制备二氧化钛制造技术

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物质，并形成沥滤液，该沥滤液包括硫酸氧钛（ＴｉＯＳＯ↓［４］）和硫酸铁（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）的沥滤液沉淀硫酸铁并分离沉淀的硫酸铁；　　　　（ｄ）用合适的溶剂从来自步骤（ｃ）的沥滤液萃取硫酸氧钛，并之后从该溶剂汽提硫酸氧钛并形成含有硫酸氧钛的溶液；　　　　（ｅ）使用来自溶剂萃取步骤（ｄ）的萃余液的至少一部分作为沥滤步骤（ａ）中的沥滤溶液的至少一部分；　　　　（ｆ）水解含有硫酸氧钛的溶液并从硫酸氧钛形成水合的钛氧化物；　　　　（ｇ）分离在水解步骤（ｆ）中产生的含有水合的钛氧化物的固相和液相；和　　　　（ｈ）煅烧来自步骤（ｇ）的固相并形成二氧化钛。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【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 concentrates)和含钛矿渣(slags)。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铁废料并消耗了大量硫酸。氯化法(chloride process)通常避免了硫酸盐法的硫酸铁废料问题，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)沥滤固体含钛物质，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)的沥滤液沉淀硫酸铁并从沥滤液分离沉淀的硫酸铁；(d)用溶剂从来自步骤(c)的沥滤液萃取硫酸氧钛，并之后从该溶剂汽提硫酸氧钛并形成含有硫酸氧钛的溶液；(e)使用来自溶剂萃取步骤(c)的萃余液的至少一部分作为沥滤步骤(a)中的沥滤溶液的至少一部分；(f)水解含有硫酸氧钛的水溶液并从硫酸氧钛形成水合的钛氧化物；(g)分离在水解步骤(f)中产生的含有水合的钛氧化物的固相和液相；和(h)煅烧来自步骤(g)的固相并形成二氧化钛。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”包括在技术文献中以氢氧化钛(Ti(OH)4)描述的化合物。上述方法的特征在于使用来自溶剂萃取步骤(d)的贫化(depleted)沥滤液，即萃余液作为用于沥滤步骤(a)的沥滤溶液的步骤(e)。这是本方法相当大的优势，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。本专利技术方法的另一优势是可以将硫酸铁的沉淀限定为仅仅一个步骤，即硫酸铁沉淀步骤(c)。这简化了硫酸铁的下游加工，并且在步骤(e)的叙述中，在沥滤步骤(a)中使用溶剂萃余液对于控制回路(circuit)中的铁浓度是重要的。本专利技术方法的另一(虽然不是唯一的另一)优势是溶剂萃取步骤(d)不萃取在沥滤液中以溶液形式存在的物质(例如铁、铬、锰和铌)，这些物质污染了下游产品并由此不利地影响了这些产品的商业价值。特别是，溶剂萃取步骤使得有可能制造非常高纯度的二氧化钛，即至少99重量％的二氧化钛，二氧化钛为有利的主要下游产物。优选，该方法包括以下另外的沥滤步骤用含有硫酸的沥滤溶液沥滤来自步骤(b)的残余固相并形成沥滤液和残余固相，该沥滤液包括硫酸氧钛和硫酸铁的酸性溶液。沥滤步骤(a)和该另外的沥滤步骤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单独的容器或多个容器中。在那种情况下，优选该另外的沥滤步骤包括分离在该另外的沥滤步骤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)。可选择地或此外，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。优选步骤(e)包括使用来自溶剂萃取步骤(d)的萃余液的至少一部分作为该另外的沥滤步骤中的沥滤溶液的至少一部分。优选该另外的沥滤步骤包括用萃余液和补足新鲜硫酸沥滤来自步骤(b)的残余固相。优选来自溶剂萃取步骤(d)的萃余液的酸浓度为至少250g/l硫酸。优选来自溶剂萃取步骤(d)的萃余液的酸浓度为至少350g/l硫酸。沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤可以在连续基础或间歇基础上进行。本专利技术的专利技术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是很重要的，该条件避免了不需要量的水合的钛氧化物过早水解(premature hydrolysis)。此外，本专利技术的专利技术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包括选择和/或控制沥滤步骤中的沥滤条件，以避免水合的钛氧化物不需要量的过早水解和硫酸氧钛的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，当在沥滤温度为95℃至沸点的范围内操作时，整个沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤中，沥滤步骤(a)和/或该另外的沥滤步骤中的酸浓度应该至少为350g/l硫酸，以便避免过早水解。通常，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(a)和/或该另外的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。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还原性含硫物质(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，该还原剂将在沥滤步骤(a)中产生的硫酸氧钛和硫酸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还原性含硫物质。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最小化了回路(circuit)中铁的平衡浓度。优选溶剂萃取步骤(d)包括使沥滤液与包括改性剂的所选溶剂接触。应该理解本文中术语“溶剂”指试剂和稀释剂的组合(in combination)。应该理解本文中术语“改性剂”指一种化学品，其改变了溶剂的溶解性质，使得含钛物质以可能更高浓度的浓度溶解在该溶剂中。优选该方法包括控制水解步骤(f)，以产生选择粒度分布的水合的钛氧化物产物。在水解步骤(本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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，刘后元，
申请(专利权)人：BHP比利顿创新公司，
类型：发明
国别省市：