从低级含钛矿石生产高级合成金红石制造技术

首先，本发明专利技术涉及使用浓盐酸的两段式沥滤方法，其中，磨碎的矿石在不同温度下利用两种不同数量的盐酸进行沥滤。其次，本发明专利技术涉及一段式沥滤方法，其使用浓HCl以及固定的酸与矿石比率以防止钛的水解。然后，溶解的钛通过水解作用从滤液中析出，以及仍溶解的氯化铁然后可选地经过氧化水解作用以回收铁氧化物和HCl。所述方法被开发用于低级矿石(低于12％的TiO2)且有利地容易应用于较高级别的含钛矿石，其使各种各样的低质量钛铁矿石升级成优质钛精矿和铁氧化物产品。

Advanced synthesis of Jin Hongshi from low grade titanium ore

First, the present invention relates to a two stage leaching process using concentrated hydrochloric acid, wherein the milled ore is leached with two different amounts of hydrochloric acid at different temperatures. Secondly, the present invention relates to a one stage leaching process using concentrated HCl and a fixed ratio of acid to ore to prevent the hydrolysis of titanium. Then, the dissolved titanium is precipitated from the filtrate by hydrolysis, as well as the dissolved ferric chloride and then selectively oxidized to recover iron oxides and HCl. The method was developed for the low-grade ore (below 12% TiO2) and advantageously be easily applied to the titanium ore containing high level, the low quality of titanium iron ore all sorts of upgraded quality titanium concentrates and iron oxide products.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及一种使用浓盐酸的两段式沥滤方法，其使各种各样的低质量钛铁矿石升级成优质钛精矿和铁氧化物产品。
技术介绍
高级合成金红石是一种极好的用于流化床氯化的进料，其也是一种用于制作颜料或海绵钛的良好原料。金红石类型的精矿的逐渐枯竭已经促进研究新的从低级矿石生产改善的精矿的方法，该新方法可有利地被用作替代方案。目前由行业所研究的许多方法优先选择通过化学方法或物理方法去除铁，而将钛留在不需要的脉石材料中。QIT方法是该升级的一个例子。在这种方法中，40％的TiO2的钛铁矿石在高温反应后被升级至70％的TiO2矿渣。这些方法生产更为廉价的精矿，但是由于起始材料必须是包含40％-50％的TiO2的高级钛铁矿(ilmenite)，因此这些方法是受限的。相应地，由于相对不含某些元素，因此所获得的产品容易在流化床中氯化。已开发多个常规的湿法冶金方法，其涉及从钛铁矿中沥滤铁以获得富含钛(90％-95％的TiO2)的残留物，其被称作“合成金红石”。下面的框图示出了常规的用于从高级钛铁矿生产合成金红石的湿法冶金方法。[框图1]如在上图中所示，高级钛铁矿在高压釜中在120℃和200kPa下通过20％的HCl被分解，且铁溶解为氯化亚铁，留下包含大约93％的TiO2的固体，如在下面式1中所示。式1：FeTiO3+2H+→TiO2[不纯的]+Fe2++H2O合成金红石然后利用氯进行处理以制备TiCl4，从TiCl4获得TiO2或钛金属而没有污染问题。