一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺的制作方法

本发明属于冶金和矿物加工，具体涉及一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺。

背景技术：

1、金红石作为生产钛及其化合物的重要矿物原料，具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、高强度、小比重等优异性能，被广泛用于军工航空、航天、航海、机械、化工、海水淡化等方面。我国钛资源储量虽世界第一，但90％以上为贮存在四川攀西地区的钒钛磁铁矿岩矿，由于这种矿的矿物颗粒结构致密且固溶了大量的钙、镁等杂质元素，因此，我国钛精矿大部分为高钙镁含量的钛铁矿。目前，针对高钙镁钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的现有工艺主要有：

2、专利cn110776003a公开一种利用低品位高钙镁钛铁矿制备人造金红石的方法，以高品位钛铁矿和低品位高钙镁钛铁矿作为生产原料，对低品位高钙镁钛铁矿先氧化再还原，然后进行酸浸处理得到人造金红石初品，最后对人造金红石初品进行煅烧，即得人造金红石。

3、专利cn114105192a提供了一种高钙镁钛铁矿制备人造金红石的方法，其对高钙镁钛铁矿依次进行氧化预处理→还原焙烧→酸浸→过滤洗涤→煅烧等步骤后，得到人造金红石产品。

4、上述现有技术均以低品位高钙镁钛铁矿为原料制备人造金红石，但使用的稀酸或废酸在反应后成为含酸废水，且酸解液等中含有大量的al、mg、fe、ca等离子，导致酸解液水解过程比较复杂，得到的tio2质量不稳定，钛铁矿中铁未能充分回收等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对高钙镁钛铁矿制备的金红石质量不稳定、盐酸用量过大、铁元素未能充分回收等关键问题，提供一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，以解决前述问题中的至少一个。本发明提供的工艺将钛铁矿与五氧化二磷在高温下进行氧化焙烧，钛铁矿被氧化，钙镁氧化物与磷结合为磷酸盐，从而将钛组分转化为金红石型tio2，利用金红石与磷酸盐溶解性差异除去磷酸盐，再利用盐酸进一步处理金红石提高其品位。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，包括如下步骤：

3、s1、将钛铁矿破碎磨细至小于0.1mm，鼓入氧气，在700～900℃下氧化焙烧2～3小时，得到第一固体产物；

4、步骤s1涉及的化学反应式为：fetio3+o2→fe2o3+tio2；

5、s2、将s1得到的第一固体产物粉碎后加入适量碳粉，在还原焙烧炉中进行高温还原焙烧、冷却，然后通过干式磁选机进行弱磁选，其中磁性产品为磁铁矿，尾矿进行一次扫选，进一步回收磁铁矿；

6、步骤s2涉及的化学反应式为：3fe2o3+c＝2fe3o4+co；

7、s3、将s2扫选后的尾矿粉碎，与五氧化二磷、氯化钙按照质量比10:1:1均匀混合，在700～800℃下焙烧1～2小时，得到第二固体产物；

8、本步骤涉及的化学反应式为：3catio3+p2o5＝ca3(po4)2+3tio2

9、3mgtio3+p2o5＝mg3(po4)2+3tio2；

10、s4、将s3得到的第二固体产物在搅拌条件下用稀盐酸浸出，然后过滤，得到滤渣a和滤液a；

11、步骤s4涉及的化学反应式为：

12、2ca3(po4)2+4hcl＝4cahpo4+2cacl2

13、mg3(po4)2+6hcl＝2h3po4+3mgcl2；

14、s5、将滤渣a在搅拌条件下用浓盐酸加热浸出，然后过滤，得到滤渣b和滤液b，滤渣b用质量浓度1～2％的稀盐酸洗涤至洗涤液无色后烘干，在500～800℃下煅烧1～2h，获得人造金红石，将滤液b进行蒸馏再生，获得的盐酸返回浸出工艺中使用；

15、s6、向滤液a逐步加入电石渣(主要成分为氢氧化钙)，搅拌，调节ph为7～7.5使磷酸钙完全沉淀，过滤后回收磷酸钙滤渣及滤液，并向滤液加入氧化钙调节ph为8～9使氢氧化镁完全沉淀，过滤回收氢氧化镁滤渣。

