专利名称：活性金属氧化物的提取工艺方法
技术领域：
本发明涉及一种从富二氧化钛和/或富氧化铝混合物中回收金属氧化物的工艺方法，并涉及一种从含二氧化钛复合物中回收二氧化钛的方法。
背景技术：
现有的提取氧化铝和TiO2的工艺方法产生大量有害的、采用垃圾填埋法处理的废物。由于环境法规的日益苛刻，垃圾填埋地点的管理成为一个主要难题。
从铝土矿中提取氧化铝的拜尔(Bayer)工艺方法已被很好地阐述(Technology Roadmap for Bauxite Residue Treatment and Utilisation，2000年2月，铝协会(The Aluminium Association)参见网页http//www.aluminum.org；Fathi Habashi主编，Handbook of Extractive Metallurgy，第二卷，Wiley-VCH出版，柏林，1997年；Adamson等，Basic Principles of Bayer Process Design，Extractive Metallurgy of Aluminium，第一卷，Interscience出版，纽约，1963年；Kirk-Othmer，Encyclopaedia of Chemical Technology，第一卷，第四版，JohnWiley出版，纽约，1991-98；和Crockett，Bauxite，Alumina and Aluminium，H.M.S.O.出版，伦敦，1978)。拜尔工艺方法产生大量的被称为红泥的强碱性残余物。处理庞大体积的红泥成为主要问题。碱性浸出液渗入地表和地下水中，以及不当维护的垃圾填埋地点产生的干粉尘均对环境产生严重的影响。在环境法规严格的地区，红泥的总处理价格可达到5美元/吨，这至少相当于当前市售铝价格的5％。从大多可开采的铝土矿床和浓缩物中提取铝的最佳效率的在55％到60％之间变化，这表明在拜尔工艺方法的残余物中仍残存至少45％的氧化铝。
已发展了多种技术用来从红泥中回收碱金属、氧化铝、Fe/Fe2O3、TiO2、SiO2和其它材料，以及用来生产砖和耐火材料(Thakur等，Red Mud Analysis andUtilization，Wiley Eastern有限公司出版，New Delhi，1994；专利US-A-6248302，US5106797；US-A-4668485；和US-A-3989513)。然而，这些技术大多是不经济的而未被商业应用。在大多氧化铝工业中，按惯例红泥的处理是高度浓缩回收氧化铝和苏打后再进行湿浆或干贮藏(www.alcoa.com.au/environment/bauxiter.shtml；www.former.alcan.com/Enviroment.nsf/Sub Topics-E/raw？Open Document)。在任何可能的情况下，红泥也可在海洋或在江河流域进行处理。然而这种做法由于对海洋生态系统的长期影响而逐渐被限制。与湿浆法相比，干贮藏有一些优点，但它需要高额的初始投资。在干贮藏方法中，经过高度浓缩后，浆液在特别设计的池子中晒干。当填满时，该地点被覆盖，土地恢复用于其它用途，并随后在适当的地方建立监控项目以确保环境的相容性。
经过熔炼工艺用天然气对氧化铁的还原工业也已开展。然而铁分离仍存在回收二氧化钛的主要问题(Thakur[supra]；和Srikanth等，TMS第130届年会(TMS 130thAnnual meeting and conference)，新奥尔良，美国，2001年2月11～15日)。
