料按m(钛铁矿):m((NH4)2S04):m(K2S2O7) = 1:5:0.5煅烧。煅烧温度为400 °C，保温时间为30min，氨气吸收为18?20%氨水。加入300ml、20%稀硫酸浸取，浸取温度60 °C，浸取时间为8h，后加入铁肩约2.50g还原4小时。在此条件下钛的浸取率达到96.82%。将钛液浓缩到原来体积的0.5倍，即可进行冷冻除铁，除铁温度为-16°C，时间15小时以上时除铁率可以达到50.64%。在65°C左右浓缩钛液，浓缩比为0.55。将浓缩钛液7%重量作为制取金红石型的晶种原料，在晶种原料中加入氧化锌，调节pH值在2.5?3.0，加热温度60?80°C，保温I?2h，将水分蒸发，晶种浓度为16.95g/L，将制备好的晶种加入剩余浓缩钛液中进行水解，水解钛液浓度36g/L，在120°C下水解7h。用ph = 1.5温度为60°C的硫酸进行水洗，硫酸用量为500ml。废酸用氨水中和为硫酸铵溶液，硫酸铵蒸发结晶，干燥循环利用。将水洗后的滤饼放入马弗炉，温度设定为850°C，保温3h，冷却后研磨检测。如图3所示，样品结晶度为57.6%，样品金红石型含量达81.6%。
[0032]实施例3
[0033]煅烧时原料按m (钛铁矿):m ((NH4) 2S04): m (K2S2O7) = 1:6:0.5，总矿质量为75.0Og.反应温度为450°C，保温时间为1.5h，氨气吸收为18?20%氨水。加入300ml、30%稀硫酸浸取，浸取温度70°C，浸取时间为10h，后加入铁肩约2.50g还原4小时。抽滤后将浸取液浓缩，浓缩比为0.7 ;然后进行冷冻除铁，除铁温度为_18°C，时间16小时以上时除铁率可以达到46.23%。除铁后在65°C左右浓缩钛液，浓缩比为0.6。将浓缩钛液7%重量作为制取金红石型的晶种原料，在晶种原料中加入氧化锌，调节PH值在2.5?3.0，加热温度60?80°C，保温I?2h，将水分蒸发，晶种浓度为25.83g/L，将制备好的晶种加入剩余浓缩钛液中进行水解，控制水解钛液浓度29.88g/L，在110°C下水解6h。其水解率可以达到90%以上，金红石型相对含量达到95%。用ph = 1.1温度为60°C的硫酸进行水洗，硫酸用量为500ml。废酸用氨水中和为硫酸铵溶液，硫酸铵蒸发结晶，干燥循环利用。将水洗后的滤饼放入煅烧炉，温度设定为900°C，保温2h，冷却后研磨检测。如图4所示，样品结晶度64.76 %，金红石型相对含量达90.40 %。
[0034]实施例4
[0035]煅烧时原料按m (钛铁矿):m ((NH4) 2S04): m (K2S2O7) = 1:6:0.5，总矿质量为75.00g，反应温度为450 °C，保温时间为30min，氨气吸收为18?20%氨水。加入300ml20%稀硫酸浸取，浸取时间为9小时，后加入铁肩约2.50g还原4小时。抽滤后将浸取液浓缩，浓缩比为0.6 ;然后进行冷冻除铁，除铁温度为_17°C，时间15小时以上时除铁率可以达到36.25%。在70°C左右浓缩钛液，浓缩比为0.6，将浓缩钛液7%重量作为制取金红石型的晶种原料，在晶种原料中加入氧化锌，调节pH值在2.5?3.0，加热温度60?80°C，保温I?2h，将水分蒸发，晶种浓度为16.02g/L，将制备好的晶种加入剩余浓缩钛液中进行水解，控制水解钛液浓度30.02g/L，在110°C下水解5h。用ph = 1.2温度为65°C的硫酸进行水洗，硫酸用量为500ml，废酸用氨水中和为硫酸铵溶液，硫酸铵蒸发结晶，干燥循环利用。将水洗后的滤饼放入煅烧炉，温度设定为800°C，保温3h，冷却后研磨检测。如图5所示，样品结晶度为57.6%，样品金红石型含量达85.28%。
[0036]实施例5
