专利名称：一种制备高品位人造金红石的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备高品位人造金红石的方法，特别是由电炉钛渣为原料制备纯 度超过93%的人造金红石的方法。
背景技术：
二氧化钛是一种重要的化工原料，更是性能优越的白色颜料，广泛应用于涂料、塑 料、造纸等行业。现行的钛白生产技术主要分为硫酸法与氯化法，硫酸法采用钛精矿或酸溶 性钛渣为原料，生产金红石型和锐钛型钛白，其所产生的废水、废酸、废渣与硫酸亚铁等副 产物，对环境污染较为严重；氯化法采用TiO2含量90%以上的高钛渣或人造金红石为原料， 生产高品质的钛白，但是该工艺要求原料中TiA的含量>90%，且CaO+MgCKl. 5%。国内以电炉钛渣制备人造金红石采用的原料多是四川攀西地区的钛渣。中国专利 申请200310110821. 3公开了一种提高钛渣TW2的方法，该发明采用攀西地区生产的钛渣， 经过流态化焙烧、煤气还原与高压酸浸得到TW2含量为89. 8%的人造金红石，由于流态化 与高压设备要求高，且得到的人造金红石品位较低。中国专利号为ZL200510048754. 5公开了一种用电炉钛渣制取富钛料的方法，该 发明以云南钛渣为原料，提出酸碱联合浸出法，得到Ti02>90%的富钛料，该工艺采用高压设 备，增加了投资成本，也提高了技术操作难度，且得到的富钛料质量较低。
发明内容
本发明的目的是针对目前金红石制备技术中存在的问题，提出一种制备高品位人 造金红石的方法，该方法工艺技术与操作设备简单，能耗较低，副产物较少，符合节能减排 与清洁冶金的要求。解决本发明的技术问题所采用的技术方案为
一种制备高品位人造金红石的方法，其特征在于电炉钛渣与碱性溶液按重量液固比 为1 广15混合进行碱浸脱杂反应，反应0. 5^24 h后进行过滤、洗涤，得到碱浸渣；碱浸渣先 后经过预氧化和活化改性后，得到改性渣；改性渣与酸性溶液按重量液固比为1 广15混合 进行酸浸脱杂反应，反应H4 h后得到酸浸渣；酸浸渣干燥后得到纯度大于93%的人造金 红石，各反应段的浸出溶液经过处理后循环使用。所说电炉钛渣的粒度<0. 2mm，其中的75%粒度<0. 1mm。所说的碱性溶液是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等水溶液的任意一种或 几种的混合；碱性溶液与电炉钛渣的反应温度为3(T180°C，反应压强为0. Γ2. OMPa0所说预氧化过程在电炉、回转窑或马弗炉等高温炉中进行；预氧化中的温度控制 在50(Tl30(TC，预氧化的时间为0. 5 10 h ；空气流量为300 1500 L/h。所说活化改性时，改性剂的种类是磷酸氢铵、多聚磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸钠 或五氧化二磷的任意一种或几种的混合；预氧化后渣与改性剂按重量比广15 1混合，活化 改性温度为30(Tl50(TC，改性时间为0. 5 15h。
所说酸性溶液是盐酸、硫酸、硝酸或醋酸等水溶液的任意一种或几种的混合，酸浸 温度为3(Tl80°C，反应压强为0. Γ2. 5MPa。所说碱浸脱杂反应或是酸浸脱杂反应中，采用的反应容器在沸点之下为普通反应 槽，沸点之上为高压反应釜。本发明是将电炉钛渣与碱性溶液按照比例混合，并在适当温度下反应一段时间后 进行过滤、洗涤等操作，得到碱浸渣。碱浸渣先后经过预氧化和活化改性后，得到表面疏松 多孔的改性渣。改性渣随后与酸溶液反应进一步脱杂，并得到酸浸渣。酸浸渣煅烧后便可 得到纯度大于93%的人造金红石，满足氯化法生产钛白的要求。各段反应后的浸出液经过 回收处理后循环利用。其中的碱浸脱杂采用碱性溶液脱除钛渣中的硅、铝等杂质，达到富集TiO2的品味。预氧化与活化改性是先将碱浸渣在炉内进行预氧化，使得硅酸盐玻璃质分解，固 溶体结构破坏，从而增加预氧化钛渣的活性；随后通过与改性剂混合活化，得到表面疏松多 孔的改性渣。酸浸脱杂改性钛渣与酸性溶液反应，除去狗203、A1203、MgO等杂质，浸出渣经过 滤、洗涤、干燥得到纯度为93. 5%的人造金红石。本发明满足氯化法生产钛白的要求，对原料具有广泛的适用性，且制得的人造金 红石物理化学性质优异，纯度较高，粒度分布均勻，整个过程钛的回收率较高。该发明所需 的设备投资少、能耗低、对环境的影响比较小，成本低。
