制备钛产品的方法

专利名称：：制备钛产品的方法
技术领域：
：本发明涉及制备钛产品的方法。更具体地，本发明涉及由钛的低品位流溶液制备钛产品的方法。
背景技术：
：钛的工业制备通常包括氯化或磺化阶段，其中使用高品位的钛矿石。在氯化处理中，使用HCl/Cl2来从矿石中提取钛并将氯化钛蒸馏，由此产生高度纯化的钛。然而，该方法的主要缺点是氯化钛蒸馏和提纯的高费用。二氧化钛广泛用作白色颜料，其市场为每年约7百万美元。作为白色颜料的钛氧化物通常是由高品位的钛矿石制备的。该产品必须满足严格的标准杂质含量、颗粒尺寸和颗粒尺寸分布。钛氧化物颗粒的颗粒尺寸范围是几纳米至几百纳米。制备这些产品的原材料的费用高昂。本公开中所述的方法使得能够使用提纯阶段从低品位的钛流制备钛氧化物，在该提纯阶段中产生钛的复盐。钬金属是由高品位的钬矿石制备。产品必须满足严格的杂质含量标准。制备该产品的原材料的费用高昂。由工业处理获得的低品位钛矿石或低品位的溶液流不用于这些产品的制备。本公开中所述的方法建议使用提纯阶段从低品位的钛流制备钛产品，在该提纯阶段中产生钛的复盐。复盐定义为由两种不同阳离子和/或阴离子組成的晶体。通常其特征在于具有显著更低的溶解性，相比于其组分的简单盐。Goroshchenko，Ya.G(钬和铵的硫酸复盐)DokladyAkademiiNaukSSSR(1956)，109532-4研究了Ti(iv)的复盐从纯净溶液的沉淀，并且发现在高的硫酸铵或H2S04浓度下观察到盐析效应以及复盐溶解性降低。SILVAHELIOJOSE在2003年创作的专利BR20012509将钬氧化物与存在于钛铁矿或其它含钛矿石中的其它多价阳离子分离。在这种提议的方法中，在Fe(III)以铵的复盐形式沉淀之前，Fe和Al被从钛盐中分离。向使用硫酸浸出钛铁矿得到的溶液添加硫酸铵，引起二元盐(NH4)Fe(S04)212H20、(NH4)2TiO(S04)2H20和(NH4)2Fe(S04)26H20的一起沉淀。复盐可以由许多多价阳离子产生，钛，Fe(III)和Fe(II)都能产生复盐，并且这些复盐通常一起沉淀。所述专利和文章教导，多价阳离子的复盐易于沉淀但是往往共沉淀形成低纯度的产品。低温下的盐沉淀可能降低复盐的溶解性，因此增加钛复盐的沉淀收率，但是预计会降低产品的纯度。结果是不存在使用复盐技术提纯钛盐的工业方法。根据本发明，意外发现钛复盐可以从含有高比率的多价阳离子且特别是Fe(II)和Fe(III)的溶液中以高收率和高选择性沉淀，产生高的钛多价阳离子比率的产品。意外发现，使用阴离子浓度高于20%并且一价阳离子与阴离子的比率为0.2-1.4的母液，结晶收率非常高同时复盐的纯度非常高。还意外发现，可在钬损失非常低的情况下对产生的复盐进行洗涤，来提供足够品位的产品，该产品可用于制备钬金属、钬金属的原材料和其它高纯度金属产品，以及用于制备钛氧化物和钛盐。尽管Fe(III)和Fe(II)大量存在于溶液中并且能够形成类似的复盐，然而仍获得这种高的纯度。在较高的一价阳离子阴离子的比率下，铁的复盐与钬的复盐共沉淀，从而降低产品的纯度.本发明提供了非常有效、低费用的提纯方法，其中使用低品位的钬流来制备高品位的钬、用于制备高品位二氧化钛的原材料、高品位钬金属以及其它钛产品，例如氯化氧钛、硫酸氧钛和其它钛盐。