钛铁矿是Ti金属和TiO2主要的的来源。据统计世界钛贮量的90％为钛铁矿，其余10％为天然存在的TiO2(称作金红石)。TiO2自身是一种用作颜料(尤其在油漆、涂料、造纸、印刷油墨、合成纤维和药物中)的重要矿物质，还用于玻璃和玻璃陶瓷制造，电工陶瓷和焊料。在钛铁矿中存在的氧化铁可成为废料并影响颜料质量。
目前，通过化学或热方法，将钛铁矿(FeO·TiO2)转变为人造金红石(FathiHabashi主编，Handbook of Extractive Metallurgy，第二卷，Wiley-VCH出版，柏林，1997年)。铁可通过盐酸或硫酸从钛铁矿中浸取，留下90～96％的人造金红石。浸取废物被弃之池塘或海里而导致铁的主要流失。在一个用碳高温还原的方法中，钛铁矿在电弧炉中大约1650℃下被还原产生生铁形态的金属铁和含TiO2的矿渣。为降低熔点，一些FeO被故意滞留在矿渣中。矿渣中的TiO2的含量依赖于矿石的矿物学特征在65％至80％之间。随后采用高温氯化和氧化步骤或采用硫酸浸取方法，产生高质量的TiO2(US-A-5068093；US-A-5997606；和US-A-6090354)。高质量的TiO2也可从金红石矿制得。金红石的氯化用来产生TiCl4，随后氧化产生TiO2。考虑到涉及所使用的如盐酸和硫酸这样的物质和由这些方法产生的大量的酸废物相关的环境问题，开发一种新的、环境更可接受的提取TiO2的方法是非常必要的。
还有少数不成功的实验室规模的研究，在含碳的还原气氛里将钛铁矿与苏打一起焙烧。但是TiO2的收率低于50％。这种工艺的主要缺点在于铁既不以金属形态分离，也没有浸出物的产生(Fathi Habashi主编，Handbook of ExtractiveMetallurgy，第二卷，Wiley-VCH出版，柏林，1997年)。还原钛铁矿制备铁和TiO2已得到广泛研究。然而，从被还原的矿石中提取TiO2表现出不利于良好的铁-碳氧化物和氧化物相分布(Srinkath[supra])。
发明内容
本发明设法在分离金属氧化物前，通过从含铁混合物中分离大部分铁来提高对金属氧化物的回收。
因此，从本发明的一个方面看，提供了一种从钛铁或铝铁混合物中回收至少一种金属氧化物的工艺方法，所述方法包括(A)在还原剂存在下冶炼混合物以生产熔渣；(B)向熔渣中加入碱；(C)从熔渣中分离铁水以生产残渣；和(D)从残渣中回收金属氧化物。
“钛铁混合物”是指以化合物形式存在的金属氧化物类的混合物，所述混合物包括TiO2和至少一种铁类化合物如亚铁或三价铁类(优选铁类的氧化物如FeO、Fe2O3或Fe3O4)。钛铁混合物可以是人造的或(优选)天然的例如粉末、矿石或矿物质。优选为富钛的材料如一种钛铁矿物质或矿石(例如钛铁矿、钛铁矿海沙、天然金红石或钙钛矿)。优选钛铁混合物进一步包括氧化铝。优选钛铁混合物进一步包括二氧化硅。
通过一种“铝铁混合物”指一种金属类的混合物(例如金属元素，化合物或合金)，所述混合物包括氧化铝(Al2O3)和至少一种铁类如三价铁或亚铁类(优选铁的氧化物如FeO、Fe2O3或Fe3O4)和一种被回收的金属氧化物。铝铁混合物可以是人造的或(优选)天然的例如粉末、矿石或矿物质。优选的铝铁混合物是一种富铝的混合物如铝矿物质或矿石(例如铝土矿)或红泥(或铝土矿和红泥的混合物)。优选铝铁混合物进一步包括二氧化钛。优选铝铁混合物进一步包括二氧化硅。
本发明的工艺方法提供了一种完善的、有效的和经济的回收金属氧化物的方法，同时减轻了与现存工艺方法有关的环境的影响。
在本发明的一个实施方式中，金属氧化物是氧化铝、TiO2、Fe2O3和SiO2中的一种或多种。
本发明的一个实施方式进一步包括回收一种或多种金属氢氧化物。
在本工艺方法的一个实施方式中，所述的至少一种金属氧化物是指至少两种金属氧化物(优选TiO2和Al2O3)。
在步骤(A)中，在钛铁或铝铁混合物中存在的铁(如铁氧化物)的主要部分(优选至多75wt％，如70～75wt％)在熔渣中可被还原成熔融的金属铁。
