炉中直接还原钛铁氧化物后所得还原产物经高温熔分而得到的熔分钛渣； 优选地，所述步骤I)中的钛铁氧化物直接还原得到的钛渣为采用还原剂在还原炉中直接还原钛铁氧化物后所得还原产物不经高温熔分而采用破碎、选矿物理分离方式分离出还原获得的金属铁而得到的钛渣； 更优选地，所述步骤I)中的钛铁氧化物直接还原得到的钛渣包含以下物相FeAl204、(Fe, Mg)Ti205、Mg2TiO4, Ti2O3及硅酸盐，且按重量百分比计，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.根据权利要求I或2所述的方法，其特征在于，所述盐酸浸取液为含有可溶性氯化盐的盐酸复合体系溶液； 优选地，所述可溶性氯化盐选自氯化铝、氯化镁、氯化钙、氯化铁、氯化铬、和氯酸氧钒中的一种或多种；优选地，所述盐酸浸取液中的Al3+、Mg2+和Ca2+的总浓度为20g/L 80g/L，盐酸的浓度为13% 25%;更优选地，所述盐酸浸取液包含经再生循环回用的浸出母液。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤I)包括 1-1)以Ig : I. 5ml 4ml的质量体积比混合钛铁氧化物直接还原得到的钛洛与盐酸浸取液后，在小于108°C的温度下预浸出0. 5 2小时，然后升温至100°C 150°C浸出I 4小时； 1-2)将浸出浆料冷却至60°C 80°C，然后将所述浸出浆料进行过滤分离以得到浸出母液和固相浸渣；以及 1-3)将所述浸出母液依据其Al3+、Mg2+和Ca2+的总浓度进行分流处理，其中将Al3+、Mg2+和Ca2+的总浓度为60g/L 100g/L、优选80g/L 90g/L作为分流标准，Al3+、Mg2+和Ca2+的总浓度大于该分流标准的浸出母液进入母液焚烧工序，Al3+、Mg2+和Ca2+的总浓度小于该分流标准的浸出 母液进入盐酸再生工序以用于吸附母液焚烧的HCl气体；以及 1-4)将所述固相浸渣用水或pH小于I的酸性水洗涤，然后在低于600°C的温度下干燥2 8小时，从而得到富钛盐酸浸出渣。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1-1)中，所述预浸出在常压下进行，所述浸出在加压或常压下进行； 优选地，在浸出过程中，向浸出体系中加入氧化剂或含氧化剂的物料，所述氧化剂选自Fe3+、O2或钛铁矿中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤1-4)中，将所述固相浸渣用稀盐酸洗涤；洗涤固相浸渣后的稀盐酸进入盐酸再生工序； 优选地，所述步骤1-4)中的干燥温度低于600°C，更优选为150°C 250°C。
7.根据权利要求I和4所述的方法，其特征在于，所述步骤I)中的富钛盐酸浸出渣是多孔疏松状物质，比重在I. 2 2. 0之间，其重量的80%以上为非水解浸出残渣，该残渣粒径一般在20 ii m 200 ii m之间；其重量的20%以下为水解沉淀物，由直径(D)O. I ·0. m,长度(L)2 m的针状白色偏钛酸沉淀结晶团聚组成,粒径一般在2 y m至6 y m之间；并且TiO2成份主要以非晶体状态存在，其成分包括含量按重量百分比计的TFe< 2%、非晶型 TiO2 58% 92%、V205 < 0. 3%,Cr2O3 < 0. IAl2O3 < 7%,SiO2 < 28%,CaO < 2%,MgO < 4% ； 优选地，所述步骤I)中的富钛盐酸浸出渣其针状白色偏钛酸沉淀结晶的长(L)径(D)比大于钛铁矿盐酸浸出渣(称为高钛盐酸浸出渣)的针状白色偏钛酸沉淀结晶的长径比。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤2)包括下述步骤 2-1)按重量计以I.4 1.9 I的酸渣比混合富钛盐酸浸出渣与硫酸，然后加热至180°C 240°C后搅拌5 15分钟进行酸解，之后在相同温度下熟化I 4小时，其中所述硫酸浓度为80% 98% ； 2-2)将反应体系冷却到低于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小时，同时将溶液中TiO2的量控制在200g/L 260g/L ;或者冷却到低于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小时，同时将溶液中TiO2的量控制在200g/L 260g/L ;以及 2-3)以10 30L Im3的体积比向步骤2-2)获得的溶液中加入浓度为0.05% ·0. 15%的聚丙烯酰胺溶液，混合搅拌10 20分钟，静置沉降2 10小时，然后过滤，滤饼用少量热水洗涤，经沉降过滤后得到的上清液及沉降物的洗涤滤液即为低杂质钛液。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述步骤2-1)中，优选硫酸浓度为85% 90% ； 优选地，所述酸渣比为I. 6比I。