发明内容考虑现有技术，根据本发明提供了纯度为Pl的低品位钛进料流的工业提纯方法，形成纯度为P2的钛复盐沉淀物和纯度为P3的钛溶液，其中P2>P1>P3，所述方法包括如下步骤i.从所述进料形成包含水，钛离子，选自铵、碱金属阳离子、质子(proton)及其组合的阳离子，和选自0H、S04、HS04、卣化物及其组合的阴离子的介质，所述形成的介质进一步的特征在于存在(a)包含钛离子、至少一种所述阳离子和至少一种所述阴离子的复盐沉淀物；和(b)钛溶液；并且其中所述阴离子在所述钛溶液中的浓度高于15%,并且在所述钛溶液中所述阳离子与所述阴离子的浓度之比高于0.2且低于1.6;和ii.从所述溶液中分离至少一部分所述沉淀物。本说明书中使用的术语钛复盐是指由阴离子和两种不同阳离子组成的晶体，其中所述阳离子之一是钬。本说明书中使用的术语阳离子是指存在于复盐中的一价阳离子。本说明书中使用的术语阴离子是指存在于复盐中的阴离子。术语纯度或P将定义为钛与全部多价金属的重量比，其中该纯度在若干情形中以百分比表示，例如本说明书中使用的Pl是指钛进料溶液的纯度，而P2是指钛复盐的纯度且P3是指钛溶液(该钛溶液是在钛复盐制备中形成的母液)的纯度。本说明书中使用的术语钬金属在本公开中是指单质钛，例如海绵钛或任何其它钛的金属产品。本说明书中使用的术语钛产品是指包含钬的各种产品，例如氢氧化钛、羟基氧化钬、氯化钛、氯氧化钛、硫酸钬、疏酸氧钛和其它钛的有机盐或无机盐。根据本发明的一个实施方案，所述钬进料可以是通过使用酸溶液浸出钛矿石形成的钛的低品位流溶液。根据另一实施方案，所述钛进料包含选自酸性卣化物、硫酸、硝酸或它们的任何组合的酸。根据本发明的另一个实施方案，所述进料溶液包含来自工业处理的废物流，并且在另一实施方案中，所述钛进料包含来自钛制备过程的废物流。因此，本发明提供了用于提纯钛进料流且特別是来自低品位钛流的钛进料流的非常有效的方法。根据另一个实施方案，本发明还包含处理所迷沉淀物以产生钛氧化物的步骤。所述钛氧化物产品是锐钛矿、金红石和板钛矿。根据另一个实施方案，本发明还包含处理所迷沉淀物以产生钛氧化物以外的钛产品的步驟。所述产品是Ti(0H)4、TiOCl2、TiOCl2、TiCUTiOS04、TiO(N03)2、其它钛无机盐和钛有机盐。在本发明的其它优选实施方案中，提供了包舍如下另外步骤的方法处理所述沉淀物以产生钛金属。在本发明的优选实施方案中，所述钛进料流是水基废溶液。在本发明的优选实施方案中，所述钛进料是通过使用酸溶液浸出钛矿石形成的。在一个实施方案中，所述钛进料的纯度Pl的范围是约10%至约90%。Pl优选低于60。/。。在特别优选的实施方案中Pl低于50%，并且在另一优选实施方案中Pl低于45%。根据一个实施方案，所迷钬进料包括Fe/Ti比率为至少0.25的铁，并且所述钛复盐沉淀物包含的Fe/Ti比率小于0.02。在本发明的优选实施方案中，Pl小于70。/。且P2大于95%。在本发明特别优选的实施方案中，所述钛进料流包含质子以及选自卣化物、硫酸根、硝酸根及其组合的至少一种阴离子.在本发明的优选实施方案中，所迷钛进料流包括来自工业处理的废物流。在本发明的一些优选实施方案中，所述钬进料流包含铁，并且在所述低品位流中铁与钛的摩尔比范围是约0.2:1至约3:1。在所述优选实施方案中，所述复盐中钛与铁的摩尔比率优选是所述进料流中的所述比率的至少5倍。在本发明的一些优选实施方案中，所述复盐中的所述阳离子是铵。在本发明的其它优选实施方案中，所迷复盐中的所述阳离子选自钠和钟o在本发明的一些优选实施方案中，所述复盐中的所述阴离子选自0H、S04、HS04和卣化物。在本发明的优选实施方案中，所述沉淀物选自钛复盐和钛的碱式复盐。所述沉淀物优选包含至少80%的最初存在于所述低品位流溶液中的钛。在本发明的优选实施方案中，比率P2/P3大于2。在本发明的更优选的实施方案中，该沉淀物包含大于85%的存在于钛进料中的钛，并且多价杂质之间的比率即(1-P3)/(1-P2)大于10。在本发明的特别优选的实施方案中，比率P2/P3大于10。在本发明的优选实施方案中，所述形成的介质的温度是0-80。C。在本发明的特别优选的实施方案中，进行所述接触的温度是10-50。C。在本发明的最优选实施方案中，进行所述接触的温度是20-40'C。在本发明的优选实施方案中，对所述钛溶液进行调整以便形成选自如下组的产品铁金属、铁氧化物和存在于所述钛进料溶液中的其它多价阳离子的产品，其中调整阶段之一是结晶。