[0037]煅烧时原料按m (钛铁矿):m ((NH4) 2S04): m (K2S2O7) = 1:6:0.5，总矿质量为75.0Og.反应温度为500°C，保温时间为2h，氨气吸收为18?20%氨水。加入300ml、20%稀硫酸浸取，浸取时间为10小时，后加入铁肩约2.50g还原4小时。抽滤后将浸取液浓缩，浓缩比为0.6 ;然后进行冷冻除铁，除铁温度为-17°C，时间15小时以上时除铁率可以达到50.64%。在65°C左右浓缩钛液，浓缩比为0.55，将浓缩钛液7%重量作为制取金红石型的晶种原料，在晶种原料中加入氧化锌，调节pH值在2.5?3.0，加热温度60?80°C，保温I?2h，将水分蒸发，晶种浓度为14.33g/L，将制备好的晶种加入剩余浓缩钛液中，控制水解钛液浓度31.32g/L，在110°C下水解6h。用ph = 1.2温度为60°C的硫酸进行水洗，硫酸用量为500ml。废酸用氨水中和为硫酸铵溶液，硫酸铵蒸发结晶，干燥循环利用。将水洗后的滤饼放入煅烧炉，温度设定为950°C，保温两小时，冷却后研磨检测。如图6所示，样品结晶度83.04 %，金红石型相对含量达93.5%。
【主权项】
1.一种以钛铁矿为原料制备金红石型钛白粉的方法，其特征在于包括以下步骤: (1)钛矿研磨:把钛铁矿放入球磨机中研磨，研磨得到150?400目的钛矿粉； (2)煅烧:将⑴中研磨得到的钛矿粉与硫酸铵、焦硫酸钾按1:3?6:0.5?I的质量比，混合均匀后放入管式炉中煅烧，温度为360?500°C，保温0.5?2h ;产生的氨气用专用气体吸收装置回收利用； (3)浸取:将(2)中煅烧得到的灰色固体研磨后用10?30%稀硫酸在50?80°C下浸取4?10h，浸取后期加铁还原2?5h，得到钛液；浓缩钛液，浓缩后与浓缩前体积比为0.5?0.8 ;浸取得到的残渣干燥留用； (4)冷冻除铁:将(3)得到的浓缩后的钛液，T12浓度为21?35g/L，置于冷冻设备中，结晶去除硫酸亚铁；硫酸亚铁晶体回收留用； (5)钛液浓缩:将⑷中除铁后的钛液，在50?70°C条件下，真空浓缩达到浓缩比为0.5 ?0.6 ; (6)钛液水解:取(5)中浓缩钛液7%重量作为制取金红石型的晶种原料，在晶种原料中加入氧化锌，调节pH值在2.5?3.0，加热温度60?80°C，保温I?2h，将水分蒸发，控制晶种浓度为14?26g/L ;将制备好的晶种加入剩余浓缩钛液中，在100?120°C水解4?7h，得到偏钛酸，水解钛液浓度24?38g/L，水解留下的水解液回收利用； (7)水洗:将(；6)中水解得到的偏钛酸用pH值小于0.5?1.5的酸性水水洗；回收水洗液； (8)盐处理:在(7)中水洗后的偏钛酸中加入促进剂，所述促进剂为磷酸盐、锌盐； (9)煅烧:将(8)中盐处理后的偏钛酸放入马弗炉，在700?1000°C下保温I?3小时。
2.根据权利要求1所述方法，其特征在于:(3)中所述铁用量小于钛铁矿质量的4%。
3.根据权利要求1所述方法，其特征在于:(4)中所述冷冻除铁温度为I?-20°C。
4.根据权利要求1所述方法，其特征在于:将收集的￠)中的水解液与(7)中的水洗液与(2)中收集的氨气反应，制得硫酸铵；所述硫酸铵作为(2)中的原料。
5.根据权利要求1所述方法，其特征在于:所述金红石型钛白粉相对含量达到85?96%以上。
【专利摘要】本发明公开了一种以钛铁矿为原料制备金红石型钛白粉的方法，包括以下步骤：钛矿研磨、煅烧、浸取、冷冻除铁、钛液浓缩、钛液水解、水洗、盐处理、煅烧。本发明的有益效果为：(1)本工艺降低了用高浓度硫酸产生的高额设备成本；(2)通过加入焦硫酸钾降低了煅烧所需的温度，且大大提高了二氧化钛的提取率；(3)利用煅烧产生的氨气和水解产生的废酸，生成硫酸铵并进行循环使用，解决了重要的三废问题，实现绿色环保；(4)在水解过程中通过一定的条件加入适量金红石型晶种，最终大大提高了金红石型钛白粉的产量；(5)降低了晶型转化的温度，110℃即可得到金红石型的晶相转化；煅烧时间也缩短至两小时。
【IPC分类】C01G23-047
【公开号】CN104724753
【申请号】CN201510118254
【发明人】徐树英, 张德拉, 张玉苍, 张永明, 陈亚楠, 卢春朗
【申请人】海南大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2015年3月18日