本发明属于化工冶金领域，涉及一种强化钛氧化合物原料酸溶的方法，技术关键在于通过金属热还原实现钛氧化合物中钛转型，使其中难溶四价钛转变为易溶于稀酸的低价钛氧化合物，以强化其酸溶性能。本发明方法流程简单，钛氧化合物在稀酸下溶出率较高。
背景技术：
元素钛主要以钛白粉、金属钛和钛合金等产品形式广泛应用于国民经济各行业，用于提钛的原料主要有钛铁矿、钛渣、高钛渣、人造金红石、天然金红石等。
钛与氧化学结合力极强，一般来说TiO2赋存状态非常稳定。由于这些含钛原料中的钛基本以二氧化钛的形式存在，故钛的提纯过程一般均要求先完成矿相结构的破坏，再通过重结晶或者氯化等方式净化除杂。钛白粉作为元素钛最大的化工产品，我国主要采用硫酸法生产。硫酸法的主要过程包括钛原料酸解、冷却结晶除铁、水解沉淀、洗涤煅烧、表面后处理等工序，技术较成熟，设备简单，防腐蚀材料易解决，该法可以生产锐钛型和金红石型钛白粉。但该法的主要缺陷在于：由于钛原料矿相结构稳定，需采用H2SO4浓度>90％的浓酸溶解，而水解沉淀后液的硫酸浓度只有20％(8吨/吨钛白粉)，硫酸蒸发浓缩代价高，不能经济循环，故20％的硫酸被中和沉淀而产生大量的含铁红石膏；同时该法冷冻除铁时产生大量的七水硫酸亚铁。现如今，硫酸法面临巨大的环保压力，难以从根本上解决。盐酸法钛白也是一个发展中的方法，但同样由于含钛矿物的结构稳定，一般需采用浓盐酸分解，造成过程不易操作、浓酸难以循环的突出问题。
因此，寻求一种强化钛氧化合物原料酸溶的方法，对于钛白行业的绿色可持续发展具有重要意义。其实，为实现钛氧化合物原料的低酸分解，碱焙烧预处理的方法曾被引入，碱焙烧过程可以将钛氧化合物原料中的二氧化钛转化为无定形的钛酸钠，这种钛酸钠在低酸、低温中能被高效溶解，但该法同时面临碱介质循环代价高的问题。为此，本发明提出了一种新的强化钛氧化合物原料酸溶的方法，即是通过金属还原剂对钛氧化合物进行可控的预还原，使其中化学稳定的四价钛转变为在低温下易溶于低酸的低价钛，转型后的钛氧化合物原料在稀酸(H+浓度<8mol/L)、温度100℃以下有很高的溶解率，从而获得酸性含钛液，作为后续提钛的原料。本方法操作简单、预还原成本低，可作为一个简单工序直接并入现有的钛白粉生产流程。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种技术可行的强化钛氧化合物原料酸溶的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种通过弱还原实现钛氧化合物原料中钛转型进而强化酸解的方法，是运用金属热还原对钛氧化合物进行弱还原，使钛转型为易溶于酸的低价钛氧化合物，进而强化原料的酸解性能，提高酸解率，制得含钛液，为后续制备二氧化钛或金属钛提供原料。其特征在于该方法的操作过程包括：
(a)将钛氧化合物原料磨细至80％以上的颗粒小于106μm；
(b)步骤(a)结束后，将钛氧化合物原料和还原剂金属按照一定的质量配比混合均匀；
(c)步骤(b)结束后，将混合物置于金属或陶瓷坩埚中，松装或压块装料，然后将盛有反应物料的坩埚置于气氛炉的高温区中；
(d)步骤(c)结束后，用惰性气体对炉体进行气体交换，保证炉体升温前空气已被惰性气体充分置换，而后切换气流至特定的反应气体，启动升温程序，使反应物料在一定温度和特定气氛中保温反应一定时间，程序结束后炉体在反应气氛或惰性气氛保护下自然降温；
(e)步骤(d)结束后，待炉体降温至60℃以下时，若反应气体同为惰性气体，则直接关闭反应气流，将物料取出；若反应气体为易燃易爆气体，则先将气流切换至惰性气体，待炉体内反应气体被惰性气体充分置换后，关闭气流，取出物料；
(f)步骤(e)结束后，将物料用稀酸液在一定体积质量比(配比单位为mL/g)及一定温度下酸浸一定时间；
(g)步骤(f)结束后，将浸出料浆进行液固分离，液相为含钛酸浸液，留待后续提钛用，固相为提钛尾渣。
本发明的方法，其特征在于：步骤(a)中钛氧化合物原料为含钛型高炉渣、钛铁矿、钛渣、高钛渣、人造金红石、天然金红石中的一种或多种。
