CN102139918A - 一种制备高品位人造金红石的方法 - Google Patents

一种制备高品位人造金红石的方法 Download PDF

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路辉
李荣兴
俞小花
于站良
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Abstract

一种制备高品位人造金红石的方法，是将电炉钛渣与碱性溶液按重量液固比为1：1~15混合进行碱浸脱杂反应，反应0.5~24h后进行过滤、洗涤，得到碱浸渣；碱浸渣先后经过预氧化和活化改性后，得到改性渣；改性渣与酸性溶液按重量液固比为1：1~15混合进行酸浸脱杂反应，反应1~24h后得到酸浸渣；酸浸渣干燥后得到纯度大于93%的人造金红石；本发明满足氯化法生产钛白的要求，对原料具有广泛的适用性，且制得的人造金红石物理化学性质优异，纯度较高，粒度分布均匀，整个过程钛的回收率较高；所需的设备投资少、能耗低、对环境的影响比较小，成本低，各段反应后的浸出液经过回收处理后循环利用。

Description

一种制备高品位人造金红石的方法
技术领域
本发明涉及一种制备高品位人造金红石的方法，特别是由电炉钛渣为原料制备纯度超过93%的人造金红石的方法。
背景技术
二氧化钛是一种重要的化工原料，更是性能优越的白色颜料，广泛应用于涂料、塑料、造纸等行业。现行的钛白生产技术主要分为硫酸法与氯化法，硫酸法采用钛精矿或酸溶性钛渣为原料，生产金红石型和锐钛型钛白，其所产生的废水、废酸、废渣与硫酸亚铁等副产物，对环境污染较为严重；氯化法采用TiO2含量90%以上的高钛渣或人造金红石为原料，生产高品质的钛白，但是该工艺要求原料中TiO2的含量>90%，且CaO+MgO<1.5%。
国内以电炉钛渣制备人造金红石采用的原料多是四川攀西地区的钛渣。中国专利申请200310110821.3公开了一种提高钛渣TiO2的方法，该发明采用攀西地区生产的钛渣，经过流态化焙烧、煤气还原与高压酸浸得到TiO2含量为89.8%的人造金红石，由于流态化与高压设备要求高，且得到的人造金红石品位较低。
中国专利号为ZL200510048754.5公开了一种用电炉钛渣制取富钛料的方法，该发明以云南钛渣为原料，提出酸碱联合浸出法，得到TiO2>90%的富钛料，该工艺采用高压设备，增加了投资成本，也提高了技术操作难度，且得到的富钛料质量较低。
发明内容
本发明的目的是针对目前金红石制备技术中存在的问题，提出一种制备高品位人造金红石的方法，该方法工艺技术与操作设备简单，能耗较低，副产物较少，符合节能减排与清洁冶金的要求。
解决本发明的技术问题所采用的技术方案为：
一种制备高品位人造金红石的方法，其特征在于：电炉钛渣与碱性溶液按重量液固比为1：1~15混合进行碱浸脱杂反应，反应0.5~24 h后进行过滤、洗涤，得到碱浸渣；碱浸渣先后经过预氧化和活化改性后，得到改性渣；改性渣与酸性溶液按重量液固比为1：1~15混合进行酸浸脱杂反应，反应1~24 h后得到酸浸渣；酸浸渣干燥后得到纯度大于93%的人造金红石，各反应段的浸出溶液经过处理后循环使用。
所说电炉钛渣的粒度<0.2mm，其中的75%粒度<0.1mm。
所说的碱性溶液是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等水溶液的任意一种或几种的混合；碱性溶液与电炉钛渣的反应温度为30~180℃，反应压强为0.1~2.0MPa。
所说预氧化过程在电炉、回转窑或马弗炉等高温炉中进行；预氧化中的温度控制在500~1300℃，预氧化的时间为0.5~10 h；空气流量为300~1500 L/h。
所说活化改性时，改性剂的种类是磷酸氢铵、多聚磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸钠或五氧化二磷的任意一种或几种的混合；预氧化后渣与改性剂按重量比1~15：1混合，活化改性温度为300~1500℃，改性时间为0.5~15h。
所说酸性溶液是盐酸、硫酸、硝酸或醋酸等水溶液的任意一种或几种的混合，酸浸温度为30~180℃，反应压强为0.1~2.5MPa。
所说碱浸脱杂反应或是酸浸脱杂反应中，采用的反应容器在沸点之下为普通反应槽，沸点之上为高压反应釜。