16、在一些实施方式中，步骤s1所采用的钛铁矿是高钙镁钛铁矿，其mgo含量≥2.00wt％，cao含量≥0.30wt％。

17、在一些实施方式中，步骤s2中碳粉的粒径在0.1mm以内，其用量为固体产物质量的10％～25％，将固体产物粉碎与碳粉混匀后在其表面铺盖一层100目～150目的大颗粒煤炭，高温焙烧温度为820℃～880℃，时长2～3h，粗选磁场强度0.14-0.16t、扫选磁场强度0.3-0.5t。

18、在一些实施方式中，步骤s4中浸出时所采用的稀盐酸质量浓度为5％～8％，稀盐酸与第二固体产物的液固比为4:1～8:1，浸出温度为20～30℃，浸出的时间为0.5～1h。

19、在一些实施方式中，步骤s5中浸出时采用浓盐酸质量浓度为20％～25％，浓盐酸与滤渣a的液固比为3:1～5:1，浸出的温度为70～90℃，浸出的时间为5～8h。

20、根据本发明的一个方面，提供了一种通过上述钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺制备得到的金红石，其tio2质量百分比含量大于94％，mgo含量≤0.3wt％，cao含量≤0.05wt％。

21、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

22、1、本发明工艺对钛铁矿适应性强，对原料中tio2品位的要求不高，即低品质的钛铁砂矿、钛铁矿岩矿以及高低品质的钛铁矿均适用。

23、2、本发明采用氧化焙烧—还原焙烧—弱磁选—盐酸浸出联合工艺流程，通过前期的磁选可回收大部分磁铁矿，利用熔融氯化钙在高温时的流动性，加速五氧化二磷与钙镁固溶体的反应，使金红石品位大大提高，也提升金红石的质量稳定性。

24、3、本发明全部废酸和洗水都能进行再生和循环使用，减少“三废”的产生，对环境较为友好。

25、4、本发明可获得金红石精矿tio2质量百分比含量大于94％，mgo含量≤0.3wt％，cao含量≤0.05wt％，金红石矿物回收率超过90％，磁铁矿中全铁含量大于65％，铁回收率大于85％。

技术特征：

1.一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，其特征在于，步骤s1所采用的钛铁矿是高钙镁钛铁矿，其mgo含量≥2.00wt％，cao含量≥0.30wt％。

3.根据权利要求1所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，其特征在于，步骤s2中碳粉的粒径在0.1mm以内，其用量为所述第一固体产物质量的10％～25％。

4.根据权利要求3所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，其特征在于，步骤s2中，将所述第一固体产物粉碎与碳粉混匀后在其表面铺盖一层100目～150目的煤炭，高温焙烧温度为820℃～880℃，时长2～3h。

5.根据权利要求4所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，其特征在于，步骤s2中，弱磁选所选择的磁场强度为0.14-0.16t，扫选所选择的磁场强度为0.3-0.5t。

6.根据权利要求1所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，其特征在于，步骤s4中浸出时所采用的稀盐酸与所述第二固体产物的液固比为4:1～8:1，浸出温度为20～30℃，浸出的时间为0.5～1h。

7.根据权利要求1所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，其特征在于，步骤s5中浸出时采用浓盐酸与滤渣a的液固比为3:1～5:1，浸出的温度为70～90℃，浸出的时间为5～8h。

8.根据权利要求1-7任一项所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，其特征在于，将所述滤液b进行蒸馏再生，获得的盐酸返回浸出工艺中使用。

9.权利要求1-8任一项所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺制备得到的金红石。

10.根据权利要求9所述的金红石，其特征在于，所述金红石中tio2质量百分比含量大于94％，mgo含量≤0.3wt％，cao含量≤0.05wt％。

技术总结
本发明涉及一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺，采用氧化焙烧—还原焙烧—弱磁选—盐酸浸出联合工艺流程，通过前期的磁选可回收大部分磁铁矿，利用熔融氯化钙在高温时的流动性，加速五氧化二磷与钙镁固溶体的反应，使金红石品位大大提高，也提升金红石的质量稳定性；本发明的工艺可获得金红石精矿TiO2含量大于94％，MgO≤0.3wt％，CaO≤0.05wt％，金红石矿物回收率超过90％，磁铁矿中全铁含量大于65％，铁回收率大于85％。

技术研发人员：李雨轩,王祥丁,方敢,柏松涛,廖星星,黄翔,陆孟华
受保护的技术使用者：广东粤桥新材料科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7