本发明的方法，其特征在于：步骤(b)中还原剂金属为颗粒状或粉末状的金属，该金属可以为Li粉、Ba粉、Al粉、Mg粉、Ca颗粒、Mg-Li合金粉、Al-Li合金粉、Mg-Al合金粉、Mg-Ca合金粉、Al-Ca合金粉中的一种或多种，优选为Al粉。
本发明的方法，其特征在于：步骤(b)中钛氧化合物原料和还原剂金属二者混合的质量比为1:0.001～1:5。
本发明的方法，其特征在于：在步骤(b)混料时，可进一步混入辅助物质盐，该盐可以为AlCl3、MgCl2、CaCl2、NaCl、KCl、LiCl、其中任意两种或三种盐所组成的共熔盐中的一种或多种，辅助物质盐的混入量为钛氧化合物原料重量的0.005倍～50倍，优选为0.1倍～5倍。
本发明的方法，其特征在于：步骤(d)中惰性气体为氩气、氮气、氦气中的一种或多种。
本发明的方法，其特征在于：步骤(d)中反应气体为氩气、氢气、氦气、氮气中的一种或多种。
本发明的方法，其特征在于：步骤(d)中保温反应温度为200℃～1500℃，保温时间为0.1h～24h。
本发明的方法，其特征在于：步骤(f)中用于酸浸反应料的稀酸液为稀盐酸、稀硫酸、稀硝酸中的一种或者多种。
本发明的方法，其特征在于：步骤(f)中稀酸液的H+浓度不高于10mol/L，稀酸液与物料的体积质量比(配比单位为mL/g)为0.2:1～200:1，浸出温度为常温～110℃，浸出时间为0.2～24h。
附图说明
图1为本发明可适用的工艺流程图。
具体实施方案
下面通过结合附图和实施例进一步阐述本发明的实施过程与步骤。应该理解的是这些实施例仅仅用于进一步说明本发明的实验方案，而不是用于限定本发明。本发明实施例中所用的钛氧化合物原料为高钛渣。
高钛渣的主要成分为：TiO2 94.5％、Fe2O3 1.5％、MgO 0.7％、Ca 0.10％、SiO21.8％、Al2O3 0.5％、Fe 2O3 1.5％，高钛渣的组成也可为其它具体含量，这不能用于限制本发明的保护范围。
实施例1
称取一定质量的高钛渣和金属镁粉，其中高钛渣与镁粉的质量比为3.5:1，不添加辅助物质盐；原料称好并混合均匀以后，将混合物料倒入不锈钢坩埚中，然后将含料的不锈钢坩埚放置于管式气氛炉的高温区中；升温前，先用氩气将炉管中的空气排净，然后切换氢气，并在氢气气氛中升温至900℃保温0.5h；程序结束并待炉体降至50℃以后，切换至氩气将炉管中的氢气排净，然后取出物料；用H+浓度为8mol/L的盐酸酸浸还原料，酸浸时稀盐酸与还原料的体积质量比为8:1(mL/g)，酸浸温度为100℃，酸浸时间为2小时；酸浸结束后液固分离，液相为含钛酸浸液，固相为提钛尾渣。
实施例2
称取一定质量的高钛渣、金属铝粉及辅助物质NaCl-KCl盐，其中高钛渣与铝粉的质量比为13.3:1，高钛渣与辅助物质盐的质量比为1:1，辅助物质盐中NaCl与KCl的摩尔比为1:1；原料称好并混合均匀以后，将混合物料倒入钼坩埚中，然后将含料的钼坩埚放置于管式气氛炉的高温区中；升温前，先用氮气将炉管中的空气排净，然后将气流切换至氩气，并在氩气气氛中升温至800℃保温8h；程序结束并待炉体降至50℃以后，取出物料；用H+浓度为1mol/L的盐酸酸浸水洗料，酸浸时稀盐酸与水洗料的体积质量比为100:1(mL/g)，酸浸温度为90℃，酸浸时间为4小时；酸浸结束后液固分离，液相为含钛酸浸液，固相为提钛尾渣。
实施例3
称取一定质量的高钛渣、金属铝粉及辅助物质AlCl3-KCl盐，其中高钛渣与铝粉的质量比为9:1，高钛渣与辅助物质盐的质量比为1:0.3，辅助物质盐中AlCl3与KCl的摩尔比为1:1；原料称好并混合均匀以后，将混合物料倒入氧化铝坩埚中，然后将含料的氧化铝坩埚放置于管式气氛炉的高温区中；升温前，先用氩气将炉管中的空气排净，然后在氩气气氛中升温至500℃保温3h；程序结束并待炉体降至50℃以后，取出物料；用H+浓度为5mol/L的盐酸酸浸水洗料，酸浸时稀盐酸与水洗料的体积质量比为11:1(mL/g)，酸浸温度为60℃，酸浸时间为3小时；酸浸结束后液固分离，液相为含钛酸浸液，固相为提钛尾渣。
上述方法是本发明的实施方案之一，在不脱离本发明工艺原理的前提下，还可以作出改进，这些也应该视为本发明的保护范围，且这些不会影响本发明的实施效果和专利实用性。