在所述优选的实施方案中，所述含铁产品优选地选自铁复盐、铁氧化物和铁氢氧化物。在所述优选的实施方案中，所述铁复盐的阴离子选自一价阴离子、二价阴离子、卣化物阴离子、硫酸根和硫酸氬根阴离子以及它们的组合。在所述优选的实施方案中，所述铁复盐的笫二阳离子选自铵、钠和钾。在所述优选的实施方案中，所述多价阳离子的化合物优选地选自所述多价阳离子的中性复盐、碱式复盐、金属氧化物和金属氢氧化物。在本发明的一些优选实施方案中，所述方法还包括用溶液洗涤沉淀物的阶段以便形成纯度为P4的纯化洗涤沉淀物和纯度为P5的洗涤溶液，其中P4>P2>P5。根据优选的实施方案，所述洗涤溶液包含与钛复盐中存在的相同的阴离子和阳离子，其中该阳离子选自铵、碱金属及其组合，并且该阴离子选自S04、HS04、S化物及其组合，并且其中所述阴离子的浓度高于15%，所述钛溶液中的所述阳离子与所述阴离子的浓度之比高于0.2且低于1.6。在所述优选的实施方案中，所述洗涤优选使用包含质子、铵和硫酸根离子的溶液。在所述优选的实施方案中，所述洗涤的沉淀物的纯度高于99%。在本发明的其它优选实施方案中，所述方法还包括使(可选预洗涤的)所述沉淀物再结晶以便形成纯度为P6的沉淀物和纯度为P7的母液，其中P6>P2>P7。在所述优选的实施方案中，该再结晶沉淀物的纯度高于99%且更优选高于99.9%。优选地，所述结晶由选自如下的作用引起添加一价阳离子的盐、添加一价阳离子的碱、提高温度、稀释及其组合。所述再结晶优选使用包含选自上文所述组中的至少一种阳离子和至少一种阴离子的溶液。在本发明的一些优选实施方案中，为了通过钛氧化物的沉淀从所述钬复盐溶液产生钛氧化物，所述方法包括如下步骤a.在水溶液中溶解钛复盐；和b.引起条件改变以便从所述溶液沉淀出钛氧化物，其中所述改变选自稀释、升温、提高pH及其組合。在所述优选实施方案中，所述钬氧化物中的钛量与所述钬复盐中的钛量之间的重量比优选大于0.8。在所述优选实施方案中，所述升温是指将温度提高到大于80匸，所述钛复盐的纯度(P2)优选大于80%。在本发明特别优选的实施方案中，所述钛复盐的纯度(P2)大于85%。在本发明最优选的实施方案中，所述钛复盐的纯度(P2)大于95%。在本发明的其它优选实施方案中，所述处理所述沉淀物的过程包括钛氧化物的产生阶段，所述方法包括如下步骤a.在水溶液中溶解钛复盐；和b.引起条件改变以便从所述溶液形成氢氧化钛沉淀，其中所述改变选自稀释、升温、提高pH及其组合；c.将钛酸转变成钛氧化物。在所述优选实施方案中，所述钬氧化物优选包含至少70%的存在于所迷钛进料中的钛。优选地，所述钛氧化物的形式为纳米颗粒，平均范围是5-IOO纳米。在本发明的优选实施方案中，所述钛氧化物的形式为纳米颗粒，平均范围是100-300纳米。根据本发明的优选实施方案，所述钛进料除其它多价阳离子之外还包含Fe。在一些优选实施方案中，所述钛溶液中的硫酸铵的残余浓度大于20%,并且残余NH4/S04比率范围是0.2:1至3.1:1，且更优选的范围是0.2:1至1.4:1，且最优选的范围是0.2:1至0.7:1。优选地，所述形成的沉淀物选自钛复盐和钛的碱式复盐.特别优选的实施方案中，所述沉淀物包含至少80%的存在于所述钛进料中的钛，且最优选至少85%。在优选的实施方案中，所述钬进料包含至少0.25的Fe/Ti比率，并且所述钛复盐沉淀物包含小于0.04且更优选小于0.02的Fe/Ti比率。在优选的实施方案中，Pl小于70。/。且P2大于"％。Ti(iv)、Fe(II)和Fe(III)均形成复盐并且往往一起共沉淀。仅以第二种盐的最终浓度存在于复盐中，其中阳离子是氨和碱金属而阴离子是复盐的阴离子。在高于10%且第二阳离子与阴离子的比率为0.1至1.6的钛溶液中，钛复盐以高纯度沉淀。在该范围之外的比率下，Fe(III)且特别是Fe(II)与Ti复盐共沉淀。