利用多段酸浸取从含钛高炉渣回收钛、硅、铝、钙和镁的方法技术

这里公开的是利用多段酸浸取从含钛高炉渣回收钛、硅、铝、钙和镁的方法，尤其是攀枝花地区所采的钒钛磁铁矿进行炼铁所获得的含钛高炉渣。首先采用酸浸取法、尤其多段酸浸取法对炉渣进行浸取，获得酸浸取液，和白炭黑。通过萃取工艺从酸浸取液中获得钛、铝、钙、镁及锰、铁、铬、钒等有用的金属。在回收资源的同时，实现废物的循环利用，即一个工艺的废物作为另一个工艺的原料，消除了废物排放，显著降低成本和提高回收效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及利用多段酸浸取和萃取工序来处理含钛高炉渣以便从炉渣中回收钛、钒和铬等金属的方法，该含钛高炉渣来自炼铁或炼钢过程。更具体地说，本专利技术涉及从含钛高炉炉渣中回收钛、硅、铝、钙、镁、锰及铁、铬、钒的方法。
技术介绍
攀枝花地区拥有96.6亿吨钒钛磁铁矿，其中含有钛、铁、钒、铬、钴、镍、镓、钪等10多种重要战略资源，Ti02已探明储量为8.7亿吨。攀钢长期以来致力于其有价元素的回收利用，每年开采钒钛磁铁矿1150万吨，现有技术和生产工艺只能回收利用其中的铁、钒、钛资源，而钛资源的利用率只有近15%。原矿中TiO2的含量约10%左右，每年，其中52%约60万吨通过高炉冶炼进入高炉渣中，形成TiO2含量为20~26%的攀钢特有的高钛型高炉渣。尽管从攀钢投产以来，国内外科技界就对高炉渣的综合利用进行了大量研究工作，也取得了许多成果，但总的说来，高钛型高炉渣钛的综合利用问题仍困扰着攀枝花钛资源综合利用水平的提高。至今，产业化开发利用仅限于低附加值的建材产品。攀枝花高钛型高炉渣化学成分复杂。主要含有二氧化钛22~25 %，二氧化硅22~26%，三氧化二铝16~19%，三氧化二铁0.22~0.44%，氧化钙22~29%和氧化镁7~9%。影响高钛型高炉渣中钛资源不能被有效综合利用的主要原因有两个:一是渣中的钛分散在钙钛矿、富钛透辉石、攀钛透辉石、尖晶石和碳氮化钛等多种含钛矿物相中，嵌布关系复杂，其中50%的钛集中在钙钛矿中；二是分散在高炉渣中的含钛矿物的物相晶粒非常细小，平均只有10微米左右，采用常规选矿技术分离回收钛非常困难。过去的四十年，学术界对攀钢高炉渣利用工作做了大量的、不懈的研究工作，希望将其中大量宝贵的钛资源提取出来，主要技术方案有:(I)高温碳化一低温氯化制取TiCl4一残渣制水泥工艺(2)高温碳化一碳化渣分选碳化钛工艺(3)硅热法还原高炉渣直流电炉冶炼硅钛铁合金工艺(4)熔融电解法制取硅钛铝合金工艺(5)硫酸法制取TiO2工艺(包括以改性高炉渣为原料)(6)高炉渣高温改性处理一选择性富集含钛矿物一选矿分离技术(7)直接选矿富集钙钛矿(8)碱处理高炉渣相分离技术其它还有一些用盐酸处理高炉渣提取TiO2的研究等等。从技术、经济、环保、市场等多方面对上述8种典型提钛技术进行综合评价后认为，表1所列四种提钛技术可能具有产业化前景，但是其优点和缺点都是显而易见。化学法浸出法无一例外会产生新的大量含酸的液废和固废；高炉渣改性或选矿亦然；氯化法的工程装备、废渣后处理问题目前也尚无突破；火法冶金的方法避免了上述新的环境危害，但合金的利用量问题还需要深入研究。
技术实现思路
基于现有技术的发展状况和所存在的问题，本申请提供了对含钛高炉渣进行处理的方法。根据本专利技术的第一个实施方案，提供一种对含钛高炉渣进行多段(例如3-6段)酸浸取的方法，该方法包括以下步骤:I) 一段酸浸取按照1:12~35、优选1:13~30、更优选1:14~25、更优选1:15~20的固/液比，将第一部分的含钛高炉渣粉末添加到浓度为30-45wt%、优选33-45wt%、优选34_44wt%、更优选35-43wt%、更优选36-42wt%的浓盐酸中，在升高的温度下(优选控制温度至60-75°C，优选64-73°C，更优选68-72°C))进行搅拌和反应(一段时间，例如0.5_5小时，优选1-3小时，如2小时)，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变成稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间(例如10~60分钟、优选20~50分钟、优选30~40分钟)，将料液进行过滤，获得一段酸浸取液(Al)和滤渣(BI)；2) 