优选，金属铁是钢(例如高碳钢)。为此，还原剂优选包括(或是)熔融的铸铁，且步骤(A)优选在熔融的铸铁浆中进行。熔融的铸铁中固有的碳和二氧化硅作为还原剂以产生熔渣(所述熔渣主要含有脉石矿物氧化物如SiO2)，如所列举的方程式1和2所示。
(1)(2)依赖于钛铁或铝铁混合物的精确组成，步骤(A)能有利地将铁转化为高碳钢，而不需增加额外能量消耗，由于反应(1)和(2)以及放出的CO的燃烧都是放热的，总的ΔH为-305千卡/摩尔。优选金属铁是含碳0.8％至1.0％的钢。这也可从含碳4％至4.5％的铸铁制得，且在步骤(A)中允许高碳钢的熔点温度维持在1475℃，其中矿渣也保持熔融态。尽管钢中的碳含量可能减少，但为保持液态金属的温度，需要增加额外能量。
在一个优选的实施方式中，还原剂包含碳源。该碳源可以是固体碳、石墨、粉煤或煤焦屑。当工艺方法在熔融铸铁浆中进行时，碳源有利地推动反应(1)和(2)达到平衡。
在一个优选的实施方式中，步骤(A)包括在还原剂和石灰(例如CaO或Ca(OH)2)存在下，冶炼混合物。如下面方程式(6)所示，添加石灰有利地锁定由反应(1)产生的和混合物中存在的二氧化硅，以便减少在步骤(B)中形成碱金属硅酸盐而消耗的碱量。过量的二氧化硅可通过例如向铝硅酸钠矿渣中加入等量比例的石灰这样的方式固定。二氧化硅的存在有助于在步骤(D)中分离TiO2(例如在水淬方法中)。然而，过量的石灰有助于优先在铝酸钠和铝硅酸钙之间分配铝。铝硅酸钙矿渣的形成对于完全提取铝的目的来说是不被期望。CaO的添加通过形成铝酸钠改变了氧化铝和二氧化硅与氧化钠之间的化学作用，而TiO2以纯的形态(例如TiO2饱和的矿渣)和在硅酸钙相中保持不同比例。
所述铝铁混合物是铝土矿或红泥，石灰和过量碳优选在其中混合，且在步骤(A)中加入熔融的铸铁浆中。当钛铁混合物是钛铁矿时，矿石在步骤(A)中加入到铸铁浆中，用来提高在熔融铸铁中存在的碳和硅对铁氧化物的还原。
在步骤(B)中，碱可以超过化学计量比例50％的量添加到熔融的矿渣中。优选碱是氧化物、氢氧化物、碳酸盐、重碳酸盐或碳酸氢盐(尤其优选碳酸盐)中的一种或多种。碳酸盐可为Ia族或IIa族金属的碳酸盐或其混合物。优选的碳酸盐选自由碳酸钠(苏打)和碳酸钾(钾碱)所组成的组中。在一个优选的实施方式中(例如当铝铁混合物是铝土矿或红泥时)，碳酸盐可加入到温度超过1500℃的熔炼物中。碳酸盐提高了矿渣流动性，使金属更容易分离。至于二氧化钛，碳酸盐可加入到温度低于900℃的熔融物中，形成钛酸钠相和铝酸钠相。
举例来说，难熔的氧化物和碱金属碳酸盐反应而形成铝酸盐、硅酸盐和钛酸盐如方程式(3)至(5)所示。
(3)(4)(5)(6)当钛铁混合物是钛铁矿时，步骤(A)可包括在化学计量比达到50％的碱/氧化铝混合物或铝酸钠存在下冶炼混合物。这有助于在矿渣中形成与纯TiO2或FeO·TiO2矿渣相比具有较低熔点的铝酸钠。铝酸钠矿渣对于任何残存的未被还原的铁氧化物和二氧化硅而言也是一种很好的下沉。
在步骤(C)中，铁水(例如钢)和残余的矿渣优选被分别放出。优选地在放出残余矿渣过程中加入碱。优选地，碱按计量加入。这有利于将所有未反应的Al2O3和TiO2转化为铝酸盐和钛酸盐，同时将碱侵蚀耐火衬里的危险降至最小。
在一个优选的实施方式中，步骤(D)包括(D1)向残余矿渣中加入水溶液；(D2)从金属化的残余物中分离金属化的溶液；和(D3)从金属化的溶液和/或金属化的残余物中分离金属氧化物。
所述水溶液可以是水或一种稀释的氨性溶液。水溶液可以处在高温。金属化的溶液可以是铝酸盐溶液。金属化的残余物可包括钛酸盐和/或硅酸盐。
步骤(D2)可以采用过滤方式进行。金属化的残余物可被彻底洗涤以回收所有金属化的溶液和碱。
