[发明专利]一种从赤泥中选择性提取钛的工艺

说明书

本发明属于湿法冶金技术领域，公开了从赤泥中选择性提取钛的工艺。用拜耳法溶出三水铝石和/或一水软铝石型铝土矿，得到的赤泥经洗涤后，用稀酸或铵盐溶液活化，得到高活性的赤泥；在高活性的赤泥中加入铵盐和/或氨水溶液、以及双氧水，调制浆料，控制浆料的pH值为8~14，反应一段时间后，液固分离，得到富钛溶液和提钛后赤泥。富钛溶液可进一步处理，得到钛白粉或二氧化钛纤维材料，提高赤泥的利用附加值。本发明在弱碱性体系中从赤泥中选择性浸出钛，实现赤泥中钛的高价值回收和利用；提钛后赤泥中的碱含量低、钛含量明显下降，降低了高铁赤泥作为高炉炼铁原料进行消纳的难度。

技术领域

本发明属于湿法冶金技术领域，具体涉及赤泥中选择性提钛的方法。

背景技术

2021年，全球氧化铝产量达1.38亿吨，较2020年增加504万吨，同比增长3.79%。我国氧化铝产量7509.7万吨，占全球氧化铝产量的54.40%，而其中超过半数的原料为高铁三水铝石型铝土矿。通常情况下，每生产1吨氧化铝产生0.7~2吨赤泥，由此估算，每年赤泥排放量为0.97~2.76亿吨。赤泥成分复杂，碱含量高，其堆存既占用土地、浪费资源，又易造成环境污染和安全隐患。

2021年全球钛矿总产量为827万吨（折合TiO₂，下同），我国钛矿产量为285.7万吨。我国钛原料对外依存度高，约为40%，优质钛原料的供应严重依赖国际市场。

目前，赤泥作为一种提钛原料，针对从赤泥中提钛的工艺已经开展了大量的研究：

（1）还原焙烧-磁选-硫酸浸出：将赤泥与煤粉、石灰、纯碱混合，在800~1000℃还原焙烧，熟料水浸得到铝酸钠溶液，脱硅后用于氧化铝生产；水浸渣磁选分离出大部分的铁，没有磁性的部分用硫酸浸出，得到TiOSO₄溶液，水解制备偏钛酸。该方法可以得到纯度约96%的富钛料，用于氯化法生产钛白，缺点是还原焙烧过程中会生成CaTiO₃，处理难度大。

（2）两步酸浸法：在第一步中，在pH=3，温度为25℃，反应时间为60min的条件下，用盐酸浸出赤泥中的Na、Al、Si、Ca等元素，而铁和钛不发生反应。第二步采用80g/L的硫酸浸出，在温度为50℃，液固比为20：1，反应时间为90min的条件下，可以使大部分铁发生反应而钛基本上不反应，得到TiO₂含量接近50%的钛渣。

（3）有机酸/双氧水助浸法：柠檬酸等有机酸或双氧水可以促进钛矿物的反应，在2.5MH₂SO₄、75℃、液固比10：1，反应时间120min的条件下，加入柠檬酸等与钛发生配位作用，从而提高钛的浸出率。但存在酸用量大、对有价元素的浸出选择性不强、回收钪钛等高价值金属元素时铁的浸出较难抑制等问题。

（4）盐酸-草酸浸出-硫酸化焙烧法：该方法可以实现赤泥多种元素的回收。第一步在40℃、1M的盐酸溶液中浸出Ca、Si、Al；第二步在95℃、2M的草酸溶液中浸出V、Fe；第三步在150~400℃下采用硫酸化焙烧，产物在65℃下，用0.5M的硫酸浸出，回收钪、钛。该方法产生大量的酸性废水、技术应用困难。

申请号为CN201510360507.2的专利文献提出先将赤泥在1~3mol/L的柠檬酸溶液中于60~95℃下反应60min，将酸浸渣水洗后用NaOH在750~850℃下焙烧60min，水洗后的渣再用H₂SO₄和CaF₂酸解，含钛溶液水解后焙烧得到高纯TiO₂。该方法需要中和上一步骤的酸/碱，用量大，反应条件强烈，经济性较差。