这种特定条件使得能够以高的收率沉淀钛复盐。随着残余的第二种盐的浓度增加，沉淀收率增加，并且在O.2至0.8的窄的阳离子/阴离子比率范围内纯度最高。优选地，所述沉淀物的纯度P2大于80%。在特别优选的实施方案中，该纯度大于90%,且最优选纯度P2大于95%。根据优选的实施方案，介质包含硫酸根离子，其中阳离子(氨或碱金属)与sor之间的摩尔比大于0.1且低于1.6。根据另一个优选实施方案，所述摩尔比大于0.2且低于1.4，并且根据另一个优选实施方案，大于0.4且低于0.8。在另一优选实施方案中，所述钬复盐是^IL酸钛铵，且用于洗涤沉淀物的所述第三溶液包含质子、氨和硫酸根，且氨与S(^的比率为0.2至1.4。根据另一优选实施方案，该溶液还包含钛。优选地，用于溶解所述沉淀物的所述溶液包含选自铵和碱金属及其组合的阳离子，以及选自0H、S04、HS04、卣化物和酸性卣化物及其组合的阴离子。根据另一优选实施方案，所述溶液包含水。在优选的实施方案中，洗涤溶液中的最终的阴离子/阳离子比率是0.2至1.4。该沉淀物可以溶解在水或任何其它溶液中，并且添加包含存在于所述复盐中的阴离子和阳离子的盐以便产生高于10%且更优选高于20%且最优选高于30%的最终盐浓度，并且阳离子与阴离子的比率为0.2至1.4。在本发明特别优选的实施方案中，处理所述沉淀物包括氯化钛的产生阶段，其包括如下步骤i.在溶剂或最少量的水中溶解钛复盐和C1盐；和ii.从所述溶液中蒸馏TiCl4。在又一优选实施方案中，使钛复盐在比用以沉淀钛酸的温度更低的温度下与碱接触。洗涤该沉淀物并溶解于酸中。在优选的实施方案中，该酸是HC1且产品是氯化氧钛。在另一个优选实施方案中，该酸是H2S04且产品是硫酸氧钛，而在另一优选实施方案中该酸是有机酸或任何无机酸。在又一优选实施方案中，所迷氯化钛包含至少70%的存在于所述钛进料溶液中的钛，且更优选至少85%。另外，根据第一优选实施方案，所述氯化钛或氯化氧钛还用于制备秋金属，根据另一优选实施方案，通过使用以Na或Mg作为还原剂的Kroll工艺或者或任何其它常规还原方法进行还原，由制备的任何钛盐且更优选直接由钛复盐溶液来制备钛金属。根据优选的实施方案，该产品是单质钬，例如海绵钛或钛锭或任何其它单质钛产品。根据优选的实施方案，通过结晶对所述钛溶液进行调整以便形成选自如下组的产品铁金属、铁氧化物和存在于所述钛进料中的其它多价阳离子的产品。根据优选的实施方案，所述含铁产品选自铁复盐、铁氧化物和铁氢氧化物。根据优选的实施方案，构成所述^^复盐的阴离子选自一价阴离子、二价阴离子、卤化物阴离子、硫酸根和硫酸氢根阴离子以及它们的组合。根据另一优选实施方案，所述铁复盐的第二阳离子选自铵、钠和钾。根据优选的实施方案，通过结晶阶段调整所述第二溶液以便形成存在于所述钛进料中的其它多价阳离子的产品，所述其它多价阳离子的产品选自它们阳离子的中性复盐、碱式复盐、它们阳离子的金属氧化物或金属氢氧化物。根据另一优选实施方案，所述结晶阶段由选自如下的步骤引起添加一价阳离子的盐、添加一价阳离子的碱、提高温度、稀释及其组合。在本发明的再一方面，提供了通过还原钛复盐从钛复盐溶液制备钛金属的方法，所述方法包括如下步骤i.在溶液中溶解钛复盐；ii.引起还原条件以便从所述溶液还原复盐中的钛；和Ui.进一步处理该单质金属。根据优选的实施方案，所述钛金属或氯化钛中的钛总量与初始钛量之间的比率大于O.8，且更优选大于0.95。根据优选的实施方案，所述还原方法是指将温度提高到高于80匸。在特别优选的实施方案中，所述升温是指将温度提高到大于200匸，且最优选将温度提高到高于250匸。虽然将参照附图结合下面实施例中的某些优选实施方案对本发明进行说明以便于本发明的方面得到更充分的理解和评价，然而并不意图将本发明限制于这些具体的实施方案。