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施例方式下面结合附图1及实施例对本发明作进一步说明。实施例1
20%的氢氧化钠溶液与75%粒度<0. 1 mm的电炉钛渣按照重量液固比8 :1混合，在温 度80°C下反应10h，此时体系的压强为标准大气压0. IMPa0反应后经过过滤、洗涤等操作 后，得到碱浸渣。碱浸渣在电炉内先进行预氧化，预氧化的温度为700 °C，预氧化的时间为 4h，空气流量为1000 L/h。预氧化处理后的钛渣与改性剂磷酸氢铵按照5:1的重量比进行 混合，于800°C下改性池，得到改性渣。20%的硫酸溶液与改性渣按照重量液固比7 1进行 混合，保持反应温度为130°C，反应压强为0. 5MPa，酸浸时间为lh。反应后的酸浸渣经过滤、 干燥后，得到人造金红石产品。实施结果电炉钛渣经过一系列处理后，其纯度为93.5%。产品中CaO的含量为 0. 23%, MgO 的含量为 0. 83%, SiO2 的含量为 1. 72%。实施例2
30%的氢氧化钾溶液和10%的氢氧化锂溶液的混合物与75%粒度<0. 1 mm的电炉钛渣 按照重量液固比4 1混合，在温度130°C下反应lh，此时体系的压强为1. 0 MPa0反应后经 过过滤、洗涤等操作后，得到碱浸渣。碱浸渣在电炉内先进行预氧化，预氧化的温度为1000 °C，预氧化的时间为lh，空气流量为950 L/h。预氧化处理后的钛渣与改性剂多聚磷酸氢铵 按照3 1的重量比进行混合，于600°C下改性几，得到改性渣。15%的盐酸溶液和30%的硝酸溶液的混合物与改性渣按照重量液固比5: 1进行混合，保持反应温度为80°C，反应压强 为0. IMPa，酸浸时间为15h。反应后的酸浸渣经过过滤、干燥后，得到人造金红石产品。实施结果电炉钛渣经过一系列处理后，其纯度为91. 6%。产品中CaO的含量为 0. 25%, MgO 的含量为 0. 21%, SiO2 的含量为 1. 92%。实施例3
氨水与75%粒度<0. 1 mm的电炉钛渣按照重量液固比7 :1混合，在温度95°C下反应他， 此时体系的压强为标准大气压0. IMPa。反应后经过过滤、洗涤等操作后，得到碱浸渣。碱 浸渣在电炉内先进行预氧化，预氧化的温度为800 °C，预氧化的时间为3h，空气流量为840 L/h。预氧化处理后的钛渣与改性剂五氧化二磷按照1:1的重量比进行混合，于700°C下改 性他，得到改性渣。40%的硝酸溶液与改性渣按照重量液固比15 1进行混合，保持反应温 度为100°C，反应压强为0. IMPa，酸浸时间为10h。反应后的酸浸渣经过过滤、干燥后，得到 人造金红石产品。实施结果电炉钛渣经过一系列处理后，其纯度为92. 8%。产品中CaO的含量为 0. 31%, MgO 的含量为 0. 86%, SiO2 的含量为 1. 98%。实施例4
25%的氢氧化钾溶液与75%粒度<0. 1 mm的电炉钛渣按照重量液固比5 1混合，在温度 145°C下反应池，此时体系的压强为0. 5MPa。反应后经过过滤、洗涤等操作后，得到碱浸渣。 碱浸渣在电炉内先进行预氧化，预氧化的温度为1200 °C，预氧化的时间为0. 8h，空气流量 为740 L/h。预氧化处理后的钛渣与改性剂磷酸钠按照12:1的重量比进行混合，于1200°C 下改性2.证，得到改性渣。60%的醋酸溶液与改性渣按照重量液固比12:1进行混合，保持 反应温度为90°C，反应压强为0. IMPa，酸浸时间为15h。反应后的酸浸渣经过过滤、干燥后， 得到人造金红石产品。实施结果电炉钛渣经过一系列处理后，其纯度为93. 1%。产品中CaO的含量为 0. 1%，MgO的含量为1. 03 %，SiO2的含量为1. 78%。