本发明是将电炉钛渣与碱性溶液按照比例混合，并在适当温度下反应一段时间后进行过滤、洗涤等操作，得到碱浸渣。碱浸渣先后经过预氧化和活化改性后，得到表面疏松多孔的改性渣。改性渣随后与酸溶液反应进一步脱杂，并得到酸浸渣。酸浸渣煅烧后便可得到纯度大于93%的人造金红石，满足氯化法生产钛白的要求。各段反应后的浸出液经过回收处理后循环利用。
其中的碱浸脱杂采用碱性溶液脱除钛渣中的硅、铝等杂质，达到富集TiO2的品味。
预氧化与活化改性是先将碱浸渣在炉内进行预氧化，使得硅酸盐玻璃质分解，固溶体结构破坏，从而增加预氧化钛渣的活性；随后通过与改性剂混合活化，得到表面疏松多孔的改性渣。
酸浸脱杂：改性钛渣与酸性溶液反应，除去Fe2O3、Al2O3、MgO等杂质，浸出渣经过滤、洗涤、干燥得到纯度为93.5%的人造金红石。
本发明满足氯化法生产钛白的要求，对原料具有广泛的适用性，且制得的人造金红石物理化学性质优异，纯度较高，粒度分布均匀，整个过程钛的回收率较高。该发明所需的设备投资少、能耗低、对环境的影响比较小，成本低。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图1及实施例对本发明作进一步说明。
实施例1 
20%的氢氧化钠溶液与75%粒度<0.1 mm的电炉钛渣按照重量液固比8：1混合，在温度80℃下反应10h，此时体系的压强为标准大气压0.1MPa。反应后经过过滤、洗涤等操作后，得到碱浸渣。碱浸渣在电炉内先进行预氧化，预氧化的温度为700 ℃，预氧化的时间为4h，空气流量为1000 L/h。预氧化处理后的钛渣与改性剂磷酸氢铵按照5:1的重量比进行混合，于800℃下改性3h，得到改性渣。20%的硫酸溶液与改性渣按照重量液固比7:1进行混合，保持反应温度为130℃，反应压强为0.5MPa，酸浸时间为1h。反应后的酸浸渣经过滤、干燥后，得到人造金红石产品。
实施结果：电炉钛渣经过一系列处理后，其纯度为93.5%。产品中CaO的含量为0.23%，MgO的含量为0.83%，SiO2的含量为1.72%。
实施例2 
30%的氢氧化钾溶液和10%的氢氧化锂溶液的混合物与75%粒度<0.1 mm的电炉钛渣按照重量液固比4：1混合，在温度130℃下反应1h，此时体系的压强为1.0 MPa。反应后经过过滤、洗涤等操作后，得到碱浸渣。碱浸渣在电炉内先进行预氧化，预氧化的温度为1000 ℃，预氧化的时间为1h，空气流量为950 L/h。预氧化处理后的钛渣与改性剂多聚磷酸氢铵按照3:1的重量比进行混合，于600℃下改性7h，得到改性渣。15%的盐酸溶液和30%的硝酸溶液的混合物与改性渣按照重量液固比5: 1进行混合，保持反应温度为80℃，反应压强为0.1MPa，酸浸时间为15h。反应后的酸浸渣经过过滤、干燥后，得到人造金红石产品。
实施结果：电炉钛渣经过一系列处理后，其纯度为91.6%。产品中CaO的含量为0.25%，MgO的含量为0.21%，SiO2的含量为1.92%。
实施例3 
氨水与75%粒度<0.1 mm的电炉钛渣按照重量液固比7：1混合，在温度95℃下反应6h，此时体系的压强为标准大气压0.1MPa。反应后经过过滤、洗涤等操作后，得到碱浸渣。碱浸渣在电炉内先进行预氧化，预氧化的温度为800 ℃，预氧化的时间为3h，空气流量为840 L/h。预氧化处理后的钛渣与改性剂五氧化二磷按照1:1的重量比进行混合，于700℃下改性6h，得到改性渣。40%的硝酸溶液与改性渣按照重量液固比15:1进行混合，保持反应温度为100℃，反应压强为0.1MPa，酸浸时间为10h。反应后的酸浸渣经过过滤、干燥后，得到人造金红石产品。
实施结果：电炉钛渣经过一系列处理后，其纯度为92.8%。产品中CaO的含量为0.31%，MgO的含量为0.86%，SiO2的含量为1.98%。
实施例4 
25%的氢氧化钾溶液与75%粒度<0.1 mm的电炉钛渣按照重量液固比5：1混合，在温度145℃下反应2h，此时体系的压强为0.5MPa。反应后经过过滤、洗涤等操作后，得到碱浸渣。碱浸渣在电炉内先进行预氧化，预氧化的温度为1200 ℃，预氧化的时间为0.8h，空气流量为740 L/h。预氧化处理后的钛渣与改性剂磷酸钠按照12:1的重量比进行混合，于1200℃下改性2.5h，得到改性渣。60%的醋酸溶液与改性渣按照重量液固比12:1进行混合，保持反应温度为90℃，反应压强为0.1MPa，酸浸时间为15h。反应后的酸浸渣经过过滤、干燥后，得到人造金红石产品。
实施结果：电炉钛渣经过一系列处理后，其纯度为93.1%。产品中CaO的含量为0.1%，MgO的含量为1.03 %，SiO2的含量为1.78%。

