二氧化钛的制备制造技术

本发明专利技术披露了一种用于从含钛物质制备二氧化钛的硫酸盐法。该方法包括从含有硫酸氧钛的酸性溶液的沥滤液沉淀硫酸氧钛。该方法的特征在于：（ａ）多步沥滤以制备含有硫酸氧钛的酸性溶液的沥滤液；（ｂ）在沥滤步骤中使用来自硫酸氧钛沉淀反应器的贫化沥滤液；和（ｃ）控制沥滤步骤中的酸浓度以避免过早水解和过早沉淀。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及从含钛物质制备二氧化钛的方法。应理解本文中术语“含钛”物质指任何含钛物质，包括例如矿石、精矿(ore concentrate)和含钛矿渣(slag)。本专利技术特别涉及从含钛物质制备二氧化钛的硫酸盐法。硫酸盐法是从含钛矿石，例如钛铁矿制备二氧化钛的第一种商业化方法。硫酸盐法的明显问题是其产生了大量硫酸亚铁废料并消耗了大量硫酸。氯化物法(chloride process)通常避免了硫酸盐法的硫酸亚铁废料问题，并且在更大规模上比硫酸盐法操作费用低。因此，氯化物法是目前制备二氧化钛，特别是制备用于颜料工业的二氧化钛的优选方法。本专利技术的目的是提供改进的硫酸盐法。一般来说，本专利技术提供从含钛物质(例如钛铁矿)制备二氧化钛的硫酸盐法，该方法包括以下步骤(a)用含有硫酸的沥滤溶液(leach solution)沥滤含钛固体物质，并形成沥滤液(leach liquor)，该沥滤液包括硫酸氧钛(TiOSO4)和硫酸亚铁(FeSO4)的酸性溶液；(b)分离来自沥滤步骤(a)的沥滤液和残余固相；(c)从来自步骤(b)的沥滤液沉淀硫酸氧钛；(d)从沥滤液中分离沉淀的硫酸氧钛；(e)再溶解沉淀的硫酸氧钛；(f)水解再溶解的硫酸氧钛并形成含有水合的钛氧化物的固相和液相；(g)分离含有水合的钛氧化物的固相和液相；(h)煅烧来自步骤(g)的固相并形成二氧化钛；和(i)从来自步骤(b)的沥滤液和/或来自步骤(d)的贫化液(depleted liquor)沉淀硫酸亚铁并从沥滤液分离沉淀的硫酸亚铁。应理解本文中术语“水合的钛氧化物”包括例如具有通式TiO2·2H2O和TiO2·H2O的化合物。此外，应理解本文中术语“水合的钛氧化物”包括在技术文献中描述为氢氧化钛(Ti(OH)4)的化合物。Langmesser等人的美国专利3760058(转让给Farbenfabriken Bayer AK)披露了上述方法。此处参考Bayer的美国专利并不意味着该专利所披露的内容是本专利技术专利技术人的部分公知常识。本申请人对上述方法进行了研究工作，并确认了在Bayer的美国专利中没有披露的一些特征，这些特征单独以及结合起来都是重要的，从而有效操作该工艺。该特征之一是下面的步骤。(1)另外的沥滤步骤(1)用含有硫酸的沥滤溶液沥滤来自步骤(b)的残余固相，并形成包含硫酸氧钛和硫酸亚铁的沥滤液和残余固相；(2)分离来自步骤(1)的沥滤液和残余固相。(3)将分离的沥滤液供应到沥滤步骤(a)和/或混合分离的沥滤液和来自步骤(b)的沥滤液。另一特征是使用至少一部分在步骤(d)分离硫酸氧钛后残留的沥滤液作为沥滤步骤(a)和/或另外的沥滤步骤(1)中的至少部分沥滤溶液。使用来自硫酸氧钛分离步骤(d)的贫化沥滤液作为用于沥滤步骤(a)和/或另外的沥滤步骤(1)中的沥滤溶液是该方法的优势，这是因为这最大化了工艺中酸的有效利用。此外，使用贫化沥滤液允许降低或完全排除废酸性流出物和/或其中和产物(例如褐色石膏)的形成。而且，使用贫化沥滤液允许热量再生并还消除了能量集中的酸回收和蒸发浓缩步骤。沥滤步骤(a)和该另外的沥滤步骤(1)可以在相同的容器中进行。在那种情况下，该另外的沥滤步骤(1)包括将来自步骤(b)的残余固相返回到该容器中，其中该残余固相形成在步骤(a)中进行沥滤的含钛物质的一部分。可选择地，沥滤步骤(a)和该另外的沥滤步骤(1)可以在单独的容器中进行，而来自步骤(b)的残余固相被供应到用于另外的沥滤步骤(1)的一个或多个容器中。在那种情况下，优选该方法包括分离在该另外的沥滤步骤(1)中形成的沥滤液和另外的残余固相。经分离的沥滤液可以供应到沥滤步骤(a)。可选择地，经分离的沥滤液可以与来自步骤(b)的沥滤液混合，并且之后混合沥滤液可以在本方法的后续步骤中加工。沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)可以在连续基础或间歇基础上进行。本申请人在试验工作中发现在本文后面描述的沥滤条件下进行沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)是很重要的，该条件避免了不需要量过早水解(premature hydrolysis)而形成水合的钛氧化物。