权利要求
1.一种制备高品位人造金红石的方法，其特征在于电炉钛渣与碱性溶液按重量液固 比为1 广15混合进行碱浸脱杂反应，反应0. 5^24 h后进行过滤、洗涤，得到碱浸渣；碱浸渣 先后经过预氧化和活化改性后，得到改性渣；改性渣与酸性溶液按重量液固比为1 广15混 合进行酸浸脱杂反应，反应H4 h后得到酸浸渣；酸浸渣干燥后得到纯度大于93%的人造 金红石。
2.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于 所说电炉钛渣的粒度<0. 2mm，其中的75%粒度<0. 1mm。
3.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于所说的碱性溶液是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等水溶液的任意一种或几种 的混合；碱性溶液与电炉钛渣的反应温度为3(T180°C，反应压强为0. Γ2. OMPa0
4.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于所说预氧化过程在电炉、回转窑或马弗炉等高温炉中进行；预氧化中的温度控制在 50(Γ1300 ，预氧化的时间为0. 5 10 h;空气流量为300 1500 L/h。
5.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于所说活化改性时，改性剂的种类是磷酸氢铵、多聚磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸钠或五 氧化二磷的任意一种或几种的混合；预氧化后渣与改性剂按重量比广15 1混合，活化改性 温度为30(Tl50(TC，改性时间为0. 5 15h。
6.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于所说酸性溶液是盐酸、硫酸、硝酸或醋酸等水溶液的任意一种或几种的混合，酸浸温度 为 3(Tl80°C，反应压强为 0. Γ2. 5MPa。
7.根据权利要求1或3所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于所说碱浸脱杂反应中采用的反应容器在沸点之下为普通反应槽，沸点之上为高压反应^r ο
8.根据权利要求1或6所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于所说酸浸脱杂反应中采用的反应容器在沸点之下为普通反应槽，沸点之上为高压反应
全文摘要
一种制备高品位人造金红石的方法，是将电炉钛渣与碱性溶液按重量液固比为11~15混合进行碱浸脱杂反应，反应0.5~24h后进行过滤、洗涤，得到碱浸渣；碱浸渣先后经过预氧化和活化改性后，得到改性渣；改性渣与酸性溶液按重量液固比为11~15混合进行酸浸脱杂反应，反应1~24h后得到酸浸渣；酸浸渣干燥后得到纯度大于93%的人造金红石；本发明满足氯化法生产钛白的要求，对原料具有广泛的适用性，且制得的人造金红石物理化学性质优异，纯度较高，粒度分布均匀，整个过程钛的回收率较高；所需的设备投资少、能耗低、对环境的影响比较小，成本低，各段反应后的浸出液经过回收处理后循环利用。
文档编号C01G23/053GK102139918SQ201110040639
公开日2011年8月3日 申请日期2011年2月18日 优先权日2011年2月18日
发明者于站良, 俞小花, 李荣兴, 谢刚, 路辉, 陈加希 申请人:昆明冶金研究院