10.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中富钛盐酸浸出渣还可与钛精矿、改性钛精矿或酸溶性高钛渣的一者或二者混配后酸解。
11.根据权利要求I和8所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中的低杂质钛液含Fe2+O. 5g/L 6g/L、Ti3+lg/L 3g/L、Al3+2g/L 8g/L、Ti02200g/L 260g/L ； 优选地，低杂质钛液指标为=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 ;稳定性彡 350ml/ml ;固含量< 30mg/L。
12.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤3)包括 3-1)向低杂质钛液中加入其以低杂质钛液中的TiO2重量计3% 6%的偏钛酸外加晶种或自生晶种，在90°C至低杂质钛液的第一沸点和第二沸点分段水解2 8小时，得到含偏钛酸的浆料； 3-2)将浆料降温到50°C 70°C，过滤得到沉淀的偏钛酸，然后用50°C 70°C蒸馏水或除盐水洗涤偏钛酸；以及 3-3)向洗涤后的偏钛酸中加入浓硫酸和Ti3+溶液，使pH< l，Ti3+在lg/L 3g/L，然 后在50°C 70°C保温漂白I 3小时，再用蒸馏水或去盐水漂洗，过滤得低杂质偏钛酸。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，步骤3-1)中，在加入外加晶种水解的情况下，晶种钛液F值控制在I. 5 I. 7 ;水解结束时浆料中二氧化钛的浓度控制在140g/I 180g/l ； 在加入自生晶种水解的情况下，自生晶种水解钛液与低杂质钛液的体积比为0. 15 0. 30，水解结束时浆料中二氧化钛的浓度控制在140g/l 180g/l。
14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在所述步骤3-2)中，洗涤后偏钛酸中的铁含量低于500ppm ； 在所述步骤3-3)中，漂洗后偏钛酸中的铁含量低于30ppm ； 在所述步骤3-3)的保温漂白过程中，还包括加入3% 6%的金红石晶种，以最终获得金红石型钛白粉。
15.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述步骤4)包括 4-1)向低杂质偏钛酸中加入粒度和晶型控制剂，所述粒度和晶型控制剂选自钾盐、磷酸、氧化锌、硫酸铝、三氧化二锑中的一种或多种； 4-2)煅烧偏钛酸与粒度和晶型控制剂的混合物； 优选地，所述煅烧偏钛酸与粒度和晶型控制剂的混合物包括以下步骤150°C 300°C下脱水I 3小时，在550°C 750°C下脱硫I 3小时，在750°C 1050°C下使晶型转化和粒子成长I 5小时，然后经冷却后得到钛白粉初品；以及 4-3)将钛白粉初品粉碎到负325目，粉碎后经过打浆、砂磨、无机包膜、洗涤、气流干燥、有机包膜、气流粉碎处理，制得钛白粉成品。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述4-1)中粒度和晶型控制剂的加入量为钾盐以K2O计为0.2% 0.6% ;磷酸以P2O5计为0 0.3% ;氧化锌为0.05%至0.3% ;硫酸铝以Al2O3计为0. 1%至0. 6% ;三氧化二锑为0. 03%至0. 1%。
全文摘要
本发明提供了一种采用直接还原新流程钛渣制备钛白粉的方法，为硫酸法钛白粉生产提供了一种新的原料，同时也为解决钒钛磁铁矿直接还原产物的下游利用打通了工艺流程。本发明采用直接还原新流程钛渣盐酸预处理新工艺，有效地去除了新流程钛渣中的铝、钙、镁、铁、铬、钒等染色元素，再将预处理后的富钛盐酸浸出渣直接用于硫酸法钛白粉生产，无需传统的冷冻除铁和浓缩除杂工艺，也不需要特殊的除铝和铬、钒工艺，不产生硫酸亚铁，更不产生难以处理的铵明矾废料及铬、钒、和硫铁渣。并且，本发明的方法中，所用的盐酸和硫酸形成完全闭路循环回用，不产生稀废酸液。
文档编号C01G23/08GK102627321SQ201210097958
公开日2012年8月8日 申请日期2012年4月1日 优先权日2012年4月1日
发明者陈树忠 申请人:沙立林, 陈树忠