[实用新型]钛精矿改性用循环气流床装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种钛精矿改性用循环气流床装置，属于化工机械领域。

背景技术

人造金红石又称合成金红石，系指利用化学加工方法，将钛精矿中的大部分铁及钙、镁等成分分离出去所生产的一种在成分和结构性能上与天然金红石相同的富钛原料，其TiO2含量视加工工艺之不同在88%~96%之间波动，是天然金红石的优质代用品。人造金红石因为产品质量好、杂质含量少，常作为海绵钛或氯化法钛白粉生产过程中沸腾氯化的优质原料。

目前，国外采用钛铁矿生产人造金红石生产方法主要是BCA法、锈蚀法、石原法等，都已实现大规模工业化生产，这些发明已经为本领域技术人员所公知。而国内近年来所关注的焦点是以盐酸浸出法制备人造金红石的生产工艺研究。盐酸浸出法的生产主要是通过钛精矿与盐酸反应，选择性地将钛精矿中的铁、钙、镁、钒、锰等杂质浸出分离，从而得到TiO₂含量较高的人造金红石，其反应式如下：

FeO.TiO₂+2HCl=2FeCl₂+TiO₂+ H₂O

CaO.TiO₂+2HCl=2CaCl₂+TiO₂+ H₂O

MgO.TiO₂+2HCl=2MgCl₂+TiO₂+ H₂O

MnO.TiO₂+2HCl=2MnCl₂+TiO₂+ H₂O

无论国内还是国外的盐酸浸出制备人造金红石的生产技术，钛精矿在浸出除杂之前都要进行氧化还原改性焙烧，这主要是因为钛铁矿氧化焙烧时，其中的绝大部分铁转变为三价铁，而还原焙烧又重新将三价铁还原为二价铁。如此使钛铁矿经历从钛铁矿到高铁钛矿再回到钛铁矿的过程，虽然从热力学上看是不合理的，但该过程并非简单的钛价态改变，重要的是发生了原子重排，原子间的结晶化学力大大的削弱了，微观上钛铁矿晶格结构变得不完整、松弛、容易破环；宏观上，钛的颗粒表面出现了缝隙、微孔，表面自由能增加。整体上钛铁矿反应活性得到极大的增强，从而为浸出反应创造了更为有利的动力学条件。研究证明：若钛铁矿不预处理而直接进行锈蚀反应，由于矿中没有单质铁，无法形成原电池，锈蚀反应无法进行。如果直接盐酸浸出，将发生如下反应：  

FeO.TiO₂+4HCl=TiOCl₂+2H₂O+FeCl₂

2TiOCl₂+2H₂O= 2TiO₂↓+4HCl

这将导致钛的收率降低和增加产品的粉化率，而对原矿进行预处理，除钛精矿反应活性增加外，矿中无定形TiO₂由于温度较高转化成了金红石形晶体结构，其酸溶解能力极大降低，在一定程度上避免了粉化率的产生，从而达到富集TiO₂目的，其化学反应方程式如下：

FeO.TiO₂+O₂= Fe₂O₃.TiO₂

TiO₂（Anatase）高温→TiO₂（Rutile）

FeO. TiO₂+2HCl=FeCl₂+ TiO₂+ H2O

其中， TiO₂（Rutile）不溶于盐酸。

对于钛精矿的改性，目前主要有三种方法：

（1）回转窑预处理法

在人造金红石生产方法中，BCA法、Becher还原锈蚀法和石原法都采用回转窑对钛精矿进行预处理，这已经为行业内技术人员所公知。采用回转窑预处理处理钛精矿时，一般将钛精矿用螺旋输料装置从窑尾加入，利用倾斜的窑体转动使物料沿轴向前移动，而物料在移动过程中和燃气及改性气体相遇被加热和发生氧化或还原反应，反应完成后由窑头落入收料器收集以进入下步工序。采用回转窑处理钛精矿具有操作简单、装置成熟可靠、产能大、能连续生产等优点，但也存在反应温度低、原料要求高、回转窑易结圈、开工周期短等缺陷。

（2）机械磨矿法