CN101367549B - 一种提高高炉渣中二氧化钛品位的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种提高高炉渣中二氧化钛品位的方法，该方法包括：将高炉渣在高温下进行预处理，使高炉渣中的钛形成不溶于酸的结构；将高温预处理过的高炉渣浸入酸中；对酸浸取过的高炉渣进行过滤，然后洗涤过滤后得到的过滤物；将洗涤后的过滤物在高温下煅烧，得到钛原料。根据本发明的方法成本低，实现了高炉渣中有价元素的有效利用，具有环保和节约资源的双重效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种处理高钛渣的方法，更具体地讲，本发明涉及一种提高高炉渣中二氧化钛品位的方法。
背景技术
攀枝花地区拥有丰富的钒钛磁铁矿资源，其中钛储量占全国钛资源的95％。钒钛磁铁矿在选矿、高炉冶炼过程中，约有50％的钛进入高炉渣，形成二氧化钛含量达17％～28％的高炉渣而无法进一步使用。目前这种高炉渣已经在攀枝花钢铁公司渣场堆放5000万吨，并仍以每年300万吨的速度增长，既浪费资源又污染环境。
对高钛型高炉渣的利用现攀钢采取以治理为主方式进行：用于铺路、制砖和用作建筑骨料进行使用。
对高钛型高炉渣的综合利用方面，已经做出了如下所述的研究工作：
1、通过高温碳化、低温选择性氯化来制备四氯化钛的工艺流程。该工艺需要使用高温对高钛型高炉渣高温碳化处理，然后进行低温选择性氯化，并且氯化后产生大量氯化副产物需要处理。
2、对高炉渣进行改性后采用选矿方法将其分离出来的方法。该工艺需要在高温条件下对高钛型高炉渣保温较长时间，待形成的晶粒长大后再经过选矿方式回收钛。
由于上述提取高钛型高炉渣中钛的方法需要使用高温处理方法，所以能耗和处理成本较大。
3、用浓度为89％～93％硫酸酸解高炉渣制取颜料级钛白和从废液中回收Sc2O3的研究。
4、含Ti的高炉渣经加压酸解后制备富钛料。
由于上述提取高钛型高炉渣中钛的方法需要使用较高浓度的硫酸进行酸解反应，因此经济运行上存在风险。
近几年，攀钢一直致力于解决高钛型高炉渣综合利用，因而开发出高钛型高炉渣的综合利用制备得到富钛型高炉渣的方法，实现高炉渣中的有价元素的有效利用，具有较大的经济效益。同时，这样的富钛型高炉渣制备方法还未见有所报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高高炉渣中二氧化钛品位的方法。
为了实现上述目的，一种提高高炉渣中二氧化钛品位的方法包括以下步骤：将高炉渣在高温下进行预处理，使高炉渣中的钛形成不溶于酸的结构；将高温预处理过的高炉渣浸入酸中；对酸浸取过的高炉渣进行过滤，然后洗涤过滤后得到的过滤物；将洗涤后的过滤物在高温下煅烧，得到钛原料。
在本发明的实施例中，所述高炉渣为用水进行过骤冷处理的高钛型水淬高炉渣。所述高炉渣在高温下进行预处理的温度为600～1100℃，恒温时间为0.5～5h。所述钛不溶于酸的结构为金红石型结构。
在本发明的实施例中，所述酸为无机酸。优选地，所述无机酸为盐酸、硝酸、硫酸或它们的混合物。所述无机酸的浓度为10wt％～20wt％，酸浸取温度为100～120℃，酸浸取时间为0.5h～3h。
在本发明的实施例中，洗涤后的煅烧温度为600～800℃。
根据本发明的方法成本低，实现了高炉渣中有价元素的有效利用，具有环保和节约资源的双重效益。
附图说明
通过下面结合附图进行的描述，本发明的上述和其他目的和特点将会变得更加清楚，其中：
图1是示出了根据本发明示例性实施例的提高高炉渣中二氧化钛品位的方法的流程图。
具体实施方式
下面，将参照附图来详细描述根据本发明实施例的提高高炉渣中二氧化钛品位的方法。
图1是示出了根据本发明示例性实施例的提高高炉渣中二氧化钛品位的方法的流程图。