相反，意图是包括可能包含在所附权利要求限定的本发明范围内的所有替代、变化和等效。因此，包括优选实施方案的下列实施例将用于说明本发明的实施，应当理解所示出的细节仅仅是举例并且目的是举例说明本发明的优选实施方案，而且是为了提供据认为是本发明的配置过程以及原理和概念方面的最有效和容易的理解描述。附图i兌明图l-3示出了本发明实施方案的流程图。图1示出了根据本发明实施方案的优选方法之一的流程图。在阶段1中，使用酸溶液浸出钛矿石以形成钛盐的钛进料溶液，其中所述酸选自酸性卣化物、硫酸、硝酸或它们的任何组合。为了简便起见，选择该图中的酸为硫酸。两种流离开浸出阶段包含未溶解固体的废物流以及定义为钛进料的流，该钛进料流进入阶段2——沉淀阶段。作为其中在浸出阶段形成钛进料的方法的替代，在本发明的另一优选实施方案中，在阶段2将来自钛制备过程的废物流或来自铁制备过程的废物流引入到沉淀阶段。在阶段2(沉淀阶段)，通过将钛进料与选自由阴离子和一价阳离子构成的组中的试剂混合来形成所述介质，其中所述盐的阳离子选自铵和碱金属以及它们的组合，而所述盐的阴离子选自0H、S04、HS04、离化物及其组合，以便形成沉淀的钛复盐和这里优选为钛溶液的母液。为了简便起见，图1示出向阶段2添加含(冊4)2S04的溶液。在优选的实施方案中，在0-80t:的温度范围内进行该阶段，并且在另一优选的实施方案中，在10-501C的温度范围内进行该阶段，并且在又一优选的实施方案中，在20-40C的温度范围内。两种流离开沉淀阶段沉淀出的形成的钛复盐，以及钛溶液。母液中的氨与sor的摩尔比大于0.1。在另一优选实施方案中其大于0.2，并且在另一优选实施方案中，其大于0,4且小于0.8。在该图中，所述钛复盐中的第二阳离子是铵，而在另一优选实施方案中，其选自钠、钾或任何碱金属。该阶段非常有效。在优选的实施方案中，所述钛复盐包含至少80%、且更优选至少85%的存在于所述钛进料中的钛。另外，该阶段的特征在于形成非常纯的钛复盐，其中该钛复盐的纯度(P2)大于80%，优逸大于85%，更优选大于90%，且在最优选的实施方案中大于95%，其中比率P2/P3大于2，更优选大于5且最优选大于10。两种流离开沉淀阶段沉淀出的形成的钛复盐，以及进入阶段5的溶液。将在阶段2中沉淀的至少一部分形成的钛复盐与所述溶液分离并且进入作为洗涤阶段的阶段3。在该阶段中，用第三溶液洗涤该复盐以便形成钛纯度为P4的钛盐的纯化沉淀物以及钬纯度为P5的洗涤液，其中P4>P2>P5。所述笫三溶液包含沉淀阶段(阶段2)中所用的相同阳离子和阴离子。在优选的实施方案中，如该图中所示，该溶液包含丽4HS04和H2S04，其中在更具体的优选实施方案中，所述溶液中的SO,/HSO,摩尔比小于2。图l显示所述第三溶液是离开阶段4的再循环流。另外该图显示所述洗涤溶液离开洗涤阶段且其一部分在添加NH40H后再循环返回至阶段2，而其另一部分在添加H2S0,后再循环返回至浸出阶段(阶段1)。钛复盐沉淀物然后进入溶解和再沉淀阶段(阶段4)以便形成钛纯度为P6的纯化的钛盐沉淀物和钛纯度为P7的第二洗涤溶液，其中P6>P2>P7。在优选的实施方案中，这个阶段中的溶液包含阶段2中所用的相同阳离子和阴离子。根据另一个实施方案，所述溶液包含mUIS04和H2S04，并且其被再循环返回至阶段3。根据另一个实施方案并且如图1所示，所述溶液是水。在优选的实施方案中，通过选自稀释、加热、提高pH或其组合的步骤引起所述再结晶阶段。离开再结晶阶段的钛产品包含至少70%的存在于所述低品位源溶液中的钛，更优选至少85%。在另一个优选实施方案中，该钛产品是纯度足以产生钬金属的氯化钛或氯化氧钛。在优选的实施方案中，对离开阶段2的所述第二溶液进行调整以便形成选自铁金属、铁氧化物和存在于钛进料的低品位源中的其它多价阳离子的产品。图2示出了根据本发明实施方案的优选方法之一的流程图。