氯化亚铁溶液然后通过下面的式2通过氧化水解(oxydydrolysis)作用被重新生成HCl和Fe2O3：式2：2FeCl2+2H2O+l/2O2→Fe2O3+HCl如在表1中所示，介绍了对于该技术的修改。然而，这些常规的方法的缺陷在于它们不适于包含低于15％的TiO2的低级钛铁矿，这是由于存在残留在合成金红石内的硅酸盐脉石。相反，常规的方法仅仅适于包含30％-50％的TiO2的高级钛铁矿。合成金红石中的硅酸盐脉石的存在降低了其钛的品位。表1-合成金红石的生产厂已经尝试从钛铁矿直接地生产颜料。颜料被定义为一种粉状物质，其与液体混合，在该液体中该粉状物质是相对不溶的且尤其用于赋予涂料(如油漆)或油墨、塑料和橡胶颜色。TiO2颜料是涂料行业中最重要的白色颜料。由于其优异的性能的独特组合，包括高折射率、低比重、高的遮盖力和不透明性、和无毒性，它被广泛地使用。例如，美国专利No.6,375,923、美国专利No.7,803,336和美国专利No.2,167,628描述了湿法冶金方法，其涉及在矿物酸(诸如盐酸或硫酸)中消解矿石以从矿石中提取包括二氧化钛的有价值的金属。各个前述提到的方法的另一值得注意的缺陷在于它们在TiO2回收之前需要沥滤溶液的净化步骤，通过将现有的三价铁还原为亚铁态，或者通过单独的溶剂提取步骤以回收更加纯的形式的钛。
技术实现思路
因此，进行了本专利技术以解决上述问题中的一个或多个问题。本专利技术的目的在于提供一种从钛铁矿、尤其从低级矿石中生产高级合成金红石的方法，该低级矿石是广泛可获取的。在本专利技术中生产的高级合成金红石优选地包含95％-98％的TiO2，其中98％的TiO2是最优选的量。例如，本专利技术的目的在于从包含大约11％的TiO2的Magpie沉积物中生产高级合成金红石，Magpie沉积物在加拿大的魁北克省(Quebec)是大量可获取的。然而，可使用包含低于20％的TiO2的任何低级矿石。优选地，低级矿石包含10％-20％的TiO2，其中，20％的TiO2是最优选的量。然而，应理解到，本专利技术不限于包含11％的TiO2的Magpie沉积物，且可包含任何沉积物，包括在加拿大的Lac Lablache和Lac Brule(魁北克)、Pipestone Lake(曼尼托巴省)和其他地方的沉积物。此外，所述方法有利地可容易应用于更高级的含有钛的矿石和精矿。本专利技术的另一目的在于提供一种提取方法，其具有适于许多铁钛矿石的优点，而与脉石矿物的百分含量无关，条件是这些脉石矿物不是碳酸盐或其他高酸消耗物。在本专利技术中使用的铁钛矿石可从沉积物中获得，该沉积物如Balia Balia(澳大利亚)、Panzhua(中国)、Abu Ghalaga(埃及)、Itaituba(巴西)、以及在俄罗斯新发现的许多其他的沉积物。根据本专利技术的另一方面，用于回收高级合成金红石的方法涉及利用两种不同量的盐酸来沥滤磨碎的矿石，在此后，通过水解作用从滤液中析出溶解的钛。可溶的氯化铁又被水解或者被还原为金属和盐酸。然而，本专利技术不限于盐酸，且可包括其他卤化氢(在此，通过定义，卤化物指氟、氯、溴或碘)。根据本专利技术的又一方面，在用于回收高级合成金红石的过程之后，未反应的盐酸被回收以及铁或铁氧化物被生成。附图说明结合附图，从下面的详细描述可以更加清晰地理解本专利技术的上述目的、特征和优点以及其他目的、特征和其他优点，其中：图1示出具有两段式沥滤方法的工艺流程图。图2示出具有一段式沥滤方法的工艺流程图。具体实施方式在下文中，将详细地描述本专利技术。本专利技术提供了一种用于从低级矿物中回收高级合成金红石的两段式沥滤方法，其包括但不限于下面的步骤：(a)通过在60℃-70℃的温度下，以在2和2.5之间的酸与矿石的比率使低级矿石(100)与35％-40％的盐酸(200)接触来执行第一沥滤反应(105)以获得浆料；(b)从在步骤(a)中获得的浆料中过滤(110)滤饼(115)；(c)通过在75℃-80℃的温度下，以在2和2.5之间的酸与固体的比率使在步骤(b)中获得的固体(115)与现配的35％-40％的盐酸(200)接触来执行第二沥滤反应(120)；和(d)过滤(125)在步骤(c)中获得的产物以去除氧化铝和二氧化硅的残留物(130)。