二段酸浸取在以上步骤I)获得的一段酸浸取滤液(Al)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt %、优选 33_45 wt %、优选 34_44wt %、更优选 35_43wt %、更优选 36_42wt %，然后按1:12~35、优选1:13~30、更优选1:14~25、更优选1:15~20的固/液比，在Al中添加第二部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至70-80°C，更优选74-80°C，更优选76-79°C ))进行搅拌和反应(一段时间，例如0.5-5小时，优选1_3小时，如2小时)，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间(例如10~60分钟、优选20~50分钟、优选30~40分钟)，将料液进行过滤，获得二段酸浸取液(A2)和滤渣(B2)；3)末段酸浸取和氯气氧化在以上步骤2)获得的二段酸浸取滤液(A2)用于进行末段酸浸取和氯气氧化:在(A2)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt%、优选33-45wt%、优选34-44wt%、更优选35-43wt%、更优选36-42wt%，然后按1:12~35、优选1:13~30、更优选1:14~25、更优选1:15~20的固/液比，在A2中添加最后一部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至75-85°C，更优选80.5-85°C，更优选81_84°C )进行搅拌和反应(一段时间，例如0.5-5小时，优选1-3小时，如2小时)，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间(例如10~60分钟、优选20~50分钟、优选30~40分钟)；然后任选地，在体系中(例如在40~90°C、优选50~80°C的温度下)通入氯气，一直到亚铁含量低于20mg/l (优选低于15mg/l、更优选低于10mg/l)为止；将料液过滤，获得酸浸取完成滤液(AA)和滤洛(BB)。一般情况下，以上滤液A3含有铁Fe (如Fe3+)、钒V (如V5+)、钛Ti (如Ti4+)、铬Cr (如 Cr4+)和锰 Mn (如 Mn4+)以及钙 Ca (Ca2+)、镁 Mg (Mg2+)和铝 Al (Al3+)等元素。优选的是，上述方法还包括，在2) 二段酸浸取步骤之后、但在3)末段酸浸取和氯气氧化步骤之前的以下附加步骤:2A)三段酸浸取在以上步骤2)获得的二段酸浸取滤液(A2)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt %、优选 33_45wt %、优选 34_44wt %、更优选 35_43wt %、更优选 36_42wt %，然后按1:12~35、优选1:13~30、更优选1:14~25、更优选1:15~20的固/液比，在A2中添加第三部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至70-84°C，更优选72-83°C，更优选73-81°C，更优选75-80°C )进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间，将料液进行过滤，获得三段酸浸取液(A3)和滤渣(B3)；其中仅仅A3用于后面的步骤3)中进行末段酸浸取和氯气氧化，获得酸浸取完成滤液(AA)和滤渣(BB)。进一步，上述方法还包括，在2A)三段酸浸取步骤之后、但在3)末段酸浸取和氯气氧化步骤之前的以下附加步骤:2B)四段酸浸取在以上步骤2A)获得的三段酸浸取滤液(A3)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt %、优选 33_45wt %、优选 34_44wt %、更优选 35本文档来自技高网...

