从含有钛的物料中回收钛制造技术

一种从还含有铝的原料中回收二氧化钛的方法，包括步骤：将该二氧化钛原料粉碎，在特定条件下将该微粒原料与硫酸反应，将所得含有硫酸氧钛的块状物料消化并过滤，如果有的话，处理该溶液以除去钙和／或铁，以硫酸铝铵的形式沉淀出铝，将剩余的硫酸氧钛溶液水解，并在将该水解物洗涤之后，煅烧该水解物，得到二氧化钛。（*该技术在2022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有钛的物料中回收钛，具体地说，涉及一种从含有二氧化钛的物料中回收二氧化钛或钛金属的方法。
技术介绍
海威尔德钢铁和钒矿有限公司是一个大的钢铁制造商，它使用其自身独特的钢铁制造工艺。该钢铁制造工艺中产生的熔渣富含二氧化钛，通常其量为熔渣物料的22-32％。纯二氧化钛为白色，因此是一种有价值的颜料，可用于许多领域，例如生产油漆、纸、水泥、聚合物等。在海威尔德钢铁制造法中产生的熔渣是为此目的的二氧化钛的理想来源。专利技术概述一种从含有二氧化钛和铝(通常是其氧化物)的原料中回收二氧化钛的方法，包括步骤a)将含有二氧化钛的物料粉碎，形成微粒原料；b)在一反应容器中将该微粒原料与预定量的硫酸接触并将该反应容器内的温度升高至预定温度，在此温度下进行反应，得到一种含有硫酸氧钛的块状物料；c)将该块状物料与足量的水以及任选回收的加工酸接触，以将含有硫酸氧钛的块状物料溶解；d)将所得悬浮液过滤并收集含有硫酸氧钛的溶液，并且如果有的话，任选处理该溶液以除去铁和/或钙； e)将含有硫酸氧钛的溶液与硫酸铵接触以在该溶液中产生硫酸铝铵；f)将所得硫酸铝铵从溶液中沉淀出来，并将其与含有硫酸氧钛的溶液分离；g)通过将含有硫酸氧钛的溶液与已预先接种有适量金红石并加热的水接触，或者通过将含有硫酸氧钛的溶液与一部分预先经过水解且含有水合二氧化钛的溶液接触，对含有硫酸氧钛的溶液进行水解，并将该溶液加热至沸点，从而沉淀出水合二氧化钛；h)用氨水溶液洗涤水解物，从而以硫酸铵的形式除去残余的硫酸盐，接着过滤出水合二氧化钛；或者i)将该水解物过滤，接着用氢氧化钠、氢氧化铵、水、磷酸和/或稀硫酸洗涤；和j)煅烧该水解物，从而除去残余的酸和结晶水，得到二氧化钛。所用原料通常还含有钒、钙和/或铁，通常以其氧化物形式存在。钒通常在步骤g)中剩余的溶液中以VOSO4形式除去。为此，水解液中的Ti3+(以TiO2计)优选保持在浓度3-4g/l Ti3+，以防止VOSO4水解以及掺入水合TiO2产物中。在步骤c)中产生的不溶性固体优选通过澄清与溶液分离，澄清时通常加入gellatene和/或胶水、糊精、鞣酸、AMPAM或其它适宜的澄清剂，之后在步骤d)中将该悬浮液过滤。水解步骤g)优选在没有在先结晶的并且已经进行真空浓缩步骤情况下进行。优选在约190℃-250℃的温度下将步骤b)的块状物料熟化约2-3小时，之后在步骤c)中溶解。在步骤c)中，优选将空气与水一起加入，并任选加入回收的加工酸，以便在搅拌下溶解该块状物。空气优选为冷空气，以便将反应温度控制在小于约75℃，通常为70-75℃，从而防止TiO2过早结晶。优选将步骤a)中的熔渣粉碎成微粒物料，其中至少80％的所述颗粒能够通过45微米的筛。在步骤b)中，硫酸溶液与微粒原料的反应通常在熔融反应器中进行，该反应器可以是间歇的或连续的熔融反应器。优选通过向该反应容器中加入预热空气来升高熔融反应器中的温度。在加入所需量的水之后，使用空气和机械搅拌将所述块状物粉碎成均匀的悬浮液。钙通常以硫酸钙的形式除去，通常是在过滤步骤d)期间。附图简述现在仅仅通过实施例，参照附图来更详细地描述本专利技术，该附图是本专利技术回收二氧化钛的方法的一个优选实施方式的流程图。优选实施方式的详细描述本专利技术涉及一种从含钛物料(特别是在钢铁制造过程中产生的含有二氧化钛和铝，通常还含有钒、钙和/或铁的熔渣)中回收钛(特别是二氧化钛)的所谓硫酸盐化方法。本专利技术的方法，如附图中所述，特别适用于从下面所述的熔渣中回收TiO2。总TiO224-30％FeO 2-8％Fe2O32-8％CaO 14-16％ MgO 12-15％SiO220-25％Al2O312-14％V2O50.2-1％MnO 0.2-1％S 0.01-0.2％Na2O 0-0.2％P2O50.01％H2O 0.06％需要的话将可以利用的钛熔渣(elkem熔渣)干燥并粉碎成粒径小于45μm的均匀细粒。在反应容器中将粉碎的熔渣与约1.3重量份的93％-98％硫酸混合，并用压缩空气搅拌。在反应容器中用预热空气加热该混合物。在约100℃下放热反应开始，当温度达到180℃时反应加速，并且熔渣转变成由可溶性钛、铝、钒和铁硫酸盐组成的固体块。