在一个实施方式中，步骤(D3)可包括
(D3a)从金属化的溶液中沉淀出金属氢氧化物。
步骤(D3a)可通过加入酸来施行。典型的酸是无机酸(例如选自由氢氟酸、盐酸、硝酸、硫酸、酸性氧化物及其混合物组成的组中的无机酸)。优选地，所述酸是酸性氧化物，尤其优选二氧化碳。例如，步骤(D3a)可包括将CO2气体鼓入(或使草酸通过)金属化的溶液。CO2气体优选由步骤(A)产生。
金属氢氧化物沉淀被彻底地洗涤。步骤(D3a)中形成的氢氧化铝可通过煅烧产生氧化铝。
在一个实施方式中，步骤(D3)可包括(D3b)用酸浸取金属化的残余物以产生酸浸出液；(D3c)选择性地从该酸浸出液中沉淀出金属氧化物的水合盐；和(D3d)将该水合盐转化为金属氧化物。
步骤(D3b)可包括(D3b1)酸化该金属化的残余物以产生浆液；(D3b2)水解该浆液；和(D3b3)分离出不溶的残余物。
金属化的残余物可通过步骤(D3b1)中的酸(例如硫酸)而被消化，并在步骤(D3b3)中过滤分离出不溶的残留物(例如硅酸盐)。根据本领域的技术人员所熟知的做法，调节pH到1，随之在步骤(D3c)中水解过滤后的溶液以产生水合二氧化钛。过滤后和洗涤后的沉淀物可经过煅烧(在步骤D3d中)以产生颜料级的TiO2。该过滤的溶液可在酸消化步骤中被反复利用。
不溶残留物主要由硅酸盐组成，pH为5～6。该pH值可中和至7，并被用作一种含K+离子的土壤改良剂。
在本发明实施方式中，各步骤的废水和过滤后溶液可通过CO2气体(由步骤(A)和(B)产生的)进行处理以回收碱金属碳酸盐，所述碱金属碳酸盐随后可进入步骤(B)循环利用。
本发明进一步设法提供一种改善的从钛铁矿和其它钛氧化物原料中提取TiO2的路线。
从本发明的进一步的方面看，提供了一种从含钛氧化物组合物中回收TiO2的方法。所述方法包括(a)在碱金属碳酸盐和含氧化铝物质存在的条件下，焙烧所述组合物以产生一种焙烧物质；和(b)从该焙烧物质中回收钛氧化物。
本发明的方法主要减少了废物量。
含钛氧化物的复合物可以是人造的或(优选地)天然的，如粉末、矿石或矿物质。优选地是含钛氧化物的矿物质(例如钛铁矿、天然金红石或钙钛矿)。
碱金属碳酸盐可以是碳酸钠和/或碳酸钾。碱金属碳酸盐用量可根据碱金属钛酸盐和碱金属铝酸盐的形成来计算。为获得更好的提取效率，使用了超过化学计量比50％的碱金属碳酸盐。
含氧化铝的材料可以是氧化铝，典型地在步骤(a)中以10～30wt％的量被提供。也可使用铝酸盐(例如NaAlO2)。
步骤(a)可在800至1250℃的温度范围内进行。优选地步骤(a)在低于900℃下进行以减少难以从水溶液体系、碱性或酸性介质中分离的碱金属钛酸盐配合物的形成。
步骤(b)可包括(b1)向焙烧物质中加入含水介质而产生水溶液和不溶的残余物。
该含水介质可以是水。典型地，水在高温下使用(例如热水)。
该方法可进一步包括(b2)用酸浸取不溶的残余物以产生酸浸出液；和(b3)从酸浸出液中回收钛氧化物。
不溶残余物可通过酸溶液(例如一5～20wt％的无机酸(例如HCl/H2SO4)溶液)浸取以去除铁化合物并将钛酸钠分解为TiO2。可溶性的铁可通过调节溶液的pH值而被分离。经过过滤和洗涤的残余物可包含90～95％的TiO2。可进一步纯化TiO2。举例来说，可通过在碱金属硫氢酸盐中低温焙烧，或通过电解精炼技术进行进一步纯化。
在一个优选的实施方式中，该方法进一步包括(c)从水溶液中回收含氧化铝的材料(优选氧化铝)。
步骤(c)可通过添加酸来实现。所述酸典型地是无机酸(例如选自由氢氟酸、盐酸、硝酸、硫酸、酸性氧化物及其混合物所组成组中的无机酸)。优选，酸是一种酸性氧化物，尤其优选是二氧化碳。举例来说，步骤(c)可包括将CO2气体鼓入(或将草酸通过)水溶液。CO2气体优选是由步骤(a)产生的。
