CN101768673A - 一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法 - Google Patents

一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法 Download PDF

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Abstract

一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，包括下述步骤：1：将含钛熔分渣球磨后，加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH，混合均匀；2：将1所得混合物焙烧后，加入HCl溶液，浸出；3：将浸出后的混合物过滤，滤液经浓缩后返回循环使用；滤渣煅烧后即得TiO2品位大于90％的富钛料。本发明通过对含钛熔分渣中加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH，使熔分渣中的SiO2、Al2O3转换成NaSiO3和NaAlO2，然后，经HCl溶液浸出，使其中未转换的SiO2、Al2O3及MgO浸出到溶液中，大幅提高提高了浸出渣中TiO2的品位。本发明工艺方法简单、操作方便、环境友好、经济效益好、资源利用率高，适于工业化生产，特别适用于直接炼铁法产生的含钛熔分渣中钛资源的回收。

Description

一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法
技术领域
本发明公开了一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，特别是一种以直接炼铁法产出的含钛熔分渣为原料生产富钛料的工艺方法；属于钛资源回收利用技术领域。
背景技术
钛是重要的战略资源，广泛用于航空、航天、电子、电力、化工、环保和日常生活等领域。钛的资源十分丰富且分布很广，现已发现TiO2含量大于1％的钛矿物就有140多种，但具有利用价值的只有少数几种矿物，主要是金红石和钛铁矿，其次是白钛石、锐钛矿和红钛铁矿，其它含钛矿物则需先制备成富钛料再冶炼成钛金属。
中国的钛资源储量十分丰富，但主要是钛铁矿资源，金红石矿甚少。中国的钛矿主要有三种类型，即钒钛磁铁矿、铁钛砂矿和金红石矿，而储量最多的是钒钛磁铁矿，由于钒钛磁铁矿中的钛很难提取，目前主要用作冶炼生产钢铁的铁矿石。攀枝花－西昌（攀西）地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿，已探明的二氧化钛的储量达3.8亿吨，占全国钛资源的90％以上，经选矿后约一半的钛进入磁选铁精矿中。以前磁选铁精矿经高炉熔炼后，铁精矿中的钛几乎全部进入高炉渣，形成富含TiO2的富钛高炉渣，其TiO2的含量约为21％－25％，目前该地区已累计产出高钛型高炉渣6000万吨，并且还以每年约300万吨的速度递增，主要采取渣场堆放的方式处理，部分高炉渣作为铺路用碎石及混凝土骨料。但是这些处理方式使得其中的钛无法回收利用，造成了钛资源的极大浪费。因此，无论从战略资源、环保要求还是经济效益考虑，开展高炉渣提取钛及相关的工艺技术研究都具有重要意义。此前对钒钛磁铁矿中钛的综合回收研究主要集中在高炉炼铁所产生的含钛高炉渣，由于含钛高炉渣中还含有硅、钙、钒、铝、硫等多种元素，使得钛的提取困难。近年来攀枝花地区开发出一种直接炼铁新工艺，采用该工艺冶炼攀枝花钒钛磁铁矿时产出的冶炼渣——含钛熔分渣具有TiO2含量高和CaO含量低的特点，熔分渣中TiO2含量高达30％－60％，CaO含量仅1％，这种含钛熔分渣可大大降低钛的回收难度。由于直接炼铁法系新开发的炼铁技术，在本发明的发明人完成本发明之前，从公开的文献中未检索到从钒钛磁铁矿直接炼铁法产出的含钛熔分渣生产富钛料的报道。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺方法简单、操作方便、环境友好、经济效益显著、资源利用率高的从含钛炉渣中制取富钛料的方法。
本发明一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，包括下述工艺步骤：第一步：将TiO2含量为30％～60％的含钛熔分渣球磨至50～300目，加入渣量10％～50％的Na2CO3、NaHCO3或NaOH中的一种，混合均匀；第二步：将第一步所得混合物于900℃～1250℃焙烧2～10小时，随炉冷却；第三步：将第二步所得产物按固液体积比1：（5～10）加入浓度为1％～10％的HCl溶液，于50℃～100℃浸出2～10小时；第四步：将第三步所得混合物过滤，得滤液和滤渣；滤液经浓缩后返回循环使用；滤渣经300℃－450℃煅烧3－6小时后即得TiO2品位大于90％的富钛料。
本发明中，所述熔分渣为直接炼铁法产出的炉渣，其中TiO2含量高达30％～60％。
