解决人造金红石细化的方法与流程

本发明属于冶金及化工领域，具体涉及解决人造金红石细化的方法。

背景技术：

我国攀西钛精矿属于高钙镁的低品位钛铁岩矿，且为选铁尾矿，多元素共伴生存在，常采用浮选工艺进行选矿处理，导致钛精矿本身粒度就较细，在采用强搅拌浸出时，粒度细化非常的严重，严重影响固液分离工序及人造金红石产品的应用。在以往的升级制备人造金红石工艺中，由于采用流态化浸出成功解决了粒度细化的问题，但是与强搅拌浸出相比较，其tio2品位较低，杂质去除率不高，浸出时间长达6～8h之久。如何选用高效且细化率低的人造金红石制备工艺，是发展人造金红石技术路线的关键。

技术实现要素：

本发明解决的的技术问题是现有人造金红石制备工艺采用强搅拌浸出时粒度细化非常严重。

本发明提供了解决人造金红石细化的方法，该方法包括以下步骤：

(1)对钛精矿进行烘干、筛分；

(2)将钛精矿在800～850℃下进行低温弱氧化反应；

(3)然后在750～800℃下进行弱还原反应；

(4)加入盐酸，在加热搅拌条件下浸出；

(5)固液分离，经洗涤、烘干得到富钛料成品。

其中，步骤(2)中的氧化时间为1～2h。

其中，步骤(2)中的氧化气氛为空气，空气通入气速为130～150l/h。

其中，步骤(3)中的还原时间为2～4h，优选为4h。

其中，步骤(3)中的还原气氛为焦炉煤气，通入气速为130～150l/h，优选为150l/h。

其中，步骤(4)中盐酸浓度为20％～22％，优选为20％。

其中，步骤(4)中盐酸与钛精矿的液固比(ml：g)为3:1～4:1，优选为4:1.

其中，步骤(4)中浸出温度为105～108℃，优选为108℃，浸出时间为2～4h，优选为4h。

其中，步骤(4)中搅拌转速为600r/min。

其中，步骤(5)烘干温度为105℃，烘干时间为2h。

其中，步骤(1)钛精矿经筛分后粒度处于40～200目之间。

本发明的有益效果：

(1)本发明工艺流程简单，所用设备均可采用常见设备，富钛料制备过程能耗低，能成功处理类似攀枝花高钙镁、低品位钛精矿，对原料适应性强，所得产品品质高；

(2)传统的钛精矿制备富钛料过程需要添加添加剂，会产生污染，本发明不需要添加任何添加剂，清洁环保；

(3)本发明酸浸过程为常压浸出，对浸出设备要求不高，设备成本低，所用浸出剂可以再生实现循环利用，浸出过程更加绿色环保；

(4)传统钛精矿制备富钛料过程中的试剂会与钛组分发生反应，导致钛组分的回收率较低，采用本发明的氧化条件，tio2以金红石晶型存在，不与浸出剂发生反应，因而，本发明具有较高的钛回收率，回收率高于93％；

(5)传统钛精矿制备富钛料过程中氧化焙烧采用的是高温强氧化处理，氧化过程生成的金红石型tio2不具有网络状结构，以至于还原后生成的fetio3不具有网络状结构，酸浸过程中极易发生溶解-水解沉积，导致产品细化严重，影响后续液固分离和人造金红石在沸腾氯化过程的应用，本发明所得人造金红石产品基本不存在细化问题。

附图说明

图1为实施例1钛精矿800℃氧化1.5h后氧化产物的微观形貌图；

图2为实施例1钛精矿900℃氧化1.5h后氧化产物的微观形貌图。

具体实施方式

攀枝花钛精矿风化程度低，feo含量高，fe2o3含量低，tfe含量为30.86％，杂质元素cao+mgo总含量高达8％左右，典型攀西钛精矿化学成分如表1所示。该钛精矿主要物相为钛铁矿相和少量硅酸盐相，两相共伴生存在，结构均匀致密。这种钛精矿处理难度大，升级非常困难。为了避免现有人造金红石生产过程中存在添加剂用量大、能耗高、环境污染严重、细化严重、浸出时间长、产品品位不高等问题，本发明提供了一种清洁环保的方法处理攀西低品位钛精矿，使其升级制备出满足沸腾氯化用高品质人造金红石。本发明可采用粒度大于200目的钛精矿，优选的，经筛分后采用40～200目的钛精矿。

