一种降低钛渣中氧化钙含量的方法和钛白粉技术

本发明专利技术涉及冶金及化工技术领域，具体而言，涉及一种降低钛渣中氧化钙含量的方法和钛白粉。降低钛渣中氧化钙含量的方法包括：将含钛铁精矿和还原剂混合熔炼后得到的熔融含钛渣与水淬液混合，进行水淬，得到水淬钛渣；将水淬钛渣进行酸浸，然后固液分离，得到氧化钙含量低的钛渣；所述钛渣中的氧化钙的质量分数≤0.2％，优选为≤0.1％。采用水淬工艺对熔融含钛渣进行水淬、破碎，能够改变钛渣中的矿物结构和组成，从而改善钙的浸出性能、恶化钛的浸出性能；通过酸浸法除杂，能够显著降低钛渣中的CaO含量。的CaO含量。的CaO含量。

【技术实现步骤摘要】
一种降低钛渣中氧化钙含量的方法和钛白粉


[0001]本专利技术涉及冶金及化工
，具体而言，涉及一种降低钛渣中氧化钙含量的方法和钛白粉。

技术介绍

[0002]氯化法钛白粉具有特有的产品性能，并且环境友好性强。基于工艺的特殊性及安全性，氯化法生产钛白粉对原料的要求十分苛刻，尤其是对于CaO含量而言，要求其含量不能超过0.15％。因为CaO与氯气的反应活性优于二氧化钛，在氯化炉内极易生成CaCl2，氯化钙为低熔点高沸点的物质，沸点高达1600℃，而正常氯化温度为1050℃左右，在该温度下CaCl2为黏稠的液体，并且其蒸汽压小于4mm汞柱，因此CaCl2在沸腾氯化炉内积累会严重恶化氯化床层的流动性，从而导致设备运转周期和作业率大幅降低。
[0003]高钙镁钛精矿可作为低钙钛铁矿的替代品，用于生产钛渣。但是，高钙镁钛精矿中的CaO含量高，因此会限制其在氯化钛白中大规模使用。
[0004]国内小型沸腾氯化炉可以少量使用，用于生产四氯化钛，或熔盐氯化使用，但不能用于大型沸腾氯化。硫酸法生产钛白粉仅可以使用一部分，由于钙含量高，酸解过程中会生成硫酸钙，附着在钛精矿的表面，阻碍酸解反应的进行，增加钛的损失率；另外，后续过程中硫酸钙晶体的析出易导致设备结垢。
[0005]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的第一目的在于提供一种降低钛渣中氧化钙含量的方法，采用水淬工艺对熔融含钛渣进行水淬、破碎，能够改变钛渣中的矿物结构和组成，从而改善钙的浸出性能、恶化钛的浸出性能；同时，通过酸浸法除杂，能够显著降低钛渣中的CaO含量，解决了现有技术中存在的钛渣中钙含量高导致的利用难的问题。
[0007]本专利技术的第二目的在于提供一种氧化钙含量低的钛渣，该钛渣的制备成本低，粒度适宜，且钛渣中的氧化钙含量低。
[0008]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0009]本专利技术提供了一种降低钛渣中氧化钙含量的方法，包括如下步骤：
[0010]将含钛铁精矿和还原剂混合熔炼后得到的熔融含钛渣与水淬液混合，进行水淬，得到水淬钛渣；
[0011]将水淬钛渣进行酸浸，然后固液分离，得到氧化钙含量低的钛渣；
[0012]其中，所述钛渣中的氧化钙的质量分数≤0.2％，优选为≤0.1％。
[0013]在本专利技术的水淬过程中，高温的熔融含钛渣在遇到水淬液后，会急速冷却，并发生碎化，破碎成小颗粒。
[0014]传统高钛渣破碎工艺为将熔融态的高钛渣放入渣罐中，采用喷水冷却的方式将高钛渣冷却成块后，再进行初破、球磨和筛分工艺，这会导致高钛渣破碎工艺流程长、成本高。
而本专利技术通过对熔融含钛渣进行高压水淬液冲击急冷的水淬方式，一方面实现了对熔渣的破碎，另一方面熔渣急冷会导致其物相发生改变，钛渣中的一部分黑钛石转变为金红石型TiO2，同时形成较多的玻璃质(玻璃质是一种未结晶、处于不稳定状态的固态物质，是由于高温液态熔融含钛渣遇水急速冷却，致使钛渣中原子或离子来不及形成有规则地晶体物质，如Ca3Al2O6)，因此钛渣的酸溶性会得到较大改善。
[0015]本专利技术提供的降低钛渣中氧化钙含量的方法中主要涉及的机理如下：
[0016]熔炼过程：还原剂将含钛铁精矿中的铁还原成金属铁，而钛以氧化物的形式与其它杂质形成熔融含钛渣。
[0017]水淬过程：主要涉及黑钛石的部分氧化，会生成金红石相TiO2；而钙与铝形成玻璃质，如Ca3Al2O6，酸溶性能得到很大改善。
[0018]其中，在本专利技术中，水淬钛渣的主要物相包括：黑钛石、塔基石、玻璃质，钙主要存在于玻璃质中，这样经过后续的酸浸步骤能使钙溶解，从而显著降低钙杂质的含量。此外，本专利技术水淬过程中无硅、铝和钠元素的溶出；且水淬过程中的黑钛石的金红石化，钛基本不浸出，可保持原粒级，有效保证了钛收率，使用范围广。
