CN103276204A

CN103276204A - 一种湿法处理钒钛磁铁精矿制备钛渣的方法

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Publication number: CN103276204A
Application number: CN2013101836478A
Authority: CN
Inventors: 王丽娜; 赵龙胜; 齐涛; 刘亚辉; 陈德胜; 赵宏欣; 曲景奎; 仲斌年; 胡国平
Original assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Process Engineering of CAS
Priority date: 2013-05-17
Filing date: 2013-05-17
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2033-05-17
Also published as: CN103276204B

Abstract

本发明属于湿法冶金领域，具体地，本发明涉及一种湿法处理钒钛磁铁精矿制备钛渣的方法。本发明的湿法处理钒钛磁铁精矿制备钛渣的方法，包括以下步骤：1）将钒钛磁铁精矿与盐酸溶液混合，得到中间浆料；2）过滤步骤1）得到的中间浆料获得浸出渣，对浸出渣进行二级水洗；3）将步骤2）得到的水洗渣用稀碱溶液进行中和，中和后浆料经过滤得中和渣；4）将步骤3）得到的中和渣与NaOH溶液混合进行碱洗脱硅反应；5）对步骤4）碱洗脱硅反应后得到的产物进行过滤，获得碱洗渣并进行水洗；6）将步骤5）水洗后得到的水洗渣用稀硫酸进行酸洗，酸洗后过滤，干燥滤渣得到钛渣。本发明具有流程短，操作条件温和，设备投资低等优点。

Description

一种湿法处理钒钛磁铁精矿制备钛渣的方法

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体地，本发明涉及一种湿法处理钒钛磁铁精矿制备钛渣的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是一种铁、钒、钛等多种有价元素共生的复合矿，是我国钒、钛产品的主要来源，主要分布在我国的攀西、承德和马鞍山地区。但是以钢铁为导向的传统高炉冶炼技术体系钒、钛资源综合利用率很低，如攀钢的钒、钛综合利用率（按由原矿到产品计）仅为39%和14.5%，大量有价资源成为废弃物，资源浪费严重，且造成严重的环境污染。近年来，随着我国经济的发展，对钒、钛等产品的需求量日益增加，因此提高钒钛磁铁矿资源的综合利用技术水平，对我国经济的可持续性发展具有十分重要的意义。

钛的富集与提取是钒钛磁铁矿高效利用的核心。目前主流流程中，钒钛磁铁矿选矿分离后得到铁精矿和钛精矿，铁精矿采用高炉冶炼提铁和钒，钛精矿采用硫酸法提钛。在钒钛磁铁精矿的高炉冶炼过程中，钛主要以钙钛矿形式进入高炉渣中，目前难以经济有效的利用，造成钒钛磁铁矿中钛的总体利用率不到15%。因此，解决钒钛磁铁精矿中钛的利用难题，是提高钒钛磁铁矿资源的综合利用水平的重要途径。

酸浸是矿物处理中最常用的浸出方法，盐酸具有反应能力强的优点，能浸出某些硫酸无法浸出的含氧酸盐，在处理含钛矿物方面已有相关研究，可用作选择性浸出钛精矿或钛渣中杂质以制备人造金红石。然而，盐酸直接处理钒钛磁铁精矿得到的酸浸液中铁含量远远大于钒含量，现有提钒工艺难以实现较高的钒回收率，因此，尚未有使用该方法的专利或报道。

钛渣一般以钛精矿为原料，经高温电炉冶炼过程而制得。由于电炉冶炼所得钛渣的物相比较稳定，酸解时通常采用质量分数为92%的浓硫酸，酸液难以循环利用，导致废酸排放量大。目前，尚未有使用钒钛磁铁精矿或混合精矿（铁精矿和钛精矿的混合物）使用湿法冶金过程制备钛渣的专利或报道。该方法制得的钛渣活性高，能被70%硫酸酸解，大大降低了硫酸循环利用的难度。

本发明提出利用盐酸的高反应活性浸出钒钛磁铁精矿中的酸溶性杂质，得到的渣相主要含钛和硅，然后使用碱液快速脱硅制备钛渣，作为进一步制备钛白粉的原料，可作为钒钛磁铁矿的一种低成本、短流程、低能耗的处理工艺。

发明内容

本发明的目的在于为钒钛磁铁矿中有价金属钒、钛、铁等的高效综合利用提供了一种低成本、短流程、低能耗的生产工艺。钒钛磁铁矿精矿经盐酸处理除杂后的物料主要为钛和硅的富集物，其它杂质含量很低，经进一步碱洗脱硅后制备钛渣，为后续制备钛白粉提供了有效的原料保证。

本发明制备钛渣的方法是以钒钛磁铁精矿为原料，使其在100～150℃下与10wt%～36wt%的盐酸溶液进行反应制备浸出渣，然后将浸出渣进行二次水洗、加碱中和、碱洗脱硅、水洗、酸洗和干燥后制备钛渣。

