含钛矿物的精选制造技术

本发明专利技术涉及一种精选含钛矿物的方法。该方法包括用硫酸浸提含钛矿物，形成浸提的矿物和液相；在氧气存在下煅烧浸提的矿物，形成煅烧的矿物；和用硫酸、盐酸和／或硝酸酸浸提煅烧的矿物，形成精选的矿物。浸提的矿物在煅烧之前或者之后没有被还原。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及精选含钛矿物的方法。该方法包括用硫酸浸提含钬矿 物以形成浸提的矿物，在氧气存在下煅烧该浸提的矿物以形成煅烧的 矿物，和用硫酸、盐酸和/或硝酸浸提煅烧的矿物以形成精选矿物。在 煅烧之前或者在煅烧之后，浸提的矿物没有被还原。
技术介绍
商业上通过硫酸盐方法或者氯化物方法生产二氧化钛(Ti02)。在 氯化物方法中，氯化含二氧化钛的原料，形成四氯化钛，然后氧化四 氯化钛，形成1402。由具有高含量Ti02的含二氧化钛原料为起始这一 方法操作将最有效。遗憾的是，天然状态下的许多含钛矿例如钛铁矿 的Ti02含量范围为40%-65%，这对于氯化物法来说是不合需要地低。已开发了改进含钛矿中Ti02含量的许多不同的精选方法。例如使 用造渣法，以通过在炉内还原大多数铁和亚铁离子成熔融金属铁，提 升钛铁矿的等级。将比较致密的熔融铁与飘浮在熔融铁相之上的矿渣 相分离。矿渣含有高百分数的Ti02以及较低浓度的其他杂质。然后将 具有杂质的高百分数的Ti02矿渣与熔融铁分离并以Ti02原料形式加 工。由于来自造渣法的铁共产物可作为钢制造的原料形式销售，因此 造渣法对于具有相对低百分数的Ti02浓度的钛铁矿来说是经济的。然 而，由于造渣法大多数限于分离铁与前体钛铁矿，因此可在矿渣内累 积来自钛铁矿原料的显著量的其他杂质。这种杂质的实例是碱土金属 (例如Ca、 Mg)和碱金属(例如Na)。由于对于这些杂质来说，氯化物化 合物的沸点高，因此它们可能有损于流化床的氯化工艺。结果，特定 矿渣的杂质使它转向采用不那么优选的硫酸盐方法。Becher法是提升钛铁矿等级的另 一方法。尽管Becher法是一种湿化学法，但其最终产物类似于矿渣在于，Becher法除去铁同时留下 所有其他的非铁杂质(钙、碱金属等)。除了钛铁矿物以外，对开发含有典型地在钛铁矿中没有发现的相 对高含量杂质的替代矿物的方法具有兴趣。除去并回收这些杂质中的 一些在商业上将是重要的，如果这些材料中的一些的需求价格高的话。 一种这样的替代矿物是天然存在的在巴西发现的锐钛矿Ti02。这类矿 物以及类似的锐钛矿体(其中包括锐钛矿和钛铁矿的共混物)倾向于 具有高含量的放射性核素、碱土金属、稀土金属、磷酸盐和二氧化硅， 由于从矿物中除去这些杂质的成本高导致它们的用途有限。已教导了酸浸提方法以从含钛矿物中除去氧化铁和其他杂质。参 见例如美国专利Nos. 2811434、 3777013、 5011666、 5085837、 5181956、 5826162和6048505。加拿大专利No. 1234990教导了 一种精选方法， 该精选方法包括用无机酸浸提钛铁矿，氧化，然后还原这一中间体浓 缩物，然后浸提还原的中间体，以提升钛铁矿的等级。需要开发从矿物中、尤其从具有高含量非铁杂质的那些矿物中除 去杂质的方法。本专利技术提供这种改进的方法。专利技术概述本专利技术是精选含钛矿物的方法。该方法包括用硫酸浸提含钬矿物 以形成浸提的矿物和液相；在氧气存在下煅烧浸提的矿物以形成煅烧 的矿物，其中在煅烧之前或者之后，浸提的矿物没有被还原；和用选 自疏酸、盐酸和硝酸的酸浸提煅烧的矿物，形成精选矿物。本专利技术的 方法导致精选的矿物中显著降低的杂质含量。专利技术详述本专利技术的方法是通过使用两个浸提阶段和 一个中间煅烧阶段来精 选含钛矿物的方法。可用于本专利技术方法的含钛矿物包括含有铁和其他 杂质的含二氧化钛的矿物。尤其优选的矿物包括碱土金属总浓度为 0. 2-4w"/o的含钛矿物；放射性核素(尤其铀+钍)的浓度为120-1000ppm 的含钛矿物；稀土金属浓度为0. 3-3wa的含钛矿物；磷酸盐浓度为 l-10wt。/。的含钛矿物；二氧化硅浓度为l-10wt。/。的含钛矿物；和具有40-75wt。