【技术保护点】
对含钛高炉渣进行多段酸浸取的方法，该方法包括以下步骤：1)一段酸浸取按照1:12～35、优选1:13～30的固/液比，将第一部分的含钛高炉渣粉末添加到浓度为30‑45wt％、优选33‑45wt％、优选34‑44wt％、更优选35‑43wt％的浓盐酸中，在升高的温度下(优选控制温度至60‑75℃，更优选64‑73℃)进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变成稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间，将料液进行过滤，获得一段酸浸取液(A1)和滤渣(B1)；2)二段酸浸取在以上步骤1)获得的一段酸浸取滤液(A1)中补充氯化氢至盐酸浓度为30‑45wt％、优选33‑45wt％、优选34‑44wt％、更优选35‑43wt％，然后按1:12～35、优选1:13～30的固/液比，在A1中添加第二部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至70‑80℃，更优选74‑80℃)进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间，将料液进行过滤，获得二段酸浸取液(A2)和滤渣(B2)；和3)末段酸浸取和氯气氧化以上步骤2)获得的二段酸浸取滤液(A2)用于进行末段酸浸取和氯气氧化：在(A2)中补充氯化氢至盐酸浓度为30‑45wt％、优选33‑45wt％、优选34‑44wt％、更优选35‑43wt％，然后按1:12～35、优选1:13～30的固/液比，在A2中添加最后一部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至75‑85℃，更优选80.5‑85℃)进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间；然后任选地，在体系中通入氯气，一直到亚铁含量低于20mg/l(优选低于15mg/l)为止；将料液过滤，获得酸浸取完成滤液(AA)和滤渣(BB)。...

【技术特征摘要】
1.对含钛高炉渣进行多段酸浸取的方法，该方法包括以下步骤: 1)一段酸浸取 按照1:12~35、优选1:13~30的固/液比，将第一部分的含钛高炉渣粉末添加到浓度为30-45wt %、优选33-45wt %、优选34_44wt %、更优选35_43wt %的浓盐酸中，在升高的温度下(优选控制温度至60-75°C，更优选64-73°C)进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变成稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间，将料液进行过滤，获得一段酸浸取液(Al)和滤渣(BI)； 2)二段酸浸取 在以上步骤I)获得的一段酸浸取滤液(Al)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt%、优选33-45wt%、优选34-44wt%、更优选35_43wt%，然后按1:12~35、优选1: 13~30的固/液比，在Al中添加第二部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至70-80°C，更优选74-80°C )进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间，将料液进行过滤，获得二段酸浸取液(A2)和滤渣(B2);和 3)末段酸浸取和氯气氧化 以上步骤2)获得的二段酸浸取滤液(A2)用于进行末段酸浸取和氯气氧化:在(A2)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt %、优选33-45wt %、优选34_44wt %、更优选35_43wt %,然后按1:12~35、优选1:13~30的固/液比，在A2中添加最后一部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至75-85°C，更优选80.5-850C )进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间；然后任选地，在体系中通入氯气，一直到亚铁含量低于20mg/l (优选低于15mg/l)为止；将料液过滤，获得酸浸取完成滤液(AA)和滤渣(BB)。2.