参照图1，在步骤S10，在高炉渣出炉后在高温下使用水对高炉渣进行骤冷处理，得到高钛型水淬高炉渣。高钛型水淬高炉渣典型的化学组成如表1：
表1：水淬高炉渣典型化学成分(％)
在水淬处理之前，高炉渣中的钛以钙钛矿的形态存在；在水淬处理之后，高炉渣中钛晶体的无序度增加，处于非晶态甚至无定形态。因此经过水淬之后，高炉渣的物理化学性质均有很大的变化，导致其酸浸行为也随之变化。具体地讲，水淬高炉渣具有非常好的化学活性，反应迅速。
接下来，在步骤S20，对水淬高炉渣进行高温预处理。具体地讲，在步骤S20，将高钛型水淬高炉渣放入耐高温反应器内，在通空气的情况下在大约600～1100℃的温度下进行高温预处理，所述高温预处理的恒温时间为大约0.5～5h，然后将处理过的高炉渣冷却备用。
在对高钛型水淬高炉渣进行高温预处理的过程中，耐高温反应器可为马弗炉，但是本发明不限于此。
在对高钛型水淬高炉渣进行高温预处理之后，高炉渣中的铝、镁、钙等的金属氧化物与酸的反应活性不变，而水淬高炉渣中的钛形成不溶于酸的结构，即，高炉渣中的钛从无定型态转变为不溶于酸的金红石型。
在步骤S30，使用一定浓度的酸将高温预处理后的高炉渣进行浸取，其中，酸浸取温度为100～120℃，浸取时间为0.5～3h。优选地，在上述酸浸过程中，所述酸为无机酸，例如盐酸、硝酸和硫酸，所述无机酸的适宜浓度范围在质量百分比为10％～20％之内。
在酸浸过程中，高炉渣与加入的酸进行反应，产生气泡。具体地讲，由于在高炉渣中、镁、钙等的金属氧化物为活性氧化物，所以这些氧化物与酸反应剧烈，形成沸腾状。将浸取物加热是为了加速浸出速度和浸出效果，以及缩短浸取反应时间并提高产品质量。
在步骤S40，对酸浸后的物料进行过滤。
在步骤S50，洗涤过滤后得到的物料。优选地，可以使用自来水来洗涤过滤后的物料。
在步骤S60，将洗涤后的物料在大约600～800℃的温度下进行煅烧，大约1～2h后得到钛原料。
下面将给出根据本发明的提高高炉渣中二氧化钛品位的方法的实施例。
实施例1
将高钛型水淬高炉渣在1000℃的温度且通空气条件下，恒温1h后，冷却备用。将100g预处理后的高钛型水淬高炉渣缓慢加入到300mL预先用工业盐酸配制的浓度为20％盐酸溶液中，并用搅拌器不断搅拌。待反应停止后(不再产生气泡)，将浸取物料加热至120℃，保温3h。冷却后进行过滤处理，使用自来水洗涤，将滤饼在750℃温度下煅烧1h得到钛原料。钛原料中二氧化钛品位为44.2％，钛的收率为95.8％。
实施例2
将高钛型水淬高炉渣在800℃的温度且通空气条件下，恒温3h后，冷却备用。将100g预处理后的高钛型水淬高炉渣缓慢加入到600mL预先用工业盐酸配制的浓度为10％盐酸溶液中，并用搅拌器不断搅拌。待反应停止后(不再产生气泡)，将浸取物料加热至100℃，保温1h。冷却后进行过滤处理，使用自来水洗涤，将滤饼在750℃温度下煅烧1h得到钛原料。钛原料中二氧化钛品位为43.6％，钛的收率为95.9％。
实施例3
将高钛型水淬高炉渣在600℃的温度且通空气条件下，恒温5h后，冷却备用。将100g预处理后的高钛型水淬高炉渣缓慢加入到300mL预先用工业盐酸配制的浓度为20％盐酸溶液中，并用搅拌器不断搅拌。待反应停止后(不再产生气泡)，将浸取物料加热至120℃，保温0.5h。冷却后进行过滤处理，使用自来水洗涤，将滤饼在750℃温度下煅烧1h得到钛原料。钛原料中二氧化钛品位为44.1％，钛的收率为92.4％。
实施例4
将高钛型水淬高炉渣在1000℃的温度且通空气条件下，恒温1.5h后，冷却备用。将100g预处理后的高钛型水淬高炉渣缓慢加入到300mL预先用工业盐酸配制的浓度为20％盐酸溶液中，并用搅拌器不断搅拌。待反应停止后(不再产生气泡)，将浸取物料加热至120℃，保温3h。冷却后进行过滤处理，使用自来水洗涤，将滤饼在750℃温度下煅烧1h得到钛原料。钛原料中二氧化钛品位为43.7％，钛的收率为95.9％。