本发明的湿法处理钒钛磁铁精矿制备钛渣的方法，包括以下步骤：

1）将钒钛磁铁精矿与盐酸溶液混合，在100～150℃下浸取1～10h，得到中间浆料；

2）过滤步骤1）得到的中间浆料获得浸出渣，对浸出渣进行二级水洗，每级水洗时间5～60min，水洗温度为25℃至80℃；

3）将步骤2）得到的水洗渣用稀碱溶液进行中和，并调节浆液pH值至5～6，中和时间5～60min，中和温度为25℃至80℃，中和后浆料经过滤得中和渣；

4）将步骤3）得到的中和渣与NaOH溶液混合，在温度50～110℃下进行碱洗脱硅反应，反应时间5～60min；

5）对步骤4）碱洗脱硅反应后得到的产物进行过滤，获得碱洗渣并进行水洗；

6）将步骤5）水洗后得到的水洗渣用稀硫酸进行酸洗并调节其pH值至5～6，酸洗后过滤，干燥滤渣得到钛渣。

本发明提出盐酸直接浸取钒钛磁铁精矿分离铁钒与钛、再进行高效脱硅制备钛渣，盐酸酸浸反应效率高，能高效提取铁、钒等酸溶性物质，经酸浸后渣相为钛和硅的富集物，经碱液脱硅后制备钛渣。本发明直接使用钒钛磁铁精矿代替钛精矿使用条件温和的湿法冶金方法制备钛渣，解决了传统高炉工艺钒钛磁铁精矿中的钛进入高炉渣无法利用的难题，原料成本大幅降低，并充分利用了钒钛磁铁精矿中的钛，钛资源利用率接近100%，所得钛渣可进一步用于制备钛白的优质原料。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤1）所述精矿与盐酸溶液的液固质量比为1:1～10:1。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤1）所述盐酸溶液的质量百分比浓度为10%～36%。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤2）中每级水洗过程中洗涤用水与浸出渣的液固比为2:1～10:1。

本发明的制备钛渣的方法，步骤2）过滤得到含有大量酸溶性杂质的浸出液和Ti、Si富集的浸出渣。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤2）所述水洗浆料经过滤后分别得到一洗水、二洗水；其中，一洗水可用于步骤1）的浸出过程，二洗水可用于步骤4）的酸洗过程。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤3）所述稀碱溶液和水洗渣的液固比为2:1～10:1。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤3）所述稀碱溶液浓度为5%～20%。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤3）所述稀碱溶液优选为氢氧化钠溶液。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤4）所述NaOH溶液和中和渣的液固比为2:1～10:1。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤4）所述NaOH溶液质量百分比浓度为9%～25%。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤5）所述洗水和碱洗渣的液固比为2:1～10:1。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤6）所述稀硫酸和水洗渣的液固比为2:1～10:1。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤6）所述稀硫酸的浓度为5%～20%。

根据本发明的制备钛渣的方法，步骤6）所述水洗过滤后洗液为稀碱溶液可用于步骤3）的水洗渣的中和过程。

本发明的优点在于：

（1）本发明提出湿法处理钒钛磁铁精矿制备钛渣的方法，该方法具有流程短，操作条件温和，设备投资低等优点。

（2）本发明充分利用了铁精矿钛，钛资源利用率高，可实现精矿中钛的回收率近100%，所得钛渣可作为钛白粉生产原料。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1

30%盐酸150℃时于密闭容器中浸出钒钛磁铁精矿，盐酸与精矿的液固比为2:1，经4h反应完成后浸出渣进行二次水洗（水洗条件：液固比为4:1，温度为80℃，时间为15min）。过滤后得到的水洗渣用NaOH碱液进行中和，并调节浆液pH值至5～6（中和条件：碱液浓度为10%，碱液与水洗渣的液固比为5:1，温度为40℃，时间为30min）。过滤后，将中和渣在80℃下与15%的NaOH溶液进行脱硅反应30min，其中，NaOH溶液和中和渣的液固比为3:1；经过滤后进行水洗，其中，水和碱洗渣的液固比为2:1；将得到的水洗渣用20%的稀硫酸进行酸洗并调节其pH值至5～6，其中，稀酸和水洗渣的液固比为2:1；最后，将过滤得到的渣干燥得到钛渣。

实施例2

10%盐酸150℃时于密闭容器中浸出钒钛磁铁精矿，盐酸与精矿的液固比为10:1，经10h反应完成后浸出渣进行水洗（水洗条件：液固比为3:1，温度为60℃，时间为30min）。过滤后得到的水洗渣用NaOH碱液进行中和，并调节浆液pH值至5～6（中和条件：碱液浓度为5%，碱液与水洗渣的液固比为10:1，温度为60℃，时间为20min）。过滤后，将中和渣在110℃下与9%的NaOH溶液进行脱硅反应5min，其中，NaOH溶液和中和渣的液固比为6:1；经过滤后进行水洗，其中，水和碱洗渣的液固比为10:1；将得到的水洗渣用5%的稀硫酸进行酸洗并调节其pH值至5～6，其中，稀酸和水洗渣的液固比为10:1；最后，将过滤得到的渣干燥得到钛渣。

