从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法与流程

本发明涉及一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法。

背景技术：

钒钛磁铁矿是我国重要的矿产资源，钒钛被列为国家重要战略资源，经济价值逐年攀升，钒钛磁铁矿中的伴生组分在选矿和冶炼过程中难以完全分离和富集，钒钛的总回收率仅为30-40％，大部分流失于尾矿和冶炼渣中，铁精矿一般含二氧化钛10％左右，经过高炉炼铁绝大多数进入高炉渣，高炉渣中二氧化钛含量一般在21-25％，又被称为高钛型高炉渣。到目前为止，攀钢排放的高炉渣累计达到了7000多万吨，并且继续以每年300万吨的速度增加，是我国特有的人造二次钛资源。为了能将这一宝贵资源利用起来，自上世纪70年以来，国内外有关科研和生产单位对攀钢高钛型高炉渣进行科技攻关，虽取得了一些成果，但产业化转化还存在诸多问题。

高钛型高炉渣提钛技术难度大，其根源在于：一是高炉渣物相组成较多，嵌布结构特征复杂；二是钛元素广泛分布于多种矿物中；三是含钛矿物颗粒尺寸非常小，难以用传统选矿分离技术回收其中的钛资源。目前，对攀钢高钛型高炉渣的提钛及利用技术主要有以下几种：(1)通过对高炉渣进行改性，使钛组分富集到钙钛矿相中，然后经选矿分离富集回收钛资源；(2)通过碳热法、硅热还原等方法处理高炉渣，以含钛合金形式提取钛资源；(3)以硫酸或亚熔盐法处理高炉渣，以二氧化钛形式回收钛资源；(4)通过盐酸和碱处理联合工艺，使钛资源和钙镁铝铁硅等分离，得到富钛料；(5)将高炉渣粗狂式的添加到水泥、混凝土、地砖等传统建筑行业。方法(1)可一定程度富集含钛矿物，但存在选矿流程错综复杂、引入选矿药剂产生固体废物，选矿产品品质不高及其再利用等问题；方法(2)钛合金成分不稳定，物理机械性能不达标，市场应用受限；方法(3)和(4)工艺流程长，产生大量的废液和废渣，环境效益差；方法(5)高值化资源低值化利用，资源浪费严重，产品附加值低，经济效益和社会效益低。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，从高炉渣中选择性浸取钛金属离子，水解制得钛白粉，且络合溶浸剂可以循环利用，实现高炉渣钛资源的高值化利用，且工艺流程简短，经济成本低，具有良好的经济效益和社会效益。

为解决以上技术问题，本发明的技术方案为采用一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，包括以下步骤：

a.将高炉渣烘干后研磨成粉；

b.向高炉渣粉加入抗坏血酸和硫酸并搅拌均匀后静置浸泡；

c.固液分离，并用抗坏血酸对滤饼进行冲洗得到抗坏血酸络合液；

d.利用阳离子交换树脂吸附抗坏血酸络合液中的钛离子；

e.将阳离子树脂用稀硫酸洗脱，并将洗脱液水解制得钛白粉。

作为一种改进，步骤a中烘温度为100～110℃，烘干时间为2～4小时。

作为一种进一步的改进，步骤a中将烘干后的高炉渣研磨成-300目的粉末。

作为另一种更进一步的改进，步骤b中抗坏血酸和硫酸的比例为1∶1。

作为一种改进，步骤b中所述抗坏血酸的浓度为2～5％。

作为一种改进，步骤b中静置浸泡的时间为1天。

作为一种改进，步骤c中抗坏血酸的浓度为2～5％。

作为一种改进，步骤d中当解脱液中钛离子的浓度小于或等于1％时为吸附饱和终点。

本发明的有益之处在于：

(1)本发明采用抗坏血酸高选择性络合浸取金属钛离子，液相不带入其他金属杂质，阳离子树脂吸附后直接水解制钛白粉，工艺简短，产品纯度高。

(2)本发明抗坏血酸络合浸取剂解脱后可循利用，不随意排放，原材料消耗成本低，绿色环保。

(3)本发明实现了含钛高炉渣的高值化利用，改进和优化了现有提钛工艺，经济效益和社会效益得到良性发展。

附图说明

图1为本发明的流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1所示，本发明包括以下步骤：

(1)a.将高炉渣烘干后研磨成粉；取高炉渣1000kg在100～110℃条件下烘干2～4小时至恒重，粉碎细磨至-300目(＜0.048mm)以下，混合均匀作为样品备用，xrf测试结果如表1，tio2含量为21.318％。

