钛铁矿制备高强度人造金红石的方法技术

本发明专利技术公开了一种钛铁矿制备高强度人造金红石的方法，属于冶金技术领域。本发明专利技术为了解决现有人造金红石强度低、易粉化的问题，提供了一种钛铁矿制备高强度人造金红石的方法，钛铁矿经“高温氧化‑弱还原‑高温再氧化‑酸浸‑碱浸‑煅烧”，得到人造金红石。本发明专利技术方法通过对钛铁矿进行“高温氧化‑弱还原‑高温再氧化”预处理改变钛铁矿微观组成和形态，使其在后续酸浸‑碱浸除杂过程中同时具有很好的反应活性和抗机械力，使钛回收率达98％以上，产品品质高，TiO2含量更高，粒度保持更好，细粉比例更低。

【技术实现步骤摘要】
钛铁矿制备高强度人造金红石的方法
本专利技术属于冶金
，具体涉及一种钛铁矿制备高强度人造金红石的方法。
技术介绍
沸腾氯化钛白是目前世界钛白产业的发展趋势。相较于硫酸法钛白，它更先进，但是却对原料要求更为苛刻。钛铁矿作为世界上储量最丰富的钛资源，由于大部分都有较高含量的铁、钙、镁、硅等杂质，不能直接用作沸腾氯化原料，所有一般都需要升级处理。因此，以钛铁矿为原料来制备沸腾氯化用人造金红石原料一直是钛产业领域的发展重点。在已经提出的多种以钛铁矿为原料制备人造金红石方法中，盐酸浸出法由于其高效的除杂效率和酸可回收利用等优势，最具有发展前景。由美国Benilite公司在专利US3967954中提出来的预弱还原-盐酸加压浸出工艺是早期得到广泛应用的盐酸法工艺；但是它必须使用高品位的钛铁矿砂矿为原料，否则除杂效率不高。在BCA基础上，研究者又提出了强氧化-弱还原-盐酸浸出法工艺，比如专利US4097574、US5885324、CN201010276812等，这些工艺对原料适应性更强，除杂效率更高，可以同时处理风化程度不同、品位不同的各种钛铁矿；但是这些工艺还存在着产品粉化，粒度不满足后续沸腾氯化使用要求的问题。有研究者注意到这个问题，在专利CN201310534032中提出在钛铁矿经过强氧化-弱还原预处理后，采用流化床的浸出方式，以减少酸浸过程中的搅动，这种方法确实大大降低了酸浸过程中的粉化，大部分产品保持了原始粒度；但是氧化还原预处理和酸浸过程并没有发生本质变化，因此，该方法并未改变人造金红石产品强度低的本质，产品一旦运用于后续属于浓相气固流化床的沸腾氯化过程中，强烈颗粒碰撞必将造成人造金红石原料的再次粉化，从而造成氯化过程钛收率大大下降，除尘系统压力加剧等问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是现有技术生产的人造金红石强度低、易粉化的问题。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是提供了一种钛铁矿制备高强度人造金红石的方法，其包括以下步骤：A、钛铁矿经氧化焙烧，得氧化率≥80％的氧化矿；B、步骤A所得氧化矿在还原性气氛中经还原焙烧，得还原率≥80％的还原矿；C、步骤B所得还原矿经氧化焙烧，得氧化率≥50％的再氧化矿；D、步骤C所得再氧化矿用无机酸浸出，液固分离得浸出固相；E、步骤D所得浸出固相用无机碱溶液浸出，经液固分离、洗涤，得人造金红石初品，初品经煅烧，得高强度人造金红石。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤A中，所述钛铁矿中含有40～60重量％的TiO2和1～8重量％的SiO2。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤A中，所述钛铁矿的粒度分布为60～200目。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤A中，所述氧化焙烧的温度为850～1050℃。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤A中，所述氧化焙烧的时间为0.5～2h。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤B中，所述还原焙烧的温度为700～800℃。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤B中，所述还原焙烧的时间为0.5～4h。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤C中，所述氧化焙烧的温度为850～1050℃。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤C中，所述氧化焙烧的时间为0.2～0.5h。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤D中，所述无机酸为盐酸或硫酸。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤D中，所述无机酸的浓度为15～25重量％。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤D中，所述盐酸与再氧化矿的体积质量比为3～4：1。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤D中，无机酸浸出时，控制搅拌速度为200～500r/min。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤D中，所述浸出的温度为80～105℃。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤D中，所述浸出的时间为2～6h。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤E中，所述无机碱为NaOH或KOH。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤E中，所述无机碱溶液的浓度为5～15重量％。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤E中，所述无机碱溶液与浸出固相的体积质量比为1～3：1。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤E中，所述浸出的温度为30～80℃。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤E中，所述浸出的时间为0.5～1h。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤E中，所述煅烧的温度为300～700℃。其中，上述所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法中，步骤E中，所述煅烧的时间为0.2～1h。本专利技术方法中，所述氧化率表示(三价Fe含量/总Fe含量)×100％，所述还原率表示(1-三价Fe含量/总Fe含量)×100％。本专利技术中所述体积质量比为液体以体积计，固体以质量计，两者为同数量级单位，例当体积单位为L时，质量单位为kg。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法通过对钛铁矿进行“高温氧化-弱还原-高温再氧化”预处理改变钛铁矿微观组成和形态，使其在后续酸浸-碱浸除杂过程中同时具有很好的反应活性和抗机械力，使钛回收率达98％以上，所得人造金红石强度高，TiO2含量更高，粒度保持更好，细粉比例更低，用于后续沸腾氯化时损耗小。本专利技术方法对钛铁矿原料适应性强，高温再氧化工序为自热反应，耗能低，耗时短，对设备要求更低，可直接利用已有装备；工艺简单，效率高，成本低，可实现大规模连续生产。附图说明图1为本专利技术钛铁矿制备高强度人造金红石的工艺流程示意图。具体实施方式本专利技术在充分研究钛铁矿在氧化还原预处理和酸浸过程的反应历程和变化规律基础上，提出了通过以“高温氧化-弱还原-高温再氧化-酸浸-碱浸”处理钛铁矿以制备高强度人造金红石的生产工艺，该工艺包括以下步骤：A、钛铁矿经氧化焙烧，得氧化率≥80％的氧化矿；B、步骤A所得氧化矿在还原性气氛中经还原焙烧，得还原率≥80％的还原矿；C、步骤B所得还原矿经氧化焙烧，得氧化率≥50％的再氧化矿；D、步骤C所得再氧化矿用盐酸浸出，液固分离得浸出固相；E、步骤D所得浸出固相用NaOH溶液浸出，经液固分离、洗涤，得人造金红石初品，初品经煅烧，得高强度人造金红石。本专利技术方法步骤A中，所采用的钛铁矿中含有40～60重量％的TiO2和1～8重量％的SiO2，其它主要成分为FeO25～40重量％、Fe2O30～10重量％、MgO0～8重量％、CaO0～1.5重量％和Al2O30～1.5重量％；并且由于后续沸腾氯化工序对人造金红石的粒度要求为分布在60-200目之间，因此本专利技术控制钛铁矿的粒度分布为60～200目，最终制备所得的人造金红石98％以上粒度分布在60～200目之间，产品粒度保持好，细粉比例低。本专利技术方法步骤A中，氧化焙烧一般在流化床或者回转窑内在空气或者氧气气氛中进行，温度为850～1050℃，时间为0.5～2h，从而控制所得氧化矿的氧化率≥80％；氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.钛铁矿制备高强度人造金红石的方法，其特征在于：包括以下步骤：A、钛铁矿经氧化焙烧，得氧化率≥80％的氧化矿；B、步骤A所得氧化矿在还原性气氛中经还原焙烧，得还原率≥80％的还原矿；C、步骤B所得还原矿经氧化焙烧，得氧化率≥50％的再氧化矿；D、步骤C所得再氧化矿用无机酸浸出，液固分离得浸出固相；E、步骤D所得浸出固相用无机碱溶液浸出，经液固分离、洗涤，得人造金红石初品，初品经煅烧，得高强度人造金红石。