该图与图1非常类似，然而区别在于钛复盐的洗涤阶段(阶段3)，该图示出了用于钛复盐的最终提纯的溶解和再结晶步骤。图3示出了用于从钛复盐溶液制备钬金属的本发明优选方法之一的流程图，包括如下步骤在溶液中溶解钛复盐和引起条件以便从所述溶液蒸馏氯化钛。根振该方法的优选实施方案，钛复盐的阴离子是氯化物，并且按原样或者在添加水或/和溶剂之后从所述盐中蒸馏氯化钛。根据该方法的另一优选实施方案，钛复盐的阴离子是硫酸根，并且通过添加氯化物盐或HC1和水和/或溶剂来产生氯化钛或氯化氧钛。根据该方法的另一优选实施方案，通过Kroll工艺还原钛复盐来产生单质钛。阶段l表示钛复盐在水溶液中的溶解。为了简便起见，该图中注明该流为水。优选实施方案描述比较例1通过用硫酸浸出钛铁矿获得不同量的溶液，将不同量的氨和(NIU2S04加入烧瓶。在251C下摇晃该烧瓶持续20分钟或1.5小时。形成沉淀物。浸出液钛铁矿溶液的组成列于表1，而沉淀物和钛溶液的组成列于表2和表3中。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表2RT下1.5小时后的结果<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表320分钟后的结果<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>该实施例教导我们Fe阳离子和钛阳离子以复盐形式共沉淀，具有低的残余钛和Fe浓度或者低的残余硫酸铵浓度，形成不纯的复盐。实施例2通过用硫酸浸出钛铁矿获得不同量的溶液，将氨和(NH4)2S04加入烧瓶。在251C下摇晃该烧瓶持续1.5小时。形成沉淀物。沉淀物和溶液的组成如表4所示。表4RT下1.5小时后的结果<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>该实施例教导我们甚至从残余Fe浓度远高于Ti的溶液中也可以获得高纯度的钛盐沉淀。实施例3通过用硫酸浸出钛铁矿获得不同量的溶液，将氨和(NH4)2S04加入烧瓶。在25T下摇晃该烧瓶持续1.5小时。形成沉淀物。沉淀物和溶液的组成如表5所示。表5<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>该实施例教导我们残余氨与残余硫酸根之间的比率对复盐的纯度具有显著影响。实施例4通过用硫酸浸出钛铁矿获得不同量的溶液，并将(NH4)2S04加入烧瓶。在301C下摇晃该烧瓶持续20分钟，形成沉淀物。初始溶液的组成如表6所示，结果示于表7中。表6初始条件<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>该实施例教导我们，在适当的残余NH4/S04比率下，沉淀物几乎不含Fe，即使在溶液中的Fe/Ti比率非常高。实施例5.1通过用硫酸浸出钛铁矿获得不同量的溶液，将氨和(NH4)2S04加入烧瓶。在251C下摇晃该烧瓶持续1.5小时。形成沉淀物。沉淀物和溶液的组成如表8所示。表8<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table>实施例5.2将在2号小瓶(vial)中获得的晶体和20。/。NH,HS04溶液加入小瓶中。在30"C下摇晃该小瓶持续20分钟。固体的组成如表9所示。表9<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>实施例5.3将实施例5.2中得到的2.Q克复盐溶解在10克水中。将该溶液加热到169X:。形成沉淀物。残余溶液中Ti的浓度是约0.05%。实施例6将实施例5.1中得到的2.O克复盐溶解在2克水中。緩慢加入0.2M的NaOH溶液至pH为4.2。形成沉淀物。将沉淀物分离并洗涤，发现其为钛酸。