在一个优选的实施方式中，该方法进一步包括(d)回收步骤(a)中产生的二氧化碳；(e)将二氧化碳转变为一种碱金属碳酸盐。
在步骤(c)～(e)中回收的含氧化铝的材料(例如氧化铝)和/或碱金属碳酸盐可有利地循环利用，使得这些实施方式经济上是可行的。再生碳酸盐使得本方法环境安全并减少了温室效应气体二氧化碳的排放。
结合实施例和附图对本发明进行描述而并不用来限制本发明，其中附图1a示意性地表示实施例I和II的实施工艺方法。
附图1b示意性地表示钛铁废物的处理工艺方法。
附图2示意性地表示实施例III的实施工艺方法。
具体实施例方式
实施例I来自加纳的铝土矿附图1a示意性地表示实施例I的实施工艺方法。
含1％硅(Si)和4.2％碳的灰铸铁在一个感应电炉中熔化。加纳铝土矿(大致组成55％的Al2O3，12％的Fe2O3，2％的TiO2，2％的SiO2和水份)与石灰和过量的碳混合均匀，并缓慢加到熔浆中。熔浆的温度调节至使含金属的矿渣维持在熔融状态。
碳酸钠或碳酸钾(超过化学计量比20％)在还原反应的最后阶段加入并放出流体矿渣。矿渣经过热水消化并过滤。滤出液用二氧化碳酸化而将水溶性的铝酸钠/钾转化为Al(OH)3沉淀。过滤出Al(OH)3并焙烧而产生纯Al2O3。氧化铝的提取效率接近65％。剩余的氧化铝形成铝硅酸盐配合物。蒸发滤液，回收碳酸钠。
含二氧化钛(TiO2)的残余物与98％H2SO4混合而得到浆液。硫酸与残余物的比例按这样的一个方法来选择，即水解产生的悬浮液中硫酸和TiO2的重量比维持在2至2.5间。大约75％的TiO2被提取。消化的浆液被溶于水中。含有硅酸盐的不溶的固体物质通过过滤完全去除。在375K至390K的温度范围内，通过水解从过滤后的溶液中沉淀出钛氧化物水合物。从溶液中过滤出钛氧化物水合物，并在1050至1300开K温度范围内焙烧以产生纯的钛氧化物。
(附图1b示意地表示了与实施例I类似的工艺方法，附图1a是钛铁矿或其它钛铁废物的实施工艺方法)。
实施例II(红泥)附图1示意地表示了实施例II的实施工艺方法。
红泥(大致组成46％的Fe2O3，22％的Al2O3，8％的TiO2，8％的SiO2，3～4％的MgO和CaO和烧失量为10～12％)与过量的石灰和碳一起加入熔融的灰铸铁浆里。碳酸钠/碳酸钾(超过化学计量比例的20％)在放液前加入到矿渣中。实验按照上述实施例所述方法实施。氧化铝的提取效率超过75％。在本工艺方法中约75％的TiO2被提取。残余物含有铝硅酸盐配合物。
在本例中得到的红泥含有以钾离子形态存在的碱，而不像红泥中的苏打那样既不可用作肥料，也不可用作土壤改良剂而表现出有害影响。
实施例III(碱焙烧钛铁矿)
附图2示意地表示了实施例III的实施工艺方法。
含有63％的TiO2，32％的Fe2O3和2％的Al2O3的钛铁矿石与10％的氧化铝和过量的碱金属碳酸盐混合，在空气中于1200℃焙烧2小时。加入碳酸钠或碳酸钾(超过Na2O∶TiO2化学计量比的20％)。焙烧后的物质用水浸取且溶液经过滤分离出残余物。滤液用二氧化碳酸化而将水溶性的铝酸钠/钾转化为Al(OH)3沉淀。过滤出Al(OH)3并至第一步中循环使用。蒸发滤液，并回收碳酸钠。含有二氧化钛(TiO2)的残余物用5％的HCl溶液浸取。残余物经过滤，并用酸溶液洗涤，然后用水洗涤。在工艺方法结束时，残余物中TiO2的浓度增至超过90％。
实施例IV(钛铁矿焙烧实验)钛铁矿(ill-1)和氧化处理的钛铁矿(ill-oxi)(在空气中于1200℃热处理2小时)在空气中焙烧。
焙烧条件苏打灰与矿石的比例重量比1∶1 NaAlO2加入量∶矿重量的10％温度 900℃时间 3小时焙烧后的样品先浸取，接着用热水洗涤至滤液的pH值接近7为止。随后浸取残余物，用5％的盐酸溶液洗涤。每步得到的样品在炉中于100℃干燥3小时，随后进行XRF(X-射线荧光)分析。