本发明第一步中，将含钛熔分渣球磨至50～300目后，粒径小于120目的不少于80％；加入渣量10％～50％的Na2CO3、NaHCO3或NaOH中的一种，均匀混合0.5～3小时。
本发明第二步中，焙烧前对物料进行干燥以除去游离水。
本发明第二步中，所述焙烧过程中需对烟气进行收尘后排放。
本发明第三步中，所述第二步所得产物需球磨至50～300目。
本发明第四步中，所述滤渣需加水洗涤后干燥。
本发明第四步中，所述滤液经浓缩后，返回第三步循环使用。
发明的优点和积极效果本发明利用直接炼铁法产生的含钛熔分渣为原料生产富钛料，原料中TiO2品位较高，可用以直接生产富钛料，通过加入Na2CO3、NaHCO3或NaOH中的一种，在高温下与熔分渣中含量高的SiO2、Al2O3等杂质反应生成易溶的NaSiO3和NaAlO2，焙烧产物经1％～10％的HCl溶液于50℃～100℃浸出2～10小时后，其中的SiO2、Al2O3及MgO等主要杂质均浸出到溶液中，最终使浸出渣中的TiO2品位得到大幅提高。该工艺产生的废气量少、稍作处理即可达标排放，使用的盐酸废液可循环利用，不会产生二次污染，可达到环保经济地回收含钛熔分渣中钛资源的目的。
综上所述，本发明工艺方法简单、操作方便、环境友好、经济效益显著、资源利用率高，适于工业化生产，特别适用于直接炼铁法所产生的含钛熔分渣中钛资源的回收。
实施例：在以下实施例中，所述份数为重量份数，浓度为重量浓度，百分比为重量百分比，最终产物中TiO2采用硫酸高铁铵滴定法，SiO2采用比色法，Al2O3采用醋酸锌滴定法，MgO采用EDTA滴定法检测。
实施例1以重量份数为100份的TiO2含量为30％的含钛熔分渣为原料生产富钛料，熔分渣的粒度为50～300目，其中粒径小于120目的不少于80％。制备工艺方法如下：（1）在含钛熔分渣中加入渣量30％的Na2CO3后混合0.5小时后；将混合物放入焙烧炉中900℃焙烧2小时，焙烧物球磨至50目；（2）将球磨后的焙烧料按固液体积比为1：5加入浓度为1％的HCl溶液浸出2小时，浸出温度为50℃；（3）将（2）所得固液混合物过滤，滤液经浓缩后返回循环使用；滤渣经洗涤干燥后送入煅烧炉，在300℃条件下煅烧3小时，制得TiO2品位大于90％的成品富钛料。
实施例2以重量份数为100份的TiO2含量为40％的含钛熔分渣为原料生产富钛料，熔分渣的粒度为50～300目，其中粒径小于120目的不少于80％。制备工艺方法如下：（1）在含钛熔分渣中加入渣量50％的Na2HCO3后混合1小时后；将混合物放入焙烧炉中1000℃焙烧5小时，焙烧物球磨至100目；（2）将球磨后的焙烧料按固液体积比1：8加入浓度5％的HCl溶液浸出5小时，浸出温度为70℃；（3）将（2）所得固液混合物过滤，滤液经浓缩后返回循环使用；滤渣经洗涤干燥后送入煅烧炉，在380℃条件下煅烧4.5小时，制得TiO2品位大于90％的成品富钛料。
实施例3以重量份数为100份的TiO2含量为50％的含钛熔分渣为原料生产富钛料，熔分渣的粒度为50～300目，其中粒径小于120目的不少于80％。制备工艺方法如下：（1）在含钛熔分渣中加入渣量10％的NaOH后混合1小时后；将混合物放入焙烧炉中1100℃焙烧10小时，焙烧物球磨至300目；（2）将球磨后的焙烧料按固液体积比1：10加入浓度为10％的HCl溶液浸出10小时，浸出温度为100℃；（3）将（2）所得固液混合物过滤，滤液经浓缩后返回循环使用；滤渣经洗涤干燥后送入煅烧炉，在450℃条件下煅烧3小时，制得TiO2品位大于90％的成品富钛料。
实施例4生产原料的品质与数量，制备工艺与实施例1相同。本实施例的工艺条件如下：Na2CO3的加入量为渣量的50％；焙烧温度为1050℃，焙烧时间5小时，焙烧物球磨至50目；酸解HCl浓度为5％，固液比为1：6，酸解温度80℃，酸解时间5小时；滤渣煅烧温度为450℃，煅烧时间5小时，制得TiO2品位为90％的成品富钛料。
实施例5生产原料含钛熔分渣中的TiO2含量为50％，制备工艺与实施例1相同。本实施例的工艺条件如下：Na2CO3的加入量为渣量的50％；焙烧温度为1250℃，焙烧时间5小时，焙烧物球磨至100目；酸解HCl浓度为10％，固液比为1：9，酸解温度100℃，酸解时间10小时；滤渣煅烧温度为450℃，煅烧时间5小时，制得TiO2品位为92％的成品富钛料。
实施例6生产原料含钛熔分渣中的TiO2含量为40％，制备工艺与实施例1相同。本实施例的工艺条件如下：Na2CO3的加入量为渣量的30％；焙烧温度为1150℃，焙烧时间4小时，焙烧物球磨至200目；酸解HCl浓度为4％，固液比为1：8，酸解温度70℃，酸解时间4小时；滤渣煅烧温度为350℃，煅烧时间3小时，制得TiO2品位为90％的成品富钛料。
实施例7生产原料含钛熔分渣中的TiO2含量为50％，制备工艺与实施例1相同。本实施例的工艺条件如下：Na2CO3的加入量为渣量的20％；焙烧温度为1250℃，焙烧时间4小时，焙烧物球磨至300目；酸解HCl浓度为7％，固液比为1：7，酸解温度100℃，酸解时间6小时；滤渣煅烧温度为450℃，煅烧时间4小时，制得TiO2品位为91％的成品富钛料。

