[发明专利]从高炉渣中提取TiO2及SiO2的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种回收TiO₂及SiO₂的方法，特别是涉及一种从含钛高炉渣中提取TiO₂及SiO₂的方法。

背景技术

二氧化钛，俗称钛白或钛白粉。因具有优良的物理和化学性质(熔沸点极高、稳定性强、粘附力强、颜色极白、无毒等)，二氧化钛是一种重要的化工原料及日用和工业涂料，也经常被用来制造耐火玻璃、釉料、珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。2006年全球二氧化钛产量为500万吨，并以每年3～5％的速率在增加。我国是钛白粉生产和消费大国，2005年钛白粉产量达七十万吨左右，预计2008年将达到120万吨以上，将成为仅次于美国的世界第二大钛白粉生产国。

目前，国外主要通过高炉法使钛富集，然后通过硫酸法或氯化法得到钛的。国外制取高钛渣主要以天然钛精矿为原料，而我国高品位天然钛精矿资源较少，分布零散，这在一定程度上限制了高钛渣的生产。

除了传统的含钛原料外，目前世界上有少数大型的钢铁企业每天都在制造出大量的含钛高炉渣，炼铁原料在经历了特殊的冶炼过程后，就会变成相对富含二氧化钛(典型含量为15～25％)的高炉渣。在这些钢铁企业中，最著名的即为中国的攀枝花钢铁公司(以下简称攀钢)。自1970年始创以来，攀钢共产生了大约6000万吨高炉渣，目前仍以每年近300万吨的速度在增长。如果能有效提取高炉渣中二氧化钛替代日益减少的钛资源，将为我国钛工业的发展开辟新的原料来源。攀钢高炉渣目前的利用率仅有15％，主要应用到建筑工程或建材行业，资源利用水平低，其余大部分放置堆弃处理，对环境造成了严重影响。

目前，从含钛高炉渣中回收TiO₂、SiO₂的方法主要有硫酸法、氯化法、钛选择性富集处理法等。

硫酸法：CN86108511和CN2006100208382都是有关硫酸法提钛的工艺。该工艺采用硫酸对高炉渣中的铝、镁等组分进行选择性初步酸解，经过水解、萃取、沉淀等生产出钛白粉、三氧化二钪，并得到硫酸铝铵或三氧化二铝、氧化镁等副产物，钛的回收率达73.4％，残渣中的TiO₂低于3％。该工艺存在两个问题：1)产生大量废酸，对环境污染较大；2)硫酸法的副产物是硫酸盐，目前还没有找到这些硫酸盐的有效应用途径。

氯化法：CN87107488.5提到氯化法工艺。在1600～1800℃高温下对攀枝花高钛型高炉渣进行碳化处理，使大部分的钛转变成碳化钛；然后在250～600℃下沸腾氯化，使钛氯化生成四氯化钛，其它杂质不氯化或者少量氯化而保留在氯化渣中；四氯化钛粗产品经过冷凝、除钒精制处理，然后氧化，得到氯化钛白；氯化渣经过洗涤去氯后可以用做水泥掺合料。该工艺流程短、分离效率高，可兼顾提钛与渣的综合利用，有产业化前景。但是存在两个问题：1)高温碳化阶段碳粉损失大，碳化时间长，碳化炉利用系数小，能耗高；2)低温氯化温度控制要求智能化，氯化反应热的导出、氯化炉研制等还需要通过工业试验解决。

钛选择性富集处理法：CN200610134260.3详细介绍了这种工艺。1400～1500℃高温处理高炉渣，加入氧化钙等添加剂并吹入氧化性气体，不断搅动熔渣，使钛组分选择性地富集于钙钛矿相中；再通过控制溶渣冷却速度，优化析出长大条件，使钙钛矿相选择性长大；然后将冷却的凝渣采用选矿方法分离钙钛矿相，得到富钛料；之后用硫酸浸取法制备出高级富钛渣。该工艺成功地通过高炉渣制得了高品位的二氧化钛，但还存在一些问题：1)整个过程经历熔化-结晶-酸浸等程序，工艺流程长；2)高炉渣熔化处理过程中晶形受温度影响变化较大，并且能耗高；3)钙钛矿结晶受降温速度影响较大，整个过程不容易准确控制；4)硫酸浸取人工合成的钙钛矿，对环境污染较大。