【技术特征摘要】
1.钛铁矿制备高强度人造金红石的方法，其特征在于：包括以下步骤：A、钛铁矿经氧化焙烧，得氧化率≥80％的氧化矿；B、步骤A所得氧化矿在还原性气氛中经还原焙烧，得还原率≥80％的还原矿；C、步骤B所得还原矿经氧化焙烧，得氧化率≥50％的再氧化矿；D、步骤C所得再氧化矿用无机酸浸出，液固分离得浸出固相；E、步骤D所得浸出固相用无机碱溶液浸出，经液固分离、洗涤，得人造金红石初品，初品经煅烧，得高强度人造金红石。2.根据权利要求1所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法，其特征在于：步骤A中，至少满足下列中的一项：所述钛铁矿中含有40～60重量％的TiO2和1～8重量％的SiO2；所述钛铁矿的粒度分布为60～200目。3.根据权利要求1所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法，其特征在于：步骤A中，所述氧化焙烧的温度为850～1050℃；所述氧化焙烧的时间为0.5～2h。4.根据权利要求1所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的方法，其特征在于：步骤B中，所述还原焙烧的温度为700～800℃；所述还原焙烧的时间为0.5～4h。5.根据权利要求1所述的钛铁矿制备高强度人造金红石的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张溅波，叶恩东，
申请(专利权)人：攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51