实施例3

20%盐酸110℃时常压浸出钒钛磁铁精矿，盐酸与精矿的液固比为5:1，经6h反应完成后浸出渣进行水洗（水洗条件：液固比为6:1，温度为25℃，时间为60min）。过滤后得到的水洗渣用NaOH碱液进行中和，并调节浆液pH值至5～6（中和条件：碱液浓度为20%，碱液与水洗渣的液固比为2:1，温度为80℃，时间为10min）。过滤后，将中和渣在80℃下与13%的NaOH溶液进行脱硅反应60min，其中，NaOH溶液和中和渣的液固比为3:1；经过滤后进行水洗，其中，水和碱洗渣的液固比为4:1；将得到的水洗渣用8%的稀硫酸进行酸洗并调节其pH值至5～6，其中，稀酸和水洗渣的液固比为4:1；最后，将过滤得到的渣干燥得到钛渣。

实施例4

36%浓盐酸100℃时常压浸出钒钛磁铁精矿，盐酸与精矿的液固比为1:1，经6h反应完成后浸出渣进行水洗（水洗条件：液固比为9:1，温度为40℃，时间为45min）。过滤后得到的水洗渣用NaOH碱液进行中和，并调节浆液pH值至5～6（中和条件：碱液浓度为15%，碱液与水洗渣的液固比为3:1，温度为30℃，时间为60min）。过滤后，将中和渣在60℃下与25%的NaOH溶液进行脱硅反应20min，其中，NaOH溶液和中和渣的液固比为2:1；经过滤后进行水洗，其中，水和碱洗渣的液固比为6:1；将得到的水洗渣用12%的稀硫酸进行酸洗并调节其pH值至5～6，其中，稀酸和水洗渣的液固比为6:1；最后，将过滤得到的渣干燥得到钛渣。

实施例5

36%浓盐酸150℃时常压浸出钒钛磁铁精矿，盐酸与精矿的液固比为8:1，经1h反应完成后浸出渣进行水洗（水洗条件：液固比为10:1，温度为80℃，时间为5min）。过滤后得到的水洗渣用NaOH碱液进行中和，并调节浆液pH值至5～6（中和条件：碱液浓度为9%，碱液与水洗渣的液固比为5:1，温度为80℃，时间为5min）。过滤后，将中和渣在50℃下与9%的NaOH溶液进行脱硅反应40min，其中，NaOH溶液和中和渣的液固比为10:1；经过滤后进行水洗，其中，水和碱洗渣的液固比为5:1；将得到的水洗渣用10%的稀硫酸进行酸洗并调节其pH值至5～6，其中，稀酸和水洗渣的液固比为5:1；最后，将过滤得到的渣干燥得到钛渣。

实施例6

10%盐酸100℃时常压浸出钒钛磁铁精矿，盐酸与精矿的液固比为1:1，经10h反应完成后浸出渣进行水洗（水洗条件：液固比为2:1，温度为60℃，时间为40min）。过滤后得到的水洗渣用NaOH碱液进行中和，并调节浆液pH值至5～6（中和条件：碱液浓度为20%，碱液与水洗渣的液固比为2:1，温度为25℃，时间为60min）。过滤后，将中和渣在90℃下与20%的NaOH溶液进行脱硅反应20min，其中，NaOH溶液和中和渣的液固比为2:1；经过滤后进行水洗，其中，水和碱洗渣的液固比为3:1；将得到的水洗渣用6%的稀硫酸进行酸洗并调节其pH值至5～6，其中，稀酸和水洗渣的液固比为3:1；最后，将过滤得到的渣干燥得到钛渣。

当然，本发明还可以有多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明的公开做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种湿法处理钒钛磁铁精矿制备钛渣的方法，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤1）所述精矿与盐酸溶液的液固质量比为1:1～10:1。

3.根据权利要求1或2所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤1）所述盐酸溶液的质量百分比浓度为10%～36%。

4.根据权利要求1所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤2）中每级水洗过程中洗涤用水与浸出渣的液固比为2:1～10:1。

5.根据权利要求1或4所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤2）所述水洗浆料经过滤后分别得到一洗水、二洗水；其中，一洗水用于步骤1）的浸出过程，二洗水用于步骤4）的酸洗过程。

6.根据权利要求1所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤3）所述稀碱溶液和水洗渣的液固比为2:1～10:1。

7.根据权利要求1或6所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤3）所述稀碱溶液浓度为5%～20%。

8.根据权利要求1或6所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤3）所述稀碱溶液为氢氧化钠溶液。

9.根据权利要求1所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤4）所述NaOH溶液和中和渣的液固比为2:1～10:1。

10.根据权利要求1或9所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤4）所述NaOH溶液质量百分比浓度为9%～25%。

11.根据权利要求1所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤5）所述洗水和碱洗渣的液固比为2:1～10:1。

12.根据权利要求1所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤6）所述稀硫酸和水洗渣的液固比为2:1～10:1。

13.根据权利要求1或12所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤6）所述稀硫酸的浓度为5%～20%。

14.根据权利要求1或12所述的制备钛渣的方法，其特征在于，步骤6）所述水洗过滤后洗液用于步骤3）的水洗渣的中和过程。