Claims (8)

1. 一种制备高品位人造金红石的方法，其特征在于：电炉钛渣与碱性溶液按重量液固比为1：1~15混合进行碱浸脱杂反应，反应0.5~24 h后进行过滤、洗涤，得到碱浸渣；碱浸渣先后经过预氧化和活化改性后，得到改性渣；改性渣与酸性溶液按重量液固比为1：1~15混合进行酸浸脱杂反应，反应1~24 h后得到酸浸渣；酸浸渣干燥后得到纯度大于93%的人造金红石。
2.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于：
所说电炉钛渣的粒度<0.2mm，其中的75%粒度<0.1mm。
3.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于： 
所说的碱性溶液是氢氧化锂、氢氧化钠、氢氧化钾或氨水等水溶液的任意一种或几种的混合；碱性溶液与电炉钛渣的反应温度为30~180℃，反应压强为0.1~2.0MPa。
4.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于：
所说预氧化过程在电炉、回转窑或马弗炉等高温炉中进行；预氧化中的温度控制在500~1300℃，预氧化的时间为0.5~10 h；空气流量为300~1500 L/h。
5.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于：
所说活化改性时，改性剂的种类是磷酸氢铵、多聚磷酸氢铵、磷酸二氢铵、磷酸钠或五氧化二磷的任意一种或几种的混合；预氧化后渣与改性剂按重量比1~15：1混合，活化改性温度为300~1500℃，改性时间为0.5~15h。
6.根据权利要求1所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于：
所说酸性溶液是盐酸、硫酸、硝酸或醋酸等水溶液的任意一种或几种的混合，酸浸温度为30~180℃，反应压强为0.1~2.5MPa。
7.根据权利要求1或3所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于：
所说碱浸脱杂反应中采用的反应容器在沸点之下为普通反应槽，沸点之上为高压反应釜。
8.根据权利要求1或6所述的制备高品位人造金红石的方法，其特征在于：
所说酸浸脱杂反应中采用的反应容器在沸点之下为普通反应槽，沸点之上为高压反应釜。
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