此外，本申请人在试验工作中发现在沥滤条件下进行沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)是很重要的，该条件避免了硫酸氧钛的不需要量的过早沉淀。优选，沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)包括选择和/或控制沥滤步骤(1)和/或另外的沥滤步骤(1)中的沥滤条件，以避免不需要量的过早水解和不需要量的过早沉淀。相关的沥滤条件包括酸浓度、沥滤温度和沥滤时间中的任意一个或多个。通常，在本申请人的实验工作基础上，当在沥滤温度为95℃至沸点的范围内操作时，沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)中，沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)中的酸浓度应该至少为350g/l硫酸，以便避免过早水解。通常，在本申请人的实验工作基础上，当在沥滤温度为95℃至沸点的范围内操作时，在沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)结束时的酸浓度应该小于450g/l，以便避免硫酸氧钛的不需要量的过早沉淀。应该指出在沥滤步骤开始时的酸浓度可以更高，通常高达700g/l。通常，应该选择和/或控制沥滤条件，以使在沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)结束时的沥滤液中，沥滤液中的钛离子浓度小于50g/l。优选沥滤液中的钛离子浓度为40-50g/l。优选该方法包括在加快含钛物质沥滤速率的添加剂存在下进行沥滤步骤(a)。优选该方法包括在加快含钛物质沥滤速率的添加剂存在下进行该另外的沥滤步骤(1)。使用沥滤促进剂使得浓硫酸的用量有可能比常规硫酸盐法所需量少。优选沥滤促进剂选自铁、钛(III)盐、硫代硫酸盐、二氧化硫或任何其它被还原的含硫物质(reduced sulfur containing species)。优选该方法包括在还原剂存在下进行沥滤步骤(a)，该还原剂将在沥滤步骤(a)中产生的硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液中的铁离子还原成亚铁离子。优选该方法包括在还原剂存在下进行该另外的沥滤步骤(1)，该还原剂将在沥滤步骤(a)中产生的硫酸氧钛和硫酸亚铁的酸性溶液中的铁离子还原成亚铁离子。还原剂可以为任何合适的还原剂。优选还原剂选自铁、钛(III)盐、硫代硫酸盐、二氧化硫或任何其它被还原的含硫物质。如上所述，还原剂的目的是使在沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤(1)中产生的沥滤液中的三价铁形式的铁离子量最小化，并使二价铁形式的铁离子的量最大化。通过促进硫酸亚铁例如FeSO4·7H2O的沉淀，使二价铁形式的离子量最大化导致回路(circuit)中铁的平衡浓度最小化。优选，该方法包括从来自步骤(b)的沥滤液沉淀硫酸亚铁并在硫酸氧钛沉淀步骤(d)之前或之后从沥滤液中分离沉淀的硫酸亚铁。优选硫酸氧钛分离步骤(d)包括将硫酸加入沥滤液中以沉淀硫酸氧钛。优选加入到沥滤步骤(a)和另外的沥滤步骤(1)中的溶液包括在步骤(d)分离硫酸氧钛之后残余的贫化沥滤液和/或补充的新鲜硫酸。优选在步骤(d)分离硫酸氧钛之后残余的沥滤液的酸浓度为至少250g/l硫酸。优选在步骤(d)分离硫酸氧钛之后残余的沥滤液的酸浓度为至少350g/l硫酸。通常在步骤(d)分离硫酸氧钛之后残余的沥滤液的酸浓度为本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于从含钛物质制备二氧化钛的硫酸盐法，其包括以下步骤：（ａ）用含有硫酸的沥滤溶液沥滤含钛固体物质，并形成沥滤液，该沥滤液包括硫酸氧钛（ＴｉＯＳＯ↓［４］）和硫酸亚铁（ＦｅＳＯ↓［４］）的酸性溶液；（ｂ）分离来自沥滤步骤（ａ）的沥滤液和残余固相；（ｃ）从来自步骤（ｂ）的沥滤液沉淀硫酸氧钛；（ｄ）从沥滤液中分离沉淀的硫酸氧钛；（ｅ）再溶解沉淀的硫酸氧钛；（ｆ）水解再溶解的硫酸氧钛并形成含有水合的钛氧化物的固相和液相；（ｇ）分离含有水合的钛氧化物的固相和液相；（ｈ）煅烧来自步骤（ｅ）的固相并形成二氧化钛；和（ｉ）从来自步骤（ｂ）的沥滤液和／或来自步骤（ｄ）的贫化液沉淀硫酸亚铁并从沥滤液中分离沉淀的硫酸亚铁。

【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：埃里克G罗奇，艾伦D斯图尔特，菲利普E格雷齐尔，萨拉尼科尔森，
申请(专利权)人：BHP比利顿创新公司，
类型：发明
国别省市：AU[澳大利亚]