向溶液中加入4NHC1溶液以便形成氯化氧钛溶液。实施例7将实施例5.2中得到的2.O克复盐溶解在2克水中。緩慢加入0.2M的NaOH溶液至pH为4.2。形成沉淀物。将沉淀物分离并洗涤，发现其为钛酸。向溶液中加入4NH2S04溶液以便形成硫酸氧钛溶液。实施例8将实施例5.2中得到的2.0克复盐溶解在2克水中。緩慢加入0.2M的NaOH溶液至pH为4.2。形成沉淀物。将沉淀物分离并洗涤，发现其为钛酸。用丙醇洗涤沉淀物，向溶液中加入浓H2S04溶液以便形成硫酸氧钛溶液。向溶液中加入Mg金属。钬金属沉淀的同时形成镁盐。实施例9将实施例5.2中得到的2.0克复盐溶解在2克水中。緩慢加入0.2M的NaOH溶液至pH为4.2。形成沉淀物。将沉淀物分离并洗涤，发现其为钛酸。向溶液中加入磺酸月桂酯以便形成有机钛氧盐。本领域的技术人员清楚，本发明不限于前述的说明性实施例的细节并且可以按其它特定形式实施本发明而不脱离本发明的基本属性，因此希望参照所附的权利要求而非前述的说明书，在所有方面以示例而非限制的方式考虑本发明的实施方案和实施例。因此本发明意图包括权利要求等价物的含意和范围内的所有变化。权利要求1.纯度为P1的钛进料流的工业提纯方法，该方法通过形成纯度为P2的钛复盐沉淀物和纯度为P3的钛溶液，其中P2>P1>P3，所述方法包括如下步骤:2.根据权利要求1的方法，还包括处理所述沉淀物以产生钛氧化物的步骤。3.根据权利要求1的方法，还包括处理所述沉淀物以产生钛氧化物以外的钛产品的步骤。4.根据权利要求1的方法，还包括处理所述沉淀物以产生钛金属的步骤。5.根据权利要求l的方法，其中所述钛进料流是水基废溶液。6.根据权利要求1的方法，其中所述钛进料流包含至少2重量％的铁阳离子。7.根据权利要求1的方法，其中所述钛进料是通过使用酸溶液浸出钬矿石形成的。8.根据权利要求l的方法，其中Pl的范围是约10%至约90%。9.根据权利要求1的方法，其中Pl低于60%。10.根据权利要求l的方法，其中P1低于50。/。。11.根据权利要求l的方法，其中所述钛进料流包含Fe/Ti摩尔比为至少0.25的铁，并且其中所述钛复盐沉淀物中的所述比率小于0.02.12.根据权利要求l的方法，其中Pl小于70。/。且P2大于95%。13.根据权利要求l的方法，其中所述钛进料流包含质子以及选自卣化物、硫酸根、硫酸氢根、硝酸根及其组合的至少一种阴离子。14.根据权利要求l的方法，其中所述钛进料流包括来自工业处理的副产物流。15.根据权利要求l的方法，其中所述钛进料流包含铁，并且在所述进料流中Fe/Ti摩尔比范围是约0.2:1至约3:1。16.根据权利要求15的方法，其中所述复盐沉淀物中的Fe/Ti摩尔比率是所述进料流中的所述比率的至多五分之一。17.根据权利要求l的方法，其中所述复盐中的所述阳离子是铵。18.根据权利要求l的方法，其中所述复盐中的所述阳离子选自钠和钟o19.根据权利要求l的方法，其中所述复盐中的所述阴离子选自0H、S04、HS04和卣化物。20.根据权利要求l的方法，其中所述沉淀物选自钛复盐和钛的碱式复盐。21.根据权利要求1的方法，其中所述沉淀物包含至少80%的最初存在于所述进料流中的钛。22.根据权利要求l的方法，其中比率P2/P3大于2。23.根据权利要求l的方法，其中比率P2/P3大于10。24.根据权利要求1的方法，其中所述形成的介质的温度是0-80。C。C25.根据权利要求1的方法，其中所述形成的介质的温度是10-5026.根据权利要求l的方法，其中所述形成的介质的温度是20-4027.根据权利要求l的方法，该方法还包括对所述钬溶液进行处理以便形成选自如下组的产品的步骤铁金属、铁氣化物、其它铁产品、存在于所述钛进料溶液中的其它多价阳离子的产品以及它们的组合，所述处理包括结晶。28.