根据权利要求1的方法，它还包括，在2)二段酸浸取步骤之后、但在3)末段酸浸取和氯气氧化步骤之前的以下附加步骤: 2A)三段酸浸取 在以上步骤2)获得的二段酸浸取滤液(A2)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt%、优选33-45wt%、优选34-44wt%、更优选35_43wt%，然后按1:12~35、优选1: 13~30的固/液比，在A2中添加第三部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至70-84°C，更优选72-83°C，更优选73-81°C )进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间，将料液进行过滤，获得三段酸浸取液(A3)和滤渣(B3)； 其中仅仅A3用于后面的步骤3)中进行末段酸浸取和氯气氧化，获得酸浸取完成滤液(AA)和滤渣(BB)。3.根据权利要求2的方法，它还包括，在2A)三段酸浸取步骤之后、但在3)末段酸浸取和氯气氧化步骤之前的以下附加步骤: 2B)四段酸浸取 在以上步骤2A)获得的三段酸浸取滤液(A3)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt%、优选33-45wt%、优选34-44wt%、更优选35_43wt%，然后按1:12~35、优选1:13~30的固/液比，在A3中添加第四部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至75-85°C，更优选80.5-85°C )进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间，将料液进行过滤，获得四段酸浸取液(A4)和滤渣(B4)； 其中仅仅A4用于后面的步骤3)中进行末段酸浸取和氯气氧化，获得酸浸取完成滤液(AA)和滤渣(BB)。4.根据权利要求3的方法，它还包括，在2B)四段酸浸取步骤之后、但在3)末段酸浸取和氯气氧化步骤之前的以下附加步骤: 2C)五段酸浸取 在以上步骤2B)获得的四段酸浸取滤液(A4)中补充氯化氢至盐酸浓度为30-45wt%、优选33-45wt%、优选34-44wt%、更优选35_43wt%，然后按1:12~35、优选1:13~30的固/液比，在A4中添加第五部分的含钛高炉渣粉，在升高的温度下(优选控制温度至75-85°C，更优选80.5-850C )进行搅拌和反应，当观察到料液呈现透明质感时或观察到料液从粘稠变稀薄时，在保持温度的情况下继续搅拌一段时间，将料液进行过滤，获得五段酸浸取液(A5)和滤渣(B5)； 其中仅仅A5用于后面的步骤3)中进行末段酸浸取和氯气氧化，获得酸浸取完成滤液(AA)和滤渣(BB)。5.根据权利要求1-4中任何一项的方法，其中步骤1)、2)和3)中获得的滤渣(BI)、(B2)和(BB)，或步骤I)、2)、2A)和3)中获得的滤渣(BI)、(B2)、(B3)和(BB)，或步骤I)、2)、2A)、2B)和 3)中获得的滤渣(BI)、(B2)、(B3)、(B4)和(BB)，或步骤 I)、2)、2A)、2B)、2C)和3)中获得的滤渣(BI)、(B2)、(B3)、(B4)、(B5)和(BB)，分别单独或被混合在一起之后用水进行洗净，获得白碳黑洗涤水和洗涤后的滤渣，然后将洗涤后的滤渣进行干燥，任选地进行粉碎，获得白炭黑。6.根据权利要求1-5中任何一项的方法，其中作为被处理原料的含钛高炉渣是由钒钛磁铁矿进行炼铁所获得的含钛高炉渣，优选的是攀枝花地区所采的钒钛磁铁矿进行炼铁所获得的含钛高炉渣。7.处理含钛高炉渣的方法，该方法包括: I)酸浸取工序:根据权利要求1-6中任何一项的对含钛高炉渣进行多段酸浸取的方法；和 II)萃取工序，该萃取工序包括以下过程: 11-1、用乙酸C5-C8异烷基酯萃取Fe3+和V5+的过程 I1-1-1)乙酸C5-C8异烷基酯萃取Fe3+和V5+的步骤 采用其中乙酸C5-C8异烷基酯:甲苯:二甲苯的质量比为2:0.7~1.3:0.7~1.3(优选为2:0.8~1.2:0.8~1.2)的溶剂混合物作为萃取剂，按照0/A = 1:0.7~1.3(优选1:0.8~1.2)的相比，对以上工序所获得的酸浸取液(AA)进行4-6级(如5级)萃取，获得作为有机相的萃取物(201)和作为水相的萃余液(202)； I1-1-2)反萃步骤 有机相(201)不经洗涤，使用稀盐酸(例如浓度0.3-10wt% )，按照0/A = 10~30:1(优选12~27:1)的相比，对有机相(201)...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔，
申请(专利权)人：李翔，
类型：发明
国别省市：湖南;43