分析报告
样品识别 描述Ill-1钛铁矿石原始样品。
Ill-R-W 钛铁矿石经水浸取后收集的残余物。
Ill-R-Al-W 钛铁矿石和NaAlO2一起焙烧并经水浸取后收集的残余物。
Ill-R-Ac 钛铁矿石经水和酸浸取后收集的残余物。
Ill-R-Al-Ac 钛铁矿石和NaAlO2一起焙烧并经水和酸浸取后收集的残余物。
Ill-oxi-1氧化处理后的钛铁矿石。
Ill-oxi-R-W 氧化处理后的钛铁矿石经水浸取后收集的残余物。
Ill-oxi-R-Al-W 氧化处理后的钛铁矿石和NaAlO2一起焙烧后经水浸取收集的残余物。
Ill-oxi-R-Ac 氧化处理后的钛铁矿石经水和酸浸取后收集的残余物。
Ill-oxi-R-Al-Ac 氧化处理后的钛铁矿石和NaAlO2一起焙烧后经水和酸浸取后收集的残余物。
权利要求
1.一种从钛铁或铝铁混合物中回收至少一种金属氧化物的工艺方法，所述工艺方法包括(A)在还原剂存在下冶炼该混合物以生产熔渣；(B)向熔渣中加入碱；(C)从熔渣中分离铁水以生产残渣；和(D)从残渣中回收金属氧化物。
2.根据权利要求1所述的工艺方法，其中所述的钛铁混合物是钛铁矿、金红石或钙钛矿。
3.根据权利要求1所述的工艺方法，其中所述的铝铁混合物是铝矿物质或矿石或红泥。
4.根据权利要求3所述的工艺方法，其中所述的铝铁混合物是铝土矿或红泥。
5.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中金属氧化物是氧化铝、TiO2、Fe2O3和SiO2中的一种或多种。
6.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，进一步包括回收一种或多种金属氢氧化物。
7.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中所述的至少一种金属氧化物是至少为TiO2和Al2O3两种金属氧化物。
8.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中在步骤(A)中，存在于钛铁或铝铁混合物中的铁基本上全部在熔渣中被还原成熔融的金属铁。
9.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中所述金属铁为钢。
10.根据权利要求9所述的工艺方法，其中还原剂包含熔融的铸铁，或是熔融的铸铁，且步骤(A)在熔融的铸铁浆中实施。
11.根据权利要求9或10所述的工艺方法，其中所述的金属铁是含0.8％至1.0％碳的钢。
12.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中还原剂包括碳源。
13.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中步骤(A)包括在还原剂和石灰存在下冶炼混合物。
14.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中所述碱为碳酸盐。
15.根据权利要求14所述的工艺方法，其中所述碳酸盐为Ia族或IIa族金属的碳酸盐或其混合物。
16.根据权利要求14或15所述的工艺方法，其中所述碳酸盐可选自由碳酸钠和碳酸钾组成的组中。
17.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中钛铁混合物为钛铁矿，且步骤(A)包括在化学计量比达到50％的碱/氧化铝混合物或铝酸钠存在下冶炼混合物。
