一种含钛炉渣制取TiO制造技术

本发明专利技术公开了一种含钛炉渣制取TiO

Preparation of TiO from slag containing titanium

The invention discloses a slag containing titanium for preparing TiO

【技术实现步骤摘要】
一种含钛炉渣制取TiO2粉体的方法
本专利技术属于钛资源利用
，涉及一种综合利用含钛炉渣的方法，具体涉及一种含钛炉渣制取TiO2粉体的方法。
技术介绍
我国攀枝花-西昌地区蕴藏着极为丰富的钒钛磁铁矿资源，已探明的储量约96.6亿吨(含超低品位矿)，其中TiO2资源量达到12.86亿吨，占全世界钛资源总量的35.17％。目前攀西资源开发流程中，钒钛磁铁矿经选矿流程后约52％的钛进入钒钛磁铁精矿，约24％的钛进入钛铁矿精矿中。钒钛磁铁精矿经高炉法冶炼后获得含钛高炉渣中，含钛高炉渣中TiO2含量为25％左右，主要含钛矿物为钙钛矿；钒钛磁铁矿经电炉冶炼后获得含钛电炉渣，其中TiO2含量为40％～60％，主要的含钛矿物为黑钛石；钛铁矿精矿经电炉冶炼后获得电炉钛渣，其中TiO2含量70％～75％，主要含钛矿物为黑钛石。含钛高炉渣、含钛电炉渣和电炉钛渣等含钛炉渣中含有大量杂质元素，特别是钙镁等杂质含量高，脱除困难，不能作为沸腾氯化法原料；含钛炉渣经除杂脱除部分杂质后采用熔盐氯化法制备钛白粉时，存在废盐量大、处理难的问题；含钛炉渣用作生产硫酸法钛白时，存在钛液除杂难、酸耗大、废酸量大、污染环境等问题。目前，含钛炉渣中钛资源的回收利用研究的主要技术方案有：1、硫酸法浸出含钛炉渣。在《JournalofMaterialsScienceResearch》2016第4期(5)卷P1-9的“PerformanceofSulfuricAcidLeachingofTitaniumfromTitanium-BearingElectricFurnaceSlag”中公开了采用浓硫酸分解含钛炉渣的方法。该方法以攀西钒钛磁铁矿预还原-电炉法冶炼的含钛炉渣为原料，用浓硫酸酸解，酸解物径熟化、水浸、过滤，获得硫酸法钛液。实验条件为：硫酸浓度为90％，酸渣比为1.6:1，加料温度为120℃，酸解反应温度为220℃，熟化温度为200℃，熟化时间为120min，水浸浓度为150g/L，水浸温度60℃，水浸时间120min，钛元素浸出率为84.29％。含钛炉渣中含有大量的钙和硅元素，在硫酸浸出过程中，这些钙、硅元素和硫酸反应，生产胶状的硫酸钙和硅酸，这些胶状物附着在未反应的含钛炉渣颗粒表面，阻碍了浸出反应的进一步进行，而且这些胶状物存在于浸出料浆中，会极度恶化其过滤性能。含钛炉渣中的镁、铝、铁等元素在浸出过程中也溶解在钛液中，使得后续钛液除杂困难，且硫酸酸解残渣利用困难，容易造成环境污染。2、盐酸法浸出含钛炉渣。在《JOM》2016第5期(68)卷P1476-1484的“KineticsofHydrochloricAcidLeachingofTitaniumfromTitanium-BearingElectricFurnaceSlag”中公开了采用盐酸法浸出含钛炉渣的方法。该方法以预还原-电炉法冶炼攀西钒钛磁铁矿获得含钛炉渣为原料(TiO2含量为51.8％)，采用盐酸法在密闭反应罐内浸出含钛炉渣，盐酸浓度为36％，浸出温度为140℃，浸出时间为90min，液固比为16:1，钛元素的浸出率为99.84％。含钛炉渣中含有大量的钙、镁、铝、硅等杂质元素，在盐酸浸出过程中会几乎全部溶出，导致浸出液中杂质元素种类多、含量大，造成后续除杂困难，生产的钛白粉产品质量低，且该方法需用高浓度盐酸，高浓度盐酸需特殊方法生产，增加了生产成本。3、含钛炉渣选择性富集黑钛石。在《TMS2017：8thInternationalSymposiumonHighTemperatureMetallurgicalProcessing》P429-437的“PrecipitationBehaviorofMxTi3-xO5intheTitanium-BearingElectricFurnaceSlag”中公开了含钛炉渣选择性富集黑钛石的方法。该方法以攀西钒钛磁铁矿预还原-电炉冶炼的含钛炉渣为原料，向含钛炉渣中加入5％的CaF2，在1500℃熔融10min，并以1℃/min的冷却速率冷却至室温，促进含钛炉渣中黑钛石结晶长大，黑钛石的平均粒径从30μm长大至92μm，含钛炉渣中黑钛石占比从61％增长至66％。该方法虽然能以黑钛石的形式富集含钛炉渣中的钛组分，但是降温速率小，生产中难控制，且黑钛石强度小，磨矿过程中易造成过磨，后续从改性含钛炉渣中分选黑钛石困难。4、含钛炉渣制备硅钛合金。在《国际耐火材料学术会议2007》上的“攀钢含钛高炉渣的感应炉熔融还原研究”中公开了含钛炉渣熔融还原法制备硅钛铁合金，以含22.5％TiO2高炉钛渣为原料，添加一定量的碳、铝、铁等还原剂，在熔融态下还原值得硅钛铁合金，钛回收率可达到90％。该方法虽可以制得硅钛合金，但制备过程能耗大，其产品应用还有待进一步拓展，且制备合金方法规模小，无法经济有效利用大量的含钛炉渣。5、中国专利CN1540010A公开了一种提电炉钛渣TiO2品位的方法，将电炉冶炼钛渣经破碎、氧化焙烧、还原焙烧、酸浸、洗涤、过滤和煅烧后，除去部分杂质，获得高品位的钛渣。综上所述，虽然对含钛炉渣的提钛方法已进行了大量的研究，但是仍然存在能耗大、成本高、对环境不友好等问题。因此，开发一种不受原料中杂质种类和含量限制，对原料适应性广，对环境友好的从含钛炉渣中制取TiO2粉体的方法，对钒钛磁铁矿资源清洁高效开发利用具有重要意义。
技术实现思路
针对现有技术中酸浸方法不能有效的选择性浸出含钛炉渣中的钛元素，造成大量杂质元素溶解在钛液中，导致后续钛液除杂困难，选矿方法不能有效的分离含钛炉渣中的杂质，分选出含钛产品困难的问题，本专利技术的目的在于提供一种含钛炉渣制取TiO2粉体的方法，利用含氟浸出剂选择性浸出含钛炉渣中的钛元素，浸出液经过除杂、水解制备TiO2前驱体，然后通过热水解和煅烧TiO2前驱体制备TiO2粉体，本专利技术工艺流程设计合理，操作简单，试剂可循环，无环境污染。本专利技术提供以下技术方案：一种含钛炉渣制取TiO2粉体的方法，包括以下步骤：S1.将含钛炉渣与氟化浸出剂混合后进行浸出，并对所得浸取浆料进行固液分离，滤液为浸出液，固体为浸出渣；对所述浸出渣进行热水解处理，热水解过程回收生成的NH3、HF返回步骤S1；S2.将步骤S1所得浸出液进行除杂处理，经过滤后得到液体为低杂质钛液，固体为含钛和杂质的沉淀；S3.将步骤S2所得低杂质钛液进行水解处理，经过滤后制得TiO2前驱体；S4.将步骤S2所得含钛和杂质的沉淀用氟化浸出剂重新溶解后返回步骤S1进行浸出；S5.将步骤S3所得TiO2前驱体进行热水解和煅烧转型，得到TiO2粉体，热水解过程中回收生成的NH3、HF返回步骤S1。优选的方案，步骤S1中，所述的氟化浸出剂为含氟含铵循环试剂，[F-]浓度为5～20mol/L，[NH4+]/[F-]摩尔比值为0～1，pH值为-1～7，pH值反应[H+]浓度，决定含钛原料的浸出反应快慢，决定浸出效率；若含氟含铵循环试剂中[F-]浓度和pH值不达标时，以流程回收的HF补充；[NH4+]浓度不足时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含钛炉渣制取TiO

