[发明专利]一种精选钛矿的处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及钛矿石处理领域，具体的说，是一种精选钛矿的处理方法。

背景技术

我国是钛资源大国，拥有丰富的钛资源，已查明储量高达9.65亿吨，占世界钛储量（24.84亿吨（以TiO2计））的38.85%，但是巨大的钛储量并未能得到有效的利用。我国钛矿主要是钛磁铁矿、钛铁矿等多元素共伴生岩矿，国内外科技工作者在冶炼钛的技术方面进行了广泛的研究，如高温碳化低温氯化路线；利用含钛高炉渣中钙钛矿的结晶来选择性富集分离钛组分；利用酸碱处理化学分离含钛渣中钛组分等。但是由于复杂的矿物组成给各种提炼钛的工艺技术带来了难题，以上各提炼工艺均未能有效解决提炼钛的过程中，存在冶炼效率不高、提炼钛的工艺复杂等难题。

目前，广泛采用的制备金属碳化物材料的主要方法有：直接碳化法、化学气相沉积法、高温自蔓延合成法、机械球磨法、微波法等，这些方法都不同程度的依赖高温、高真空的环境，还要求高纯度的金属作为初始原料，其常规的由含钛矿提炼金属碳化物材料的方法，其原料要求高、价格高、提炼金属碳化物及含碳化物效率低，且可控性差。

使用克罗尔（Kroll）法或者亨特（Hunter）法需要高纯度的四氯化钛，使用镁来还原四氯化钛（克罗尔法）[W.J.Kroll，Trans.Electrochem.Soc，78（1940）35-57]，或者使用纳来还原四氯化钛（亨特法）[M.A.Hunter，J.Am.Chem.Soc，32（1910）330-336]。通过对不纯的二氧化钛进行加碳氯化，然后通过选择性地过滤氯化物而去除作为所有氯化氧化物（oxideschlorinate）的杂质，从而制得高纯度的四氯化钛。颜料行业通常使用另一种高纯度二氧化钛的制法——硫酸法（sulphateroute），该方法将不纯的二氧化钛溶入硫酸，并且作为主要杂质的铁以氧化铁的形式沉淀。然而，有些氧化钛源含有多种杂质或者太细小而无法采用现有的方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种物质利用率高、环境污染小、制得的钛金属纯度高的精选钛矿的处理方法。

本发明通过下述技术方案实现：一种精选钛矿的处理方法，包括以下几个步骤：

步骤S1：将钛矿粉碎处理，并与浓硫酸进行充分反应，得到溶解有钛离子的溶液以此能够得到溶于水的硫酸钛、硫酸氧钛和其他金属硫酸盐；

步骤S2：向步骤S1中所得溶液加水稀释，并添加铁屑将三价铁还原为二价铁，将溶液冷却至273K以下，从而结晶析出绿矾，以此能够将铁元素完全分离，有利于提高制得的钛金属的纯度；

步骤S3：对步骤S2中结晶析出绿矾的溶液进行水解得到偏钛酸沉淀，通过利用水解能够在不产生其他金属产生沉淀的条件下得到偏钛酸沉淀，偏钛酸沉淀便于分离与收集，并且与其他金属元素的分离程度高，有利于提高制得的钛金属的纯度；

步骤S4：对步骤S3中得到的偏钛酸沉淀进行煅烧得到二氧化钛；

步骤S5：将步骤S4中得到的二氧化钛与炭粉混合在通氯气的条件下加热至1000~1100K得到四氯化钛，使用；

步骤S6：将步骤S5中得到的四氯化钛在1500~1600K的环境中分解得到金属钛和氯气，对氯气进行回收利用。

所述的步骤S1中，利用熔融焦硫酸钾分解钛矿石，再将熔融物与浓硫酸反应，以此有利于使钛能够变为可溶性硫酸钛而转移到溶液中，有利于提高钛的利用率，并且提高钛与其他金属元素的分离程度。

所述的步骤S1中，将钛矿粉碎处理后，利用磁铁吸附具有磁性的钛铁矿，对吸附出的钛铁矿进行步骤S2~S6的操作，对未被磁铁吸附的固态物质直接进行步骤S5~步骤S6的操作。以此能够将具有磁性的钛铁矿与二氧化钛分离，能够减少与钛铁矿反应所需浓硫酸的量，从而能够起到节约生产成本的作用。

所述的步骤S3中，对于含有金属杂质较多的钛矿石，在水解前，对溶液进行加热并向溶液中添加氢氧化钠，得到金属杂质的氢氧化物沉淀，对分离出沉淀之后的溶液进行步骤S3~步骤S6的操作。再加热条件下能够得到不溶于水的氢氧化物沉淀，并且防止钛离子在碱性条件下生成氢氧化物沉淀，防止钛离子的流失。

所述的使用球磨机进行钛矿粉碎处理，粉碎时，添加粒度小于或等于0.05mm的铁金属与钛矿石一起粉碎。以此能够提高钛矿石与浓硫酸的接触面积，从而有利于提高反应的速度以及效率，便于使钛金属得到充分地反应，防止反应不充分而导致的浪费。

所述的浓硫酸的质量分数大于或等于80%。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：