表1典型攀西钛精矿的化学成分、含量/％

本发明解决人造金红石细化的方法，具体步骤如下：

(1)将攀西钛精矿置于干燥箱中，于105℃下烘干2h，再用振动筛将钛渣进行筛分；

(2)将钛精矿加入流化床反应器中，通入空气使其发生氧化反应，当达到氧化设定时间后，通入氮气进行吹扫；

(3)随后通入焦炉煤气使其发生还原反应，到达还原设定时间后，通入氮气使其冷却至室温；

(4)在三口烧瓶中将还原后钛精矿与盐酸搅拌均匀，用电加热套加热浸出；

(5)达到浸出时间后取出，过滤水洗至滤液澄清，滤纸上方为人造金红石产品，取出在干燥箱中烘干即可得到人造金红石成品。

本发明通过对氧化还原过程工艺参数的控制，在氧化过程生成具有网状结构的金红石型tio2，在还原后形成的fetio3仍保留了网络状结构，这种网状结构具有较好的抗机械力作用，即使在强搅拌下仍然不发生细化，因此保证了可在浸出过程通过强搅拌提高产品品位的同时，所得人造金红石产品基本不存在细化的问题。

本发明在氧化过程中发生的反应如下：

当温度(t≤800℃)时，4fetio3+o2→2fe2o3+4tio2

当温度(t＞800℃)时，4fetio3+o2→2fe2o3+4tio2，fe2o3+tio2→fe2tio5

本发明将氧化温度控制在800～850℃，氧化时间控制在1～2h，以空气作为氧化气氛，空气通入气速控制在130～150l/h。

作为优选的，氧化温度控制在800℃。

作为优选的，氧化时间控制在2h。

作为优选的，空气通入气速控制在150l/h。

本发明将还原温度控制在750～800℃，还原时间控制在2～4h，以焦炉煤气作为还原气氛，通入气速控制在130～150l/h。

作为优选的，还原温度控制在800℃。

作为优选的，还原时间控制在4h。

作为优选的，焦炉煤气通入气速控制在150l/h。

以下通过实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

称取40～200目典型攀西钛精矿200g，加入石英反应器中，在氧化温度800℃，空气流速150l/h下氧化1.5h，到达氧化时间后，用氮气进行吹扫，随后通入焦炉煤气，在750℃下还原3h，煤气气速为130～150l/h，到达设定时间后，通入氮气冷却至室温，随后将还原钛精矿和盐酸混合均匀进行酸浸处理，盐酸浓度20％，液固比(ml:g)＝3:1，酸浸温度105℃，酸浸时间2h，搅拌子转速为600r/min。

酸浸处理后进行液固分离，用纯净水将洗至洗水澄清为止，最后在烘箱中105℃下干燥2h，可获得tio2品位约为90％，cao+mgo＜1.5％的人造金红石产品，产品粒度基本与原矿保持一致。

本实施例氧化产物的微观形貌如图1所示，在相同条件下，将氧化温度设置为900℃，氧化产物的微观形貌如图2所示。

实施例2

称取40～200目典型攀西钛精矿200g，加入石英反应器中，在氧化温度850℃，空气流速150l/h下氧化2h，到达氧化时间后，用氮气进行吹扫，随后通入焦炉煤气，在750℃下还原4h，煤气气速为130～150l/h，到达设定时间后，通入氮气冷却至室温，随后将还原钛精矿和盐酸混合均匀进行酸浸处理，盐酸浓度20％，液固比(ml:g)＝4:1，酸浸温度105℃，酸浸时间4h，搅拌子转速为600r/min。

酸浸处理后进行液固分离，用纯净水将洗至洗水澄清为止，最后在烘箱中105℃下干燥2h，可获得tio2品位约为92％，cao+mgo＜1.5％的人造金红石产品，产品粒度基本与原矿保持一致。