[0019]酸浸过程：通过采用特定的温度、酸浓度及特定种类的金属盐溶液及其浓度，再加上水淬过程中部分黑钛石的金红石化，因为钙、铝等杂质主要存在于玻璃质相中(如Ca3Al2O6)，钙、铝类玻璃质为易酸溶性物质，因此在酸浸后能够溶出钙、铝等杂质(Ca3Al2O6+12H
+
＝3Ca
2+
+2Al
3+
+6H2O)，而钛主要存在于黑钛石或金红石相中，可尽可能多的抑制钛的溶解，保证钛的收率。
[0020]综上所述，本专利技术通过采用水淬工艺对熔融含钛渣进行水淬、破碎，改变钛渣中的矿物结构和组成，能够改善钙的浸出性能、恶化钛的浸出性能；同时，通过酸浸法除杂能够显著降低钛渣中的CaO含量。
[0021]此外，本专利技术提供的方法可大幅缩短钛渣破碎的生产周期，降低成本；同时，通过钛渣的物相结构使钙转变为易酸溶物质，仅通过温和的酸浸条件即可达到除钙的目的；且酸浸后的固液分离得到的滤液还能够循环利用，重新用于下次制备生产钛渣；本专利技术中钛渣的粒度适宜，可用做沸腾氯化法制备四氯化钛的原料。
[0022]因此，本专利技术提供的方法还具有操作简单、条件温和、生产周期短、成本低、破碎粒度适宜、可大批量生产等优点。
[0023]在本专利技术一些具体的实施例中，所述钛渣中的氧化钙的质量分数≤0.18％，包括但不限于0.01％、0.05％、0.08％、0.09％、0.10％、0.11％、0.13％、0.15％、0.17％中的任意一者的点值或任意两者之间的范围值。
[0024]优选地，所述含钛铁精矿包括钛精矿、钒钛磁铁精矿、还原钛精矿和还原钒钛磁铁精矿中的至少一种。
[0025]钛精矿是从钛铁矿或钛磁铁矿中采选出来，通常状态下为粉状，黑色，其中二氧化钛的含量约为45％～50％，还含有三氧化二铁、氧化亚铁以及少量的磷、硫、镁、钙元素。
[0026]钒钛磁铁精矿是指以铁、钒和钛三种元素为主，并伴生有铬、钴、镍、铜和铂族金属元素的多金属复合共生铁矿。
[0027]还原钛精矿是指钛精矿经过还原剂固态还原，将钛精矿中的一部分铁氧化物转为金属铁后的矿物；还原钒钛磁铁精矿是指钒钛磁铁矿经过还原剂固态还原，使得钒钛磁铁
精矿中的一部分铁氧化物转变为金属铁后的矿物。
[0028]本专利技术对原料的适应性广，可以处理高钙钛渣或高钙性高炉渣。
[0029]优选地，所述还原剂包括无烟煤和/或焦炭；
[0030]优选地，所述焦炭包括冶金焦和/或石油焦。
[0031]其中，无烟煤俗称白煤或红煤，是一种坚硬、致密且高光泽的煤矿品种，无烟煤碳含量高，杂质含量少。
[0032]焦炭是固体燃料的一种，其是由煤在高温条件下经干馏而获得，主要成分为固定碳，其次为灰分，所含挥发分和硫分均甚少，呈银灰色，具金属光泽，质硬而多孔。
[0033]冶金焦是指烟煤在隔绝空气的条件下，加热到950～1050℃，经过干燥、热解、熔融、粘结、固化、收缩等阶段最终制成的一种焦炭。
[0034]石油焦是指石油的减压渣油经焦化装置，在50本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种降低钛渣中氧化钙含量的方法，其特征在于，包括如下步骤：将含钛铁精矿和还原剂混合熔炼后得到的熔融含钛渣与水淬液混合，进行水淬，得到水淬钛渣；将水淬钛渣进行酸浸，然后固液分离，得到氧化钙含量低的钛渣；其中，所述钛渣中的氧化钙的质量分数≤0.2％，优选为≤0.1％。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述含钛铁精矿包括钛精矿、钒钛磁铁精矿、还原钛精矿和还原钒钛磁铁精矿中的至少一种。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原剂包括无烟煤和/或焦炭；优选地，所述焦炭包括冶金焦和/或石油焦。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水淬液包括水、酸性废水、氯化亚铁溶液和碱液中的至少一种；优选地，所述碱液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钙溶液和氢氧化钾溶液中的至少一种；优选地，所述水淬的压力为1～40kg
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f/cm2。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水淬钛渣的粒度D50＝0.1～4mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：和奔流，陈建立，肖莎莎，张坤，贺高峰，彭忠辉，豆君，陈树忠，张海涛，
申请(专利权)人：四川龙蟒矿冶有限责任公司，
类型：发明
国别省市：