一种废酸自循环的非高炉钛渣硫酸法生产钛白的方法技术

本发明专利技术公开了一种废酸自循环的非高炉钛渣硫酸法生产钛白的方法，属于钛白粉的生产技术领域。本发明专利技术以钒钛磁铁矿非高炉冶炼钛渣为原料，将钛白生产过程产出的废酸与非高炉钛渣进行混合处理，得到含铁、铝、镁较低的预处理钛渣，预处理钛渣再用浓硫酸酸解熟化，然后经水浸、浓缩、水解、焙烧等工序生产钛白，水解后废酸返回循环使用。本工艺最大特征是采用钛白废酸对钛渣进行预处理，既脱除了钛渣中的大部分铝、镁杂质，消除钛渣中铝、镁等杂质对钛白生产的影响，简化了钛铁矿硫酸法工艺净化流程，为生产高品质钛白奠定了基础；同时实现了钛白水解废酸的直接循环利用，解决了钛白工业的高浓度酸性废水带来的环境问题。

Method for producing titanium dioxide by waste acid self circulation non blast furnace titanium slag sulfuric acid process

The invention discloses a method for producing titanium dioxide by using a non blast furnace titanium slag sulfuric acid process with a waste acid self circulation, and belongs to the technical field of titanium dioxide production. The present invention in vanadium titanium magnetite non blast furnace smelting titanium slag as raw material, the waste acid production of titanium dioxide production process and blast furnace titanium slag mixed slag processing, obtained pretreatment of titanium containing iron, aluminum, magnesium lower, pretreatment of titanium slag with sulfuric acid solution and then cured by soaking in water, condensation, hydrolysis the roasting process, the production of titanium dioxide, hydrolysis of recycled waste acid. This process is characterized by the use of titanium white waste acid of titanium slag pretreatment, which removed most of aluminum and titanium slag in magnesium impurities, eliminate the influence of aluminum, magnesium and titanium slag impurity on the production of titanium dioxide, titanium iron sulfate process simplifies the purification process, the basis for the production of high quality titanium white foundation; at the same time, the titanium dioxide Hydrolysis Waste Acid by direct cycle, solve the environmental problems of high concentration of acid wastewater of titanium dioxide industry brings.