Claims (8)

1.一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，包括下述工艺步骤：
第一步：将TiO2含量为30％～60％的含钛熔分渣球磨至50～300目，加入渣量10％～50％的Na2CO3、NaHCO3或NaOH中的一种，混合均匀；
第二步：将第一步所得混合物于900℃～1250℃焙烧2～10小时，随炉冷却；
第三步：将第二步所得产物按固液体积比1：（5～10）加入浓度为1％～10％的HCl溶液，于50℃～100℃浸出2～10小时；
第四步：将第三步所得混合物过滤，得滤液和滤渣；滤液经浓缩后返回循环使用；滤渣经300℃－450℃煅烧3－6小时后即得TiO2品位大于90％的富钛料。
2.根据权利要求1所述的一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，其特征在于：所述熔分渣为直接炼铁法产出的炉渣，其中TiO2含量高达30％～60％。
3.根据权利要求2所述的一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，其特征在于：将含钛熔分渣球磨至50～300目后，粒径小于120目的不少于80％；加入渣量10％～50％的Na2CO3、NaHCO3或NaOH中的一种，均匀混合0.5～3小时。
4.根据权利要求3所述的一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，其特征在于：焙烧前对物料进行干燥以除去游离水。
5.根据权利要求4所述的一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，其特征在于：所述焙烧过程中需对烟气进行收尘后排放。
6.根据权利要求5所述的一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，其特征在于：所述第二步所得产物需球磨至50～300目。
7.根据权利要求6所述的一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，其特征在于：所述滤渣需加水洗涤后干燥。
8.根据权利要求7所述的一种从含钛炉渣中制取富钛料的方法，其特征在于：所述滤液经浓缩后，返回第三步循环使用。
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