[发明专利]一种钛渣生产人造金红石的方法

说明书

技术领域

一种钛渣生产人造金红石的方法，涉及一种以电炉、高炉等熔炼出的钛渣为原料，在经过碱焙烧-水洗涤-盐酸浸出工艺制备人造金红石的方法。

背景技术

由于原料以及熔炼技术等原因使钛渣的品位较低，且国内钛渣大部分不能达到品级要求，主要用作硫酸法生产钛白粉的原料。硫酸法生产钛白粉的主要弊端是废物排放量较大。据统计，每生产1t钛白粉要排出20％左右的硫酸8～10t，硫酸亚铁晶体2.5～3.5t，酸性废水(5％以下)200t左右，酸性废渣500～600kg，废气2×10⁴～4×10⁴m³，对环境污染相当严重。氯化法生产钛白粉不仅产品质量好，而且生产过程中“三废”少，容易治理，因此采用氯化法生产钛白粉，是社会和经济发展的必然趋势，是我国钛工业的发展方向。

将熔炼钛渣制备成TiO₂含量大于92％的人造金红石，以满足氯化法制备钛白粉或采用沸腾氯化制备海绵钛的原料要求，它对我国的钛产业发展有着重要的意义。

根据文献记载，美国、挪威、俄罗斯等都对电炉熔炼钛渣进行了富集与分离处理研究。

(1)美国早在1972年就成功研究出一种从钛铁矿制备人造金红石的方法。钛铁矿先用煤或焦炭在电炉中还原成生铁和钛渣，钛渣经酸浸富集分离处理后所得的人造金红石中TiO₂含量总计为94.4～96.8％，钛的回收率为77～88％。钛铁矿中90％以上的钛以合成金红石的形式回收。

(2)80年代中期，挪威从钛铁矿冶炼出的含TiO₂ 75％的钛渣中制取人造金红石进行了系统的研究。主要含杂质MgO、FeO、CaO和SiO₂。该钛渣经分离处理后所得到的人造金红石产品含TiO₂ 92～94％，杂质含量和粒度均能满足流化床氯化的要求，在氯化性能上优于天然金红石。

(3)1997年俄罗斯对钛磁铁矿精矿(40％铁，15～17％二氧化钛)生产的钛渣制取人造金红石进行了研究。电炉冶炼钛磁铁矿精矿得到的钛渣的二氧化钛含量(55～65％)，比冶炼钛铁矿精矿低20～25％。由于钛渣中富含硅酸盐成分，因此直接按氯化法或硫酸法工艺生产钛白粉的效率都太低。由于渣的结晶非常细小、多相共存，冷却时产生的玻璃相使渣难以粉碎，各相间解离度小，因此选矿分离有很大的技术难度。俄罗斯冶金学者研究了用黑钛石型钛渣通过富集生产人造金红石的物理化学规律，最终分离得到的高钛渣含二氧化钛85％～95％。另外，俄罗斯还对钒钛磁铁精矿进行了两步法冶炼高钛渣的工业规模实验，回转窑预还原的金属化率为90％。在高功率密闭电炉加热经预还原的炉料冶炼出的钛渣含TiO₂ 72％，经选矿分离后，得到富集的黑钛石产品含TiO₂＞92％，其它化学成份满足钛渣的技术标准，产品用来生产TiCl₄。分离出的轻质部分，在耐火材料生产中得到应用。

(4)1982年，Gerald W.Elger等申请的专利，介绍了在600～1100℃用SO₃气体与钛渣反应，使钛渣中的碱土金属形成硫化物，然后用水浸出除去硫化物，可获得满足沸腾氯化所用的人造金红石。

(5)上世纪90年代，Michel Gueguin等申请的专利介绍了用钛渣生产人造金红石的方法，先把钛渣在一定的温度下与氯气反应，而后用盐酸浸出，获得可用于氯化生产钛白粉的人造金红石。

(6)1999年，J.P.VAN DYK等，提出通过添加磷酸盐(如P₂O₅)氧化钛渣，然后用H₃PO₄浸出，可使TiO₂含量提高到94％以上，TiO₂回收率可到77～88％。

(7)2004年，Jacobus Philippus Van Dyk等提出氧化—还原—酸浸的方法富集钛渣。在温度700～950℃，氧化气氛中氧化钛渣30min；然后在温度700～950℃，还原气氛中还原氧化钛渣5min；最后用盐酸或者硫酸浸出可获得TiO₂含量大于90％的富钛料。

我国国内研究现状：