【技术实现步骤摘要】
一种废酸自循环的非高炉钛渣硫酸法生产钛白的方法
本专利技术属于钛白粉生产
，涉及一种利用非高炉钛渣生产钛白并且钛白废酸自循环利用的方法，具体涉及利用钛白废酸和钒钛磁铁矿或钛铁精矿直接还原渣生产钛白的方法。
技术介绍
我国钛资源十分丰富，储量居世界之首，其中，攀西地区的钛资源储量占全国的90％以上，主要有攀枝花、白马、太和、红格四大矿区。但我国钛矿储量的类型存在先天性不足，多为共、伴生矿，没有单一矿，攀西地区的钒钛磁铁矿就是世界著名的多金属共(伴)生矿。钒钛磁铁矿中的钛仅有30-40％赋存在钛铁矿中，其余钛赋存在钛磁铁矿中而难于分选，随钛磁铁矿进入高炉冶炼流程，形成含钛高炉渣，由于含钛高炉渣中的钛含量仅有15～25％，而氧化铝、氧化钙、氧化镁等耗酸物质含量高，除一部分用于建材外，尚无经济可行的综合利用方案。目前钒钛磁铁矿中的钛主要是通过选矿回收部分钛铁精矿，然后用于钛白生产，由于钒钛磁铁矿中以钛铁矿形式存在的钛比例较少，且分选困难，导致钒钛磁铁矿现有的钛综合回收率不到20％。为了提高钒钛磁铁矿的综合利用水平，我国开展了钒钛磁铁矿直接还原冶炼的攻关，开发了转底炉、隧道窑、回转窑、多管式竖炉等煤基直接还原，或车底炉等气基直接还原技术，直接还原排出的物料经电炉熔分或磨选分离得到还原铁和新型钛渣——非高炉钛渣，该新型钛渣相比传统高炉冶炼产出的含钛渣的钛品位明显提高，含钛可达50％左右，从而为钛渣综合回收钛、提高钒钛磁铁矿的综合利用率提供了可能。钒钛磁铁矿直接还原虽然可以获得含钛较高的非高炉钛渣，但该渣的化学成分及主要矿物组成，与钛铁矿、传统的酸溶性钛渣或电炉钛渣、含钛高炉渣等现有含钛原料相比，具有显著差异，其理化性质也显著不同。非高炉钛渣的钛含量接近或超过钛铁精矿品位，虽远高于含钛高炉渣，但远低于传统的酸溶性钛渣。杂质元素含量方面，非高炉钛渣的铁含量大大低于钛精矿，接近于酸溶性钛渣，但钒、铬、铝、镁的含量是钛铁精矿和酸溶性钛渣的几倍甚至十几倍以上。针对非高炉钛渣资源化利用的研究、报道较少。CN102627321B公开了一种采用钛铁氧化物直接还原得到的钛渣制备钛白粉的方法，用盐酸溶液先对钛渣进行浸出，得到的浸出渣再用硫酸进行酸解、熟化、浸出、水解等步骤生产钛白，采用盐酸浸出虽然可以除去钛渣中的大部分铝、镁杂质，但盐酸浸出处理钛渣，将导致大量的钛与铝、镁等杂质一起溶出而损失，此外，盐酸介质对设备的腐蚀性强，盐酸浸出后液需要经喷雾焙烧等过程再生盐酸，成本高。CN101898791B公开了一种利用新流程钛渣制备金红石钛白粉的方法，将钒钛磁铁矿直接还原得到的含钛渣与浓硫酸直接酸解熟化，再经浸取、沉降和过滤得到钛液，然后往钛液中加入除铝剂除去部分铝，然后经氧化、浓缩、水解等工序生产钛白，由于使用的除铝剂为硫酸钾或硫酸铵，成本高，且会产生大量的氨氮废水，污染环境。结合钛铁精矿和酸溶钛渣的研究与工业实践情况，采用硫酸法生产钛白粉应是现阶段非高炉钛渣资源化利用的优选方案。但一方面非高炉钛渣中含有大量易与硫酸反应的杂质(如MgO、Al2O3和CaO)，若直接用浓硫酸酸解，不仅消耗大量浓硫酸，而且由于这些杂质先与硫酸发生激烈反应，放出大量热，造成反应物的提前“固化”，妨碍了钛氧化物与硫酸反应的主反应完成，导致酸解率低。另一方面硫酸法生产钛白粉工艺产生大量的废酸，每生产1t钛白要排放废酸8～10t，废酸中含有15％～25％的硫酸和10％～15％的硫酸亚铁，同时还含有Al2(SO4)3、MgSO4等无机盐及TiO2，目前钛白厂的废酸除一部分经浓缩至硫酸浓度60％左右用于与浓硫酸配酸使用外，其余大部分依靠中和处理，废酸浓缩成本高、中和费用高，大量中和石膏渣难以处置。综上所述，钒钛磁铁矿直接还原虽然可以获得含钛量接近或超过钛铁精矿品位的非高炉钛渣，但由于钛渣含杂质高，特别是铝、镁、钒等，影响硫酸法生产过程的连续稳定运行及钛白质量，缺少钛白废酸的经济处理或循环利用技术，同时钪、镓、钒等伴生稀有元素未能较好的综合回收。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种废酸自循环的非高炉钛渣硫酸法生产钛白的方法，针对钒钛磁铁矿开发利用中，存在的钛资源综合利用率低、硫酸法钛白工业中钛白废酸难以经济回收利用、钛白生产过程钒镓钪等综合回收困难等问题，以钒钛磁铁矿非高炉钛渣为原料，采用钛白生产过程的废酸对非高炉钛渣进行预处理，得到含铝、镁较低的预处理钛渣，预处理钛渣再用浓硫酸酸解熟化，然后经水浸、浓缩、水解、焙烧等工序生产钛白。采用钛白废酸预处理，既脱除了钛渣中的大部分铝、镁杂质，消除钛渣中铝、镁等杂质对钛白生产的影响，简化了钛铁矿硫酸法工艺净化流程，为生产高品质钛白奠定了基础；同时利用废酸钛渣中的将钒、钪、镓等浸出，得到残酸浓度较低的含钒、钪、镓的浸出液，以利于综合回收钒、钪、镓；此外，可实现钛白废酸的直接循环利用，解决钛白工业的高浓度酸性废水带来的环境问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的。一种废酸自循环的非高炉钛渣硫酸法生产钛白的方法，以非高炉钛渣为原料，其特征在于，包括以下步骤：(1)非高炉钛渣预处理：将钛铁矿或钒钛磁铁矿非高炉冶炼所得钛渣细磨后，与一定量的钛白水解废酸混合搅拌预处理，然后过滤，得到预处理钛渣和预处理后液；(2)预处理钛渣酸解熟化：将步骤(1)得到的预处理钛渣，按酸矿质量比1.3～2加入浓硫酸混合均匀，经酸解、熟化后，得到固态混合物；(3)浆化浸出：将步骤(2)得到的固态混合物用适量水进行浆化浸出，然后固液分离得到浸出渣和钛液；(4)常规硫酸法生产钛白：将步骤(3)得到的钛液经浓缩、水解、过滤、洗涤、煅烧等公知的硫酸法钛白生产工艺生产钛白，无需冷冻结晶除铁，钛液水解残液为钛白水解废酸，将钛白水解废酸返回步骤(1)循环使用；(5)综合回收铝、钒、钪及镓：将步骤(1)得到的预处理后液用于综合回收其中的铝、钒、钪及镓，综合回收后的尾液返回步骤(3)作为浆化浸出用水。进一步地，所述的非高炉钛渣为以钒钛磁铁矿、钛铁精矿或二者的混合物为原料，采用还原剂在非高炉的还原炉中直接还原所得还原产物经渣铁分离而得到的钛渣，优选地，以钒钛磁铁矿为原料。其中所述还原剂为煤、焦、煤气、天然气中的一种或多种的混合物，所述还原炉为转底炉、隧道炉、管式炉、回转窑、竖炉、车底炉或微波矿炉的一种。进一步地，所述的钒钛磁铁矿或钛铁精矿直接还原所得还原产物的渣铁分离，是将直接还原所得的还原产物采用电炉高温熔分分离出金属铁而得到非高炉钛渣，或将所得还原产物经破碎、选矿物理分离方式分离出金属铁而得到非高炉钛渣；优选地，将所得还原产物采用电炉高温熔分分离出金属铁，渣经水淬而得到非高炉钛渣。进一步地，步骤(1)中钛渣细磨，是将钛渣细磨至74μm(200目筛)以下的颗粒的比例≥90％；优选地，将钛渣细磨至45μm(325目筛)以下的颗粒的比例≥90％。本专利技术中除另有说明的以外，比例、浓度和百分比均以质量为基准。进一步地，步骤(1)中经细磨的钛渣与一定量的钛白废酸混合后搅拌预处理，预处理的固液比(质量体积比)为1:10～1:2kg/L，优选地，固液比为1:5～1:3kg/L；浸出温度80℃～160℃，浸出时间2～8h；所述的钛白废酸为钛液水解析出钛后的残液，废酸中的硫酸质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种废酸自循环的非高炉钛渣硫酸法生产钛白的方法，以非高炉钛渣为原料，其特征在于，包括以下步骤：(1)非高炉钛渣预处理：将钛铁矿或钒钛磁铁矿非高炉冶炼所得钛渣细磨后，与一定量的钛白水解废酸混合搅拌预处理，然后过滤，得到预处理钛渣和预处理后液；(2)预处理钛渣酸解熟化：将步骤(1)得到的预处理钛渣，按酸矿质量比1.3～2加入浓硫酸混合均匀，经酸解、熟化后，得到固态混合物；(3)浆化浸出：将步骤(2)得到的固态混合物用适量水进行浆化浸出，然后固液分离得到浸出渣和钛液；(4)常规硫酸法生产钛白：将步骤(3)得到的钛液经浓缩、水解、过滤、洗涤、煅烧等公知的硫酸法钛白生产工艺生产钛白，无需冷冻结晶除铁，钛液水解残液为钛白水解废酸，将钛白水解废酸返回步骤(1)循环使用；(5)综合回收铝、钒、钪及镓：将步骤(1)得到的预处理后液用于综合回收其中的铝、钒、钪及镓，综合回收后的尾液返回步骤(3)作为浆化浸出用水。