发现使用热空气代替热蒸汽是优选的。其理由是该过程中所用的海威尔德钢熔渣存在有游离铁，其量为约4％，为亚铁态。因此，在熔融反应中有水是不理想的，这是由于它会将游离铁转变成Fe+++态。此外，热空气中存在的氧可以将Ti+++转化为Ti++++，从而有助于钛的回收。在反应结束之后，将冷空气吹过该块状物持续约4小时，得到一多孔块。将如此制得的块状物在约190-250℃下熟化约2-3小时。然后将该反应块在水以及任选回收的加工酸中消化(digest)，其中水与固体的比例为约3∶1，从而将所需的钛化合物溶解。在加入水期间，同时加入空气以帮助搅拌，由于在这一阶段形成固体块，因此在此阶段机械搅拌不太有效。在加入空气和水期间发生放热反应。由于反应温度控制在75℃以下是重要的，为了避免TiO2过早结晶，适当控制冷空气进入反应容器的速度。加入所需量的水之后，使用空气和机械搅拌将所述块状物粉碎成均匀悬浮液。获得该悬浮液的适当时间是4个小时，但是肉眼观察将显示实现这一点的时间。当用水对该块状物进行消化(digest)时，据信进入溶液中的钛化合物包括TiO2·xH2OTiOSO4·H2OTiOSO4·2H2OTiSO4·H2SO4·2H2OTiSO4·H2SO4·H2OTi(SO4)2。使用钛铁矿作为原料时，溶液通常含有三价或“高价”铁。用废铁作为还原剂将其还原成二价或“亚铁”形式。在为海威尔德钢熔渣的情况下，由于熔渣中的铁已经是“亚铁”态，因此不需要这一步骤。浸提之后，通过澄清将不溶性固体残余物与所得溶液分离。所述elkem熔渣含有杂质，其中一些容易形成胶体溶液，例如SiO2和Al2O3。大多数水合二氧化硅在高反应温度下被破坏。通过加入gellatene和/或胶水、糊精和鞣酸进行澄清，可以容易地将不溶性固体与浸提液分离。也可以使用AMPAM澄清剂溶液。将如此获得的悬浮液经一过滤系统过滤，通常使用大的沉淀槽。滤液主要由硫酸钙CaSO4和残余物组成。然后用水洗涤将该残余物处理掉。另外，可以对CaSO4残余物进行处理以获得H2SO4。过滤之后获得非常稠的黄色溶液，它富含过氧化物TiO3·2H2O。据资料反映，该过氧化物是一种氧化剂，在有水的情况下不稳定并且比TiO2或TiO2·H2O易溶得多。它溶解在酸溶液中形成黄色到红色的过氧钛离子(TiO2++)。在碱溶液中，它形成钛酸根离子(HTiO3-)和/或无色过钛酸根离子(HTiO4-和TiO4-)。在pH为0.5(酸性介质)和pH为12(碱性介质)下，该过氧化物的溶解度为约1g·mol/l。通过过氧化氢与三价或四价钛的强酸性溶液的作用，获得过氧化的TiO2++离子的溶液，在其pH增加时，它以过氧化物的沉淀物TiO3·2H2O沉淀。澄清过的硫酸氧钛溶液含有约100gpl TiO2和15gpl Al2(SO4)3。如果将该溶液浓缩至约200gpl TiO2，那么在室温下硫酸铝将以结晶固体的形式沉淀，并且该溶液将变为“不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从含有二氧化钛和铝的原料中回收二氧化钛的方法，包括步骤：ａ）将含有二氧化钛的物料粉碎，形成微粒原料；ｂ）在一反应容器中将该微粒原料与预定量的硫酸接触并将该反应容器内的温度升高至预定温度，在此温度下进行反应，得到一种含有硫酸氧钛的块状物料；ｃ）将该块状物料与足量的水以及任选回收的加工酸接触，以将含有硫酸氧钛的所述块状物料溶解；ｄ）将所得悬浮液过滤并收集含有硫酸氧钛的溶液，并且如果有的话，任选处理该溶液以除去铁和／或钙；ｅ）将所述含有硫酸氧钛的溶液与硫酸铵接触以在该溶液中产生硫酸铝铵；ｆ）将硫酸铝铵从该溶液中沉淀出来并将其与含有硫酸氧钛的溶液分离；ｇ）通过将所述含有硫酸氧钛的溶液与已预先接种有适量金红石并加热的水接触，或者通过将所述含有硫酸氧钛的溶液与一部分预先经过水解且含有水合二氧化钛的溶液接触，来将所述含有硫酸氧钛的溶液水解，并将该溶液加热至沸点，从而沉淀出水合二氧化钛；ｈ）用氨水溶液洗涤所得水解物，从而以硫酸铵的形式除去残余的硫酸盐，接着过滤出水合二氧化钛；或者ｉ）将所得水解物过滤，接着用氢氧化钠、氢氧化铵、水、磷酸和／或稀硫酸洗涤；和ｊ）煅烧该水解物，从而除去残余的酸和结晶水，得到二氧化钛。...

【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：扬亨德里克贝克尔，丹尼尔弗雷德里克达顿，
申请(专利权)人：海威尔德钢铁和钒矿有限公司，罗斯玛丽科技控股PTY有限公司，
类型：发明
国别省市：ZA[南非]