【技术特征摘要】
1.一种含钛炉渣制取TiO2粉体的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将含钛炉渣与氟化浸出剂混合后进行浸出，并对所得浸取浆料进行固液分离，滤液为浸出液，固体为浸出渣；
对所述浸出渣进行热水解处理，热水解过程回收生成的NH3、HF返回步骤S1；
S2.将步骤S1所得浸出液进行除杂处理，经过滤后得到液体为低杂质钛液，固体为含钛和杂质的沉淀；
S3.将步骤S2所得低杂质钛液进行水解处理，经过滤后制得TiO2前驱体；
S4.将步骤S2所得含钛和杂质的沉淀用氟化浸出剂重新溶解后返回步骤S1进行浸出；
S5.将步骤S3所得TiO2前驱体进行热水解和煅烧转型，得到TiO2粉体，热水解过程中回收生成的NH3、HF返回步骤S1。


2.根据权利要求1所述的含钛炉渣制取TiO2粉体的方法，其特征在于，所述的氟化浸出剂为含氟含铵循环试剂，[F-]浓度为5～20mol/L，[NH4+]/[F-]摩尔比值为0～1，pH值为-1～7，pH值反应[H+]浓度，决定含钛原料的浸出反应快慢，决定浸出效率；若含氟含铵循环试剂中[F-]浓度和pH值不达标时，以流程回收的HF补充；[NH4+]浓度不足时以流程回收的NH3补充。


3.根据权利要求1所述的含钛炉渣制取TiO2粉体的方法，其特征在于，步骤S1中，所述的含钛炉渣包括含钛高炉渣、含钛电炉渣、电炉钛渣中的一种或多种。


4.根据权利要求1所述的含钛炉渣制取Ti...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭宇峰，郑富强，陈凤，王帅，杨凌志，姜涛，邱冠周，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43