一种微波制备金红石的方法
【专利说明】
【技术领域】
[0001]本发明属于微波冶金技术领域。更具体地，本发明涉及一种微波制备金红石的方法。
【【背景技术】】
[0002]在现代工业中，钛及其氧化物应用于国民经济的各个领域，具有十分重要的战略地位。二氧化钛又称钛白粉，是一种重要的颜料，占白色颜料使用量的80%以上，而金红石是生产钛白粉颜料的必要原料。目前，可用于硫酸法和氯化法制备钛白粉的天然金红石日渐枯竭，因此，急需发展新工艺制备高档人造金红石。
[0003]传统制备人造金红石的方法都是以钛铁矿为原料直接锈蚀或浸出，但产生“三废”较多，且工艺复杂，能耗高。因此以电炉还原钛铁矿得到的高钛渣为原料，制备人造红石日渐被重视。
[0004]CN 101186335 A公开了一种微波氧化焙烧制取人造金红石的方法，通过微波将高钛渣加热至850-950°C，在这个温度下保持20-40min，冷却至室温，得到T12含量为以重量计90%以上的高档人造金红石，但该工艺未能有效降低高钛渣中杂质含量。CN 1540010 A公开了一种提高钛渣T12品位的方法，该发明采用攀西地区生产的钛渣，经流态化焙烧、煤气还原与高压酸浸，得到T12含量为89.8 %的人造金红石，该工艺流态化与高压设备要求较高，得到的人造金红石品位较低。CN 101787432 A公开了一种提高钛渣T12品位的方法，该发明将高钛渣与氧化剂、氧化钙、碳酸钙等混合配料，在高温下进行改性，在经过酸浸、焙烧得到高品位(T12含量为以重量计90%以上)的高档人造金红石，该工艺采用常规电阻加热，能耗高，周期长，且得到的金红石品位不高。
[0005]为了解决现有技术存在的技术缺陷，本发明在总结现有技术的基础上，通过大量实验和分析，发明出一种微波两段活化焙烧制备高档人造金红石的方法。
【
【发明内容】
】
[0006][要解决的技术问题]
[0007]本发明的目的是提供一种微波制备金红石的方法。
[0008][技术方案]
[0009]本发明是通过下述技术方案实现的。
[0010]本发明涉及一种微波制备金红石的方法。
[0011]该制备方法的步骤如下:
[0012]A、粉碎
[0013]使用研磨设备将高钛渣粉碎至粒度100?200目，得到一种高钛渣粉，然后
[0014]B、活化焙烧
[0015]将步骤A得到的高钛渣粉装入石英坩祸中，然后在焙烧设备中在微波功率1.5?
2.0kW、微波频率2350?2550MHz与温度950?1050 °C的条件下进行活化焙烧，得到活化焙烧产物;然后
[0016]C、改性焙烧
[0017]让步骤B得到的活化焙烧产物自然冷却，接着粉碎至粒度为100?200目，再按照高钛渣与碳酸钠改性剂质量比为1: 0.3?0.4，将步骤B得到的活化焙烧产物与碳酸钠改性剂混合均匀，然后在焙烧设备中在微波功率1.5?2.0kW、微波频率2350?2550MHz与温度850?900°C的条件下进行微波辐照处理，得到含有Na2T13的改性焙烧产物;然后
[0018]D、酸浸
[0019]让含有Na2T13的改性焙烧产物自然冷却，接着用水洗涤，过滤，得到的滤渣使用浓度为以重量计25?35%的硫酸或盐酸水溶液在固液比1:4?6、温度95?105°C与搅拌速度10?20rpm的条件下进行酸浸处理90?120min，接着分离，得到酸浸液与酸浸渣，酸浸液弃去;
[0020]E、微波煅烧
[0021]让步骤D得到的酸浸渣进行干燥，再在微波功率1.5?2.0 kW、微波频率2 3 5 O?2550MHz与温度850?900°C的条件下微波煅烧30?60min，得到T12含量为以重量计91%以上的金红石。
[0022]根据本发明的一种优选实施方式，在步骤A中，所述的高钛渣含有以重量计85%以上呈T12与Ti2O3形式的钛氧化物、5?6%Fe0、2?3%A1203、2?3%Si02、2?3%Mg0、l%W下MnO以及少量含S、P与C化合物。
[0023]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤B中，活化焙烧时间是30?60min。
[0024]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，所述的碳酸钠改性剂用氢氧化钠或氢氧化钾改性剂代替。
[0025]根据本发明的另一种优选实施方式，所述改性剂的粒度是100?200目。
[0026]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤C中，微波辐照处理时间是60?180mino
[0027]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤D中，改性焙烧产物酸浸处理时间是90?120mino