18.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中在步骤(C)中铁水和残渣分别被排出。
19.根据权利要求18所述的工艺方法，其中在排出残渣的工艺方法中，按剂量加入碱。
20.根据前述任意一项权利要求所述的工艺方法，其中步骤(D)包括(D1)向残渣中加入水溶液；(D2)从金属化的残余物中分离金属化的溶液；和(D3)从金属化的溶液和/或金属化的残余物中分离金属氧化物。
21.根据权利要求20所述的工艺方法，其中步骤(D3)包括(D3a)从金属化的溶液中沉淀出金属氢氧化物。
22.根据权利要求21所述的工艺方法，其中步骤(D3a)包括将CO2气体鼓入(或将草酸通过)金属化的溶液。
23.根据权利要求22所述的工艺方法，其中CO2气体在步骤(A)中产生。
24.根据权利要求20所述的工艺方法，其中步骤(D3)包括(D3b)用酸浸取金属化的残余物产生酸浸出液；(D3c)选择性地从该酸浸出液中沉淀出金属氧化物的水合盐；和(D3d)将该水合盐转化为金属氧化物。
25.根据权利要求24所述的工艺方法，其中步骤(D3b)包括(D3b1)酸化金属化的残余物以产生浆液；(D3b2)水解该浆液；和(D3b3)将金属化的溶液和不溶的残余物分离。
26.一种从含钛氧化物的组合物中回收二氧化钛的方法，所述方法包括(a)在碱金属碳酸盐和含氧化铝的材料存在下焙烧该组合物以产生一种焙烧物质；和(b)从焙烧物质中回收二氧化钛。
27.根据权利要求26所述的方法，其中含钛氧化物的组合物为钛铁矿、金红石或钙钛矿。
28.根据权利要求26或27所述的方法，其中碱金属碳酸盐为碳酸的钠和/或钾盐。
29.根据权利要求26～28中任意一项所述的方法，其中含氧化铝的材料为氧化铝或NaAlO2。
30.根据权利要求26～29中任意一项所述的方法，其中步骤(b)包括(b1)向焙烧物质中加入含水介质以产生水溶液和不溶的残余物。
31.根据权利要求30所述的方法，进一步包括(b2)用酸浸取不溶的残余物以产生酸浸出液；和(b3)从该酸浸出液中回收钛氧化物。
32.根据权利要求30或31所述的方法，进一步包括(c)从水溶液中回收含氧化铝的材料。
33.根据权利要求26～32中任意一项所述的方法，进一步包括(d)回收在步骤(a)中产生的二氧化碳；(e)将该二氧化碳转化为碱金属碳酸盐。
34.一种提取金属氧化物的工艺方法，所述工艺方法包括如下步骤(i)在熔融的铸铁浆中还原矿物矿石(钛铁矿/铝土矿/粘土)和含氧化铝的残余物，随后用碱和/或碱的混合物进行处理；(ii)在步骤(i)产生的矿渣中，在含水介质中采用水溶液和/或稀释的氨性溶液以将水溶性的碱金属铝酸盐和未消化的金属氧化物滤渣分离，从而提取所期望的金属盐；(iii)通过鼓入CO2气体或用草酸介质来保持恒定的pH值，以从碱金属铝酸盐溶液中沉淀出氢氧化铝；(iv)煅烧步骤(iii)中形成的氢氧化铝；(v)酸化金属氧化物滤渣盐以产生水合盐，并将该水合盐转化为适当的氧化物。
全文摘要
本发明涉及一种从不同类型的铝土矿石和红泥残渣中提取氧化铝以及从钛铁矿中提取二氧化钛的零废物工艺方法。温度在碳饱和的铸铁合金熔点以上时，氧化铁首先被还原为金属铁而得到一种高碳铁合金，然后通过用碱金属碳酸盐处理富含铝和钛金属氧化物的矿渣以形成碱金属的铝酸盐和钛酸盐。通过水浸取从而分离碱金属铝酸盐，向其中鼓入二氧化碳以沉淀出铝的氢氧化物。水浸取的残余物用硫酸处理，经水解的方法沉淀出TiO
文档编号C01F7/00GK1805903SQ200480016733
公开日2006年7月19日 申请日期2004年6月11日 优先权日2003年6月16日
发明者安尼梅西·扎, 派勒·安东尼·梅尔潘, 维拉斯·戴特雷·塔萨瓦德卡 申请人:利兹大学