[发明专利]一种熔盐分解含钛高炉渣的方法

说明书

技术领域

本发明涉及湿法冶金和金属氧化物的制备领域，具体涉及到一种绿色、高效熔盐分解含钛高炉渣的方法。

背景技术

我国钒钛磁铁矿储量较大，已探明为61.9亿吨。目前，我国已首先解决了利用高炉冶炼高钛型铁（钒）精矿生产生铁的技术难题，但大部分含钛物相则以十分细小和分散的状态赋存到渣相中，成为含15~25wt%的含钛高炉渣，同时含钛高炉渣的大量堆积造成了钛资源的大量流失和环境的污染。目前，为了从含钛高炉渣中提取有价元素，科技工作者进行了大量的工作，可分为以下三类：

第一类：湿化学法，主要有酸法制取二氧化钛技术。该方法虽然易操作、工艺简单，但不论是硫酸法还是盐酸法提钛，都存在水解后废酸难于利用的问题，还会造成二次污染。

第二类：中间合金技术，主要采用硅热法还原+电炉冶炼钛铁合金技术。该方法虽然可利用含钛高炉渣中部分钛，但耗电量大，成本较高，处理规模有限。

第三类：碳化、氯化技术，主要采用高温碳化—低温氯化制取四氯化钛技术、高温碳化—碳化渣分选碳化钛技术。该类碳化、氯化技术钛的回收率较高，但工艺条件苛刻，处理量有限，大量的副产的氯化物残渣难于消化，严重污染环境。

上述方案尽管技术上可行，但由于存在二次污染、能耗大、处理量小等问题，尤其是高炉钛渣中钛主要赋存于钙钛矿结构的矿物中，性质极为稳定造成了上述方法钛浸出率不高，最终未能实现含钛高炉渣的资源化、生态化利用。

发明内容

本发明的目的是克服现有含钛高炉渣提取钛元素技术中存在的二次污染、能耗大、处理量小等问题，尤其是钙钛矿相中钛浸出率低的主要问题，提供一种熔盐分解含钛高炉渣的方法。本方法工艺清洁，钛浸出率高，具有工业操作性，能够从源头上消除“三废”对环境的污染，降低反应温度，大大提高含钛高炉渣的钛浸出率，具有较好的经济效益和环境效益。

实现本发明的技术方案是：根据NaOH+NaF熔盐体系具有流动性好，反应活性高的特点，使其与含钛高炉渣中钙钛矿相反应生成中间相，中间相经酸溶并除杂后得到含钛溶液，含钛溶液经水解煅烧，最终得到二氧化钛。

本发明方法按以下步骤进行：

(1) 将含钛高炉渣球磨后置于NaOH+NaF熔盐体系中在200~700℃下分解1~10h，分解得到含钛酸钠的固体中间相；

(2) 将得到的含钛酸钠的固体中间相用水洗涤，洗涤温度60-75℃，固液质量比为1：（20-35），然后对洗涤后的产物进行抽滤，得到的固相为含Ti及杂质Fe、Ca和Mg的固体中间产物，滤出液为含NaOH、NaF及杂质Si、Al和Mn的混合碱液；

(3) 向得到的含NaOH、NaF及杂质Si、Al和Mn的混合碱液中按钙硅质量比1：（1-3）加入CaO，将Si、Al转化为不溶性硅铝酸盐，过滤除去，过滤后溶液在90℃下蒸发浓缩后返回熔盐体系，所得杂质作为生产硅和铝副产品原料；

(4) 将得到的含Ti及杂质Fe、Ca和Mg的固体中间产物用质量浓度为5%的盐酸溶解，调节到pH小于1，得到含钛溶液；

(5) 将得到含钛溶液过滤，得到偏钛酸溶液，对偏钛酸溶液进行水解，水解时间控制在1~20小时，水解温度40-110℃，将水解产物过滤，得到的固相为白色的水合二氧化，滤出的酸性滤液返回步骤（4）中；

(6) 将得到的水合二氧化钛固体在600~1300℃煅烧，得到二氧化钛粉末。

本发明方法中含钛高炉钛渣中Ti元素主要以钙钛矿相的形式存在，质量分数为16-26wt%；需要将含钛高炉渣球磨至粒度小于0.074mm；NaOH与含钛高炉渣的碱渣质量比为（1~10）:1；NaOH与NaF的摩尔比为（1~10）:1。

本发明与现有技术相比，产生的有益效果是：

(1) 本发明提出了NaOH+NaF熔盐体系处理含钛高炉渣，与传统的氯化法和焙烧法相比降低了反应温度400℃左右，降低了能耗，且技术难度和设备投资费用大幅降低，提高了工艺的可操作性；

(2) 本发明使用的含钛高炉渣为原料，与专利公开号为200610114130.3相比熔盐体系主要反应物为钙钛矿相，没有使用活性高、含量大的高钛渣为原料。申请号98114444.6和申请号为200610134260.3两项申请只是实现了钙钛矿相得富集和长大，并没有实现钛元素的有效浸取，本发明中熔盐体系中钙钛矿相实现转变，钛的浸出率达到95%以上，提高了资源利用率；

(3) 本发明的分解介质的内部循环、酸循环和分离技术，大大降低了生产能耗，排渣量减少，无粉尘废气，避免了二次污染。

附图说明