[0028]根据本发明的另一种优选实施方式，在步骤E中，所述的酸浸渣微波煅烧时间是30?60mino
[0029]下面将更详细地描述本发明。
[0030]本发明涉及一种微波制备金红石的方法。
[0031]该制备方法的步骤如下:
[0032]A、粉碎
[0033]使用研磨设备将高钛渣粉碎至粒度100?200目，得到一种高钛渣粉。
[0034]本发明使用的酸溶性钛渣是在电炉熔炼钛铁矿时除去大部分铁所得到的一种可用硫酸分解的副产物。
[0035]根据本发明，所述的高钛渣含有以重量计85%以上呈T12与Ti2O3形式的钛氧化物、5?6%Fe0、2?3%A1203、2?3%Si02、2?3%Mg0、l%以下MnO以及少量含S、P与C化合物。
[0036]其中T12是根据GB/T1706-2006标准采用铝还原法测定的。铁和铁氧化物是根据YB/T 505.5-2007标准采用分光光度法测定的^l2O3是根据GB15892-2009标准采用EDTA络合氟盐滴定法测定的。S12是根YB/T190.1-2001标准采用高氯酸脱水重量法测定的。MgO是根据YB/T 190.4-2001标准采用070了4滴定法测定的。0&0是根据￥38(:19811-2000标准采用原子吸收光谱法测定的。
[0037]本发明使用酸溶性钛渣的粒度是100?200目。如果所述酸溶性钛渣的粒度不符合其要求，可以使用现有的磨碎设备与筛分设备进行研磨与筛分，例如由南昌通用化验制样机厂以商品名密封式制样粉碎机(JG100-3)销售的磨碎设备，由浙江上虞市道墟五四仪器厂以商品名标准筛销售的筛分设备。
[0038]在本发明中，使用的酸溶性钛渣例如是从云南兴棱矿业有限公司、云南新立有色金属有限公司、云铜集团钛业有限公司或攀钢集团钛业有限责任公司获得的酸溶性钛渣。当然，也可以是从市场上获得所述的酸溶性钛渣，但它们的化学组成应该满足上述要求。
[0039]B、活化焙烧
[0040]将步骤A得到的高钛渣粉装入石英坩祸中，然后在焙烧设备中在微波功率1.5?
2.0kW、微波频率2350?2550MHz与温度950?1050 °C的条件下进行活化焙烧，得到活化焙烧产物。
[0041 ]活化焙烧进行下述反应:
[0042] T12晶型转变:Ti02(S，Anatase)=Ti02(S，Rutile)，即由金红石矿型转化成锐钛矿型；
[0043 ] 硫化亚铁脱硫过程:Fe S+02 = Fe0+S02
[0044]低价钛氧化反应:Ti203+02= T12 ； Τ?305+02 = Τ?02
[0045]由此可见，活化焙烧处理是一种能够改变高钛渣物相组成的处理。
[0046]在这个步骤中，所述的高钛渣粉在温度950?1050°C的条件下进行活化焙烧30?60mino
[0047]在本发明中，如果高钛渣粉活化焙烧温度低于950°C，则焙烧程度不够，高钛渣中低价钛不能完全转化为高价钛;如果高钛渣粉活化焙烧温度高于1050°C，低价钛已经几乎转化为高价钛，升高温度对低价钛的转化影响不大；因此，活化焙烧温度为950?1050°C是合理的，优选地是960?1030°C，更优选地是980?1010°C。
[0048]同样地，如果活化焙烧时间小于30min，则高钛渣中低价钛转化不完全；如果活化焙烧时间长于60min，对低价钛的转化影响不大，且会产生过多而且不必要的能耗；因此，活化焙烧时间为30?60min是恰当的，优选地是38?52min，更优选地是42?48min。
[0049]这个活化焙烧使用的焙烧设备是由昆明理工大学以商品名微波箱式反应器(HM型)销售的微波反应器。
[0050]C、改性焙烧
[0051]让步骤B得到的活化焙烧产物自然冷却，接着粉碎至粒度为100?200目，再按照高钛渣与碳酸钠改性剂质量比为1: 0.3?0.4，将步骤B得到的活化焙烧产物与碳酸钠改性剂混合均匀，然后在焙烧设备中在微波功率1.5?2.0kW、微波频率2350?2550MHz与温度850?900°C的条件下进行微波辐照处理，得到含有Na2T13的改性焙烧产物。
[0052]这种改性焙烧是让步骤B得到的活化焙烧产物中剩余的含钛矿物与碳酸钠改性剂进行下述反应:
[0053]FeTi205+2Na2C03 = 2Na2Ti03+Fe0+2C02
[0054]MgTi205+2Na2C03 = 2Na2Ti03+Mg0+2C02
[0055]Al2Ti05+2Na2C03 = Na2Ti03+2NaA102+2C02
[0056]MgTi03+NaiC03 = Na2Ti 03+Mg0+C02[0057 ] FeT i03+Na2C03 = Na2T i 03+Fe0+C02
[0058]s