b.向高炉渣粉加入抗坏血酸和硫酸并搅拌均匀后静置浸泡1天；抗坏血酸和硫酸的比例为1∶1，其中抗坏血酸的浓度为2～5％。

c.固液分离，并用抗坏血酸对滤饼进行冲洗得到抗坏血酸络合液；用2％抗坏血酸洗滤饼，直到洗至灰白色为终点，得到抗坏血酸络合液，用分光光度法测得钛的浸出率为73.8％。

d.利用阳离子交换树脂吸附抗坏血酸络合液中的钛离子；循环吸附两次后，解脱液中钛离子浓度为为0.93％，即为吸附饱和终点，解脱液循环至下一次溶浸试验。

e.将阳离子树脂用稀硫酸洗脱，并将洗脱液水解制得钛白粉。固液分离后将钛白粉在105℃条件下烘干4小时至恒重，称量得到15.49g钛白粉。

含钛高炉渣中的四价钛可以和抗坏血酸形成专一稳定的络合物，阳离子交换吸附可以再生抗坏血酸，饱和树脂洗脱后水解制得纯度很高的钛白粉。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：

1.一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，其特征在于包括以下步骤：

a.将高炉渣烘干后研磨成粉；

b.向高炉渣粉加入抗坏血酸和硫酸并搅拌均匀后静置浸泡；

c.固液分离，并用抗坏血酸对滤饼进行冲洗得到抗坏血酸络合液；

d.利用阳离子交换树脂吸附抗坏血酸络合液中的钛离子；

e.将阳离子树脂用稀硫酸洗脱，并将洗脱液水解制得钛白粉。

2.根据权利要求1所述的一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，其特征在于：步骤a中烘温度为100～110℃，烘干时间为2～4小时。

3.根据权利要求1所述的一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，其特征在于：步骤a中将烘干后的高炉渣研磨成-300目的粉末。

4.根据权利要求1所述的一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，其特征在于：步骤b中抗坏血酸和硫酸的比例为1∶1。

5.根据权利要求1所述的一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，其特征在于：步骤b中所述抗坏血酸的浓度为2～5％。

6.根据权利要求1所述的一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，其特征在于：步骤b中静置浸泡的时间为1天。

7.根据权利要求1所述的一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，其特征在于：步骤c中抗坏血酸的浓度为2～5％。

8.根据权利要求1所述的一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，其特征在于：步骤d中当解脱液中钛离子的浓度小于或等于1％时为吸附饱和终点。

技术总结
本发明公开了一种从含钛高炉渣中提取二氧化钛制作钛白粉的方法，包括以下步骤：A.将高炉渣烘干后研磨成粉；B.向高炉渣粉加入抗坏血酸和硫酸并搅拌均匀后静置浸泡；C.固液分离，并用抗坏血酸对滤饼进行冲洗得到抗坏血酸络合液；D.利用阳离子交换树脂吸附抗坏血酸络合液中的钛离子；E.将阳离子树脂用稀硫酸洗脱，并将洗脱液水解制得钛白粉。本发明针对高钛型高炉渣提钛现有工艺的不足，结合氰化钠浸金的思路，采用抗坏血酸络合浸取高炉渣，将高炉渣中钛选择性络合浸取进入液相，然后液固分离，液相水解制得钛白粉，固相后续做进一步的回收处理，实现高炉渣中钛的高值化回收利用，减轻了高炉渣的环境负担，促进经济效益和社会效益的统一。

技术研发人员：王攀;罗启贵;杨波;黄敏;邓俊;杨贤有;罗培强;宋忠义;周静;袁公友
受保护的技术使用者：四川君和环保股份有限公司
技术研发日：2020.05.22
技术公布日：2020.08.25