通过使来自第一沥滤方法(105)的滤液(174)和来自第二沥滤方法(120)的滤液(176)混合、以及蒸馏出盐酸(194)和水，直到钛被水解(135)且大部分的氯化铁作为水合物沉淀(178)来进行回收游离的未反应的酸。过滤去除了残留的饱和液体(140)。氯化物晶体用最小量的稀酸进行溶解(145)，留下作为非常容易过滤的微细的粒状固体的不溶的TiO(OH)2。在执行煅烧工艺后(150)，产物包含98％的TiO2(155)、小于1.5％的Fe2O3、0.06％的CaO和0.02％的MgO、0.1％的SiO2和0.07％的Al2O3。因此，所获得的合成金红石组合物将是用于流化床氯化极好的进料，以及用于制造颜料或海绵钛的良好的原料。煅烧工艺为材料的热分解(参见Fathi Habashi，Textbook of Pyrometallurgy.Quebec City，加拿大:Metallurgie Extractive Quebec，2002)。在本专利技术中，煅烧工艺涉及钛氧基氢氧化物TiO(OH)2分解为二氧化钛(TiO2)和水蒸汽。从两段式沥滤方法生产的高级合成金红石具有的钛氧化物的量在95％-98％TiO2的范围内。所生产的高级合成金红石优选地包含95％-98％的TiO2，其中大于98％的TiO2是最优选的。在本专利技术中所生产的高级合成金红石可还包括通过使低级钛铁矿与稀盐酸接触以从中去除大量的磷内容物的预沥滤步骤。矿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于从低级矿石中回收高级合成金红石的方法，所述方法包括：(a)通过在60℃‑70℃的温度下，以在2和2.5之间的酸与矿石的比率，使所述低级矿石与35％‑40％的盐酸接触来执行第一沥滤反应以获得浆料；(b)从在步骤(a)中获得的所述浆料中过滤滤饼；(c)通过在75℃‑80℃的温度下，以在2和2.5之间的酸与固体的比率，使在步骤(b)中获得的固体与35％‑40％的盐酸接触来执行第二沥滤反应；和(d)过滤在步骤(c)中获得的产物以去除氧化铝和二氧化硅的残留物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.05 US 61/948,3191.一种用于从低级矿石中回收高级合成金红石的方法，所述方法包括：(a)通过在60℃-70℃的温度下，以在2和2.5之间的酸与矿石的比率，使所述低级矿石与35％-40％的盐酸接触来执行第一沥滤反应以获得浆料；(b)从在步骤(a)中获得的所述浆料中过滤滤饼；(c)通过在75℃-80℃的温度下，以在2和2.5之间的酸与固体的比率，使在步骤(b)中获得的固体与35％-40％的盐酸接触来执行第二沥滤反应；和(d)过滤在步骤(c)中获得的产物以去除氧化铝和二氧化硅的残留物。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高级合成金红石是95％-98％的TiO2。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述高级合成金红石是98％的TiO2。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述低级矿石包含小于12％的TiO2。5.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(a)之前，所述矿石被研磨至80％的-200目。6.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(a)和步骤(c)具有37％的盐酸浓度，且具有固定的酸与矿石的比率2.37。7.一种用于回收来自权利要求1的游离的未反应的盐酸的方法，所述方法包括：混合在步骤(a)和步骤(d)中获得的两种过滤后的溶液；蒸馏出盐酸，直到钛被水解且大部分的氯化铁作为水合物沉淀。8.根据权利要求7所述的方法，其中，包含加热器的沉淀器使所述过滤后的溶液沸腾以经由HCl出口以及收集和排放沉淀的二氧化钛浆料的部件释放...

【专利技术属性】
技术研发人员：福阿德·F·卡迈勒丁，
申请(专利权)人：福阿德·F·卡迈勒丁，
类型：发明
国别省市：加拿大;CA