实施例5
将高钛型水淬高炉渣在1000℃的温度且通空气条件下，恒温1.5h后，冷却备用。将100g预处理后的高钛型水淬高炉渣缓慢加入到300mL预先用工业盐酸配制的浓度为20％盐酸溶液中，并用搅拌器不断搅拌。待反应停止后(不再产生气泡)，将浸取物料加热至100℃，保温1h。冷却后进行过滤处理，使用自来水洗涤，将滤饼在750℃温度下煅烧1h得到钛原料。钛原料中二氧化钛品位为44.3％，钛的收率为95.8％。
实施例6
将高钛型水淬高炉渣在1000℃的温度且通空气条件下，恒温0.5h后，冷却备用。将100g预处理后的高钛型水淬高炉渣缓慢加入到300mL预先用工业盐酸配制的浓度为15％盐酸溶液中，并用搅拌器不断搅拌。待反应停止后(不再产生气泡)，将浸取物料加热至109℃，保温0.5h。冷却后进行过滤处理，使用自来水洗涤，将滤饼在600℃温度下煅烧1h得到钛原料。钛原料中二氧化钛品位为43.2％，钛的收率为95.6％。
实施例7
将高钛型水淬高炉渣在1100℃的温度且通空气条件下，恒温1.5h后，冷却备用。将100g预处理后的高钛型水淬高炉渣缓慢加入到300mL预先用工业盐酸配制的浓度为15％盐酸溶液中，并用搅拌器不断搅拌。待反应停止后(不再产生气泡)，将浸取物料加热至108℃，保温1h。冷却后进行过滤处理，使用自来水洗涤，将滤饼在800℃温度下煅烧1h得到钛原料。钛原料中二氧化钛品位为44.4％，钛的收率为95.7％。
从以上实施例可以看出，水淬高炉渣的煅烧温度和煅烧时间是影响上述方法的重要因素。在达到水淬高炉渣中钛的转化温度的条件下，延长高温条件下的保温时间(即，煅烧时间)有利于金红石型结构的形成，从而提高钛的回收率。并且从上述实施例可以看出，当温度达到1000℃，在保温1.5h后钛的回收率基本达到一个固定值，例如，实施例1、实施例4、实施例5和实施例7的钛回收率分别为95.8％、95.9％、95.8％和95.7％。
另外，酸的浸取温度和时间影响产品的质量，即，品位。
本发明方法成本低，效益明显，实现高炉渣中有价元素的有效利用，综合利用钒钛磁铁矿在炼铁生产过程中产生的高钛型水淬高炉渣，解决环保处理问题，减少废物污染，带来环境和资源节约型社会效益。
Claims (7)
1.一种提高高炉渣中二氧化钛品位的方法，所述方法包括以下步骤：
将高炉渣在高温下进行预处理，使高炉渣中的钛形成不溶于酸的结构；
将高温预处理过的高炉渣浸入酸中；
对酸浸取过的高炉渣进行过滤，然后洗涤过滤后得到的过滤物；
将洗涤后的过滤物在高温下煅烧，得到钛原料，
其中，所述高炉渣为用水进行过骤冷处理的高钛型水淬高炉渣。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述高炉渣在高温下进行预处理的温度为600～1100℃，恒温时间为0.5～5h。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述钛不溶于酸的结构为金红石型结构。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述酸为无机酸。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述无机酸为盐酸、硝酸、硫酸或它们的混合物。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其中，所述无机酸的浓度为10wt％～20wt％，酸浸取温度为100～120℃，酸浸取时间为0.5h～3h。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，洗涤后的煅烧温度为600～800℃。
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