根据权利要求l的方法，所述方法还包括洗涤所述分离的沉淀物的步骤，以便形成纯度为P4的洗涤沉淀物和纯度为P5的洗涤溶液，其中P4>P2>P5。29.根据权利要求28的方法，其中所述洗涤是使用包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的溶液，所述阳离子和阴离子选自权利要求1中的所述组，并且其中所述阴离子的浓度高于15%,且所述钛溶液中的所述阳离子与所述阴离子的浓度之比高于0.2且低于1.6。30.根据权利要求28的方法，其中所述洗涤使用包含质子、铵和硫酸根离子的溶液。31.根据权利要求l的方法，所述方法还包括使可选经过预洗涤的所述沉淀物再结晶的步骤，以便形成纯度为P6的沉淀物和纯度为P7的母液，其中P6>P2>P7。32.根据权利要求31的方法，其中所述再结晶使用包含至少一种阳离子和至少一种阴离子的溶液，所述阳离子和阴离子选自权利要求l中的所述组。33.根据权利要求l的方法，该方法还包括如下步骤a.在水溶液中溶解钛复盐；和b.引起条件改变以便从所述溶液形成钛氧化物沉淀，其中所述改变选自稀释、升温、提高pH及其组合。34.根据权利要求2的方法，其中所述钛氧化物包含至少70%的最初存在于所述进料流中的钛。35.根据权利要求2的方法，其中所述钬氧化物包含中间尺寸范围是5-100纳米的纳米颗粒。36.根据权利要求2的方法，其中所述钬氧化物包含中间尺寸范围是100-300纳米的纳米颗粒。37.根据权利要求27的方法，其中所述铁产品选自铁复盐、铁氣化物和铁氢氧化物。38.根据权利要求37的方法，其中所述铁复盐的阴离子选自一价阴离子、二价阴离子、卣化物阴离子、硫酸根和硫酸氢根阴离子以及它们的组合。39.根据权利要求37的方法，其中所述铁复盐包含选自铵、钠和钾的阳离子。40.根据权利要求27的方法，其中所述多价阳离子的化合物选自中性复盐、碱式复盐、氧化物、氢氧化物和它们的组合。41.根据权利要求31的方法，其中所述再结晶由选自如下的作用引起添加一价阳离子的盐、添加一价阳离子的碱、提高温度、稀释及其组合。42.根据权利要求2的方法，用于从所述钛复盐溶液产生钛氧化物，所述方法包括如下步骤a.在水溶液中溶解钛复盐；和b.通过选自稀释、升温、提高pH及其组合的作用引起钛氧化物从所述溶液中沉淀。43.根据权利要求42的方法，其中所述钛氧化物包含至少80%的最初存在于所述复盐中的钛。44.根据权利要求42的方法，其中所述升温涉及将温度提高到高于80匸。45.根据权利要求l的方法，其中P2大于80。/d。46.根据权利要求l的方法，其中P2大于850/。。47.根据权利要求l的方法，其中P2大于90。/。。48.根据权利要求2的方法，其中所述钬氧化物包含至少70%的存在于所述钛进料流溶液中的钛。49.根据权利要求42的方法，其中所述升温是指将温度提高到120X:至250t;的范围内。全文摘要本发明提供了纯度为P1的钛进料流的工业提纯方法，该方法通过形成纯度为P2的钛复盐沉淀物和纯度为P3的钛溶液，其中P2＞P1＞P3，所述方法包括如下步骤i.从所述进料形成包含水、钛离子、阳离子和阴离子的介质，所述阳离子选自铵、碱金属阳离子、质子及其组合，所述阴离子选由OH、SO₄、HSO₄、卤化物及其组合，所述形成的介质进一步的特征在于存在(a)包含钛离子、至少一种所述阳离子和至少一种所述阴离子的复盐沉淀物；和(b)钛溶液；并且其中所述阴离子在所述钛溶液中的浓度高于15％，并且在所述钛溶液中所述阳离子与所述阴离子的浓度之比高于0.2且低于1.6；和ii.将至少一部分所述沉淀物从所述溶液中分离。文档编号C01G49/14GK101384512SQ200680044166公开日2009年3月11日申请日期2006年10月15日优先权日2005年10月11日发明者勒维塔尔·马里,阿伦·埃亚尔,阿舍·维特纳申请人:朱马国际公司;阿舍·维特纳有限公司