【技术特征摘要】
1.一种废酸自循环的非高炉钛渣硫酸法生产钛白的方法，以非高炉钛渣为原料，其特征在于，包括以下步骤：(1)非高炉钛渣预处理：将钛铁矿或钒钛磁铁矿非高炉冶炼所得钛渣细磨后，与一定量的钛白水解废酸混合搅拌预处理，然后过滤，得到预处理钛渣和预处理后液；(2)预处理钛渣酸解熟化：将步骤(1)得到的预处理钛渣，按酸矿质量比1.3～2加入浓硫酸混合均匀，经酸解、熟化后，得到固态混合物；(3)浆化浸出：将步骤(2)得到的固态混合物用适量水进行浆化浸出，然后固液分离得到浸出渣和钛液；(4)常规硫酸法生产钛白：将步骤(3)得到的钛液经浓缩、水解、过滤、洗涤、煅烧等公知的硫酸法钛白生产工艺生产钛白，无需冷冻结晶除铁，钛液水解残液为钛白水解废酸，将钛白水解废酸返回步骤(1)循环使用；(5)综合回收铝、钒、钪及镓：将步骤(1)得到的预处理后液用于综合回收其中的铝、钒、钪及镓，综合回收后的尾液返回步骤(3)作为浆化浸出用水。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的非高炉钛渣为以钒钛磁铁矿、钛铁精矿或二者的混合物为原料，采用还原剂在非高炉的还原炉中直接还原所得还原产物经渣铁分离而得到的钛渣；其中所述还原剂为煤、焦、煤气、天然气中的一种或多种的混合物，所述还原炉为转底炉、隧道炉、管式炉、回转窑、竖炉、车底炉或微波矿炉的一种。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的钒钛磁铁矿或钛铁精矿直接还原所得还原产物的渣铁分离，是将直接还原所得的还原产物采用电炉高温熔分分离出金属铁而得到非高炉钛渣；或将所得还原产物经破碎、选矿物理分离方式分离出金属铁而得到非高炉钛渣；优选所述的钒钛磁铁矿或钛铁精矿直接还原所得还原产物采用电炉高温熔分分离出金属铁，渣经水淬而得到非高炉钛渣。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述钛...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋训雄，龚明斌，赵磊，杨发均，王爱平，满先云，王政，陶治其，林江顺，吴丰祥，汪胜东，刘卫昆，蒋伟，陈钢，
申请(专利权)人：重钢西昌矿业有限公司，北京矿冶研究总院，
类型：发明
国别省市：四川,51