/oTi02的低浓度Ti02的含钛矿原料；以及具有75-87wt%Ti02的 矿渣。一种这样的含钛矿物是天然存在的锐钛矿Ti02。特别地，在巴西 发现的锐钬矿以及类似的锐钛矿体(其中包括锐钛矿和钛铁矿的共混 物)倾向于具有高含量的放射性核素、碱土金属、稀土金属、磷酸盐 和二氧化硅。其他类型的矿物包括但不限于矿渣，例如含有高含量 钧和镁的那些，且例如位于挪威、瑞典、加拿大和中国；焦油砂，例 如含有相对高含量碱土金属和Si02的那些，且例如位于Alberta、加 拿大；和其他类型天然存在的含钛矿物，例如众所周知的钛铁矿沉积 物。优选的含钛矿物包括锐钛矿、钛铁矿、和锐钛矿与钛铁矿的共混 物。当使用锐钛矿/钛铁矿的共混物时，该共混物典型地含有70至 90wtW的锐钛矿和30至10wtW的钛铁矿。在第一浸提阶段之前，可对含钛矿物进行热或化学预处理。例如， 可通过氧化矿物以形成氧化的矿物和然后还原该氧化的矿物，从而预 处理含钛矿物。可在含氧气体例如空气存在下在高温下进行氧化步骤。 优选地，氧化温度大于250'C,最优选大于400'C。可在还原剂、优选氢气存在下在高温下进行还原步骤。优选地，还原温度大于"x:，最 优选大于150x:。在钛铁矿的情况下，可氧化钛铁矿，形成假板钛矿基材料，然后在笫一浸提阶段之前还原。在2002年4月19日提交的 共同拥有的专利申请序列号10/126241 ( 2003年10月23日以 U.S. 2003/0198591 >^布)中>^开了这一方法的实例。在氧化/还原预 处理之后，基本上所有矿物中的铁为+2氧化态。优选地，氧化/还原 预处理导致基本上不残留+3氧化态的铁和仅仅最多lwW的金属铁。除了氧化/还原预处理以外，也可在第一阶段浸提之前，通过还原 含钛矿物以形成还原的矿物和然后对该还原的矿物进行磁分离和/或 温和的氧化，从而预处理含钛矿物。在EP0243725A2中公开了这一工 序的实例。通过最初的还原步骤改进除铁。可在还原剂例如氢气存在 下在高温下进行还原步骤。优选地，还原温度大于50r，最优选大于 150"C。然后可对还原的矿物进行;兹分离和/或温和氧化。可在约500-20, 000高斯下进行磁分离。磁分离步骤可用于除去固相还原剂，例 如焦煤等。可在含氧气体例如空气存在下，在温和温度下进行温和氧 化。优选地，氧化温度小于6001C，更优选小于500t:。尽管可在第一次浸提阶段之前预处理含钛矿物，但常常优选在浸 提之前，不对含钛矿物进行热或化学处理。事实上，发现锐钛矿和锐 钛矿/钛铁矿共混物二者在没有预处理的情况下更好地浸提大多数杂 质。此外，尽管当通过还原步骤预处理矿物时除铁更好，但与放射性 核素、碱土金属和磷酸盐的除去以及稀土金属的除去相比，从这些类 型的矿物中除去铁的改进在商业上不是重要的。事实上，如果三价铁 含量高的话，从未预处理的锐钛矿基矿物中除去铁令人惊奇地有效。在第一浸提阶段中，用硫酸浸提含钛矿物，形成浸提的矿物和液 相。可在浸提步骤中使用任何硫酸源。然而，硫酸更优选是粗的、废的和/或回收的硫酸。石克酸浓度范围优选为5-65wt°yiH2S04。可在环境压力或者升高的压力下进行浸提。优选地，通过使矿物 与硫酸在至少10psig、更优选至少20psig和最优选至少30psig的升 高的压力下接触，来浸提含钛矿物。正如本领域的技术人员所意识到 的，当进行浸提工艺时，压力取决本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种精选含钛矿物的方法，该方法包括：　　　　（ａ）用硫酸浸提含钛矿物，形成浸提的矿物和液相；　　　　（ｂ）在氧气存在下煅烧浸提的矿物，形成煅烧的矿物，其中在煅烧之前或者之后，浸提的矿物没有被还原；和　　　　（ｃ）用选自硫酸、盐酸、硝酸及其混合物的酸浸提煅烧的矿物，形成精选的矿物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：小厄尔M史密斯，A德卡斯特罗谢尔登，
申请(专利权)人：美礼联无机化工公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]