CN104828864B - 一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺 - Google Patents

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李小英
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谢天鉴
施辉献
田林
徐庆鑫
许娜
魏可
柯浪
徐俊毅
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Abstract

本发明涉及一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺,属于冶金技术领域。本发明以品位为45~52%的钛铁矿为原料,配入炭质还原剂还原焙烧、加压浸出、过滤、煅烧、盐酸再生等方法,从而有效的实现钛铁矿脱杂、盐酸循环利用以及人造金红石的制备。本发明的主要技术要点是对钛铁矿配入炭质还原剂后混合均匀,进行还原焙烧,提高硅、铁、钙、镁等杂质的浸出率;对浸出母液蒸馏再生形成盐酸,并返回浸出过程中使用;加压浸出过滤后滤渣通过煅烧,即可得到人造金红石。本发明具有浸出速度快,除杂能力强,产品品位高,盐酸可实现循环利用的优点,并且工艺技术、设备、经济和环保方面都比较适宜工业化生产。

Description

一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺
技术领域
[0001] 本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工 -H- 〇
背景技术
[0002] 金红石具有耐高温、耐腐蚀、高强度、比重小等优异性能,被广泛用于航空、航天、 机械、化工、海水淡化等行业。目前,我国金红石年生产量仅数万吨,而需求量已达百万吨以 上,供应量严重短缺,因此绝大部分金红石原料依赖于国外进口,价格十分昂贵,从而导致 国内相关企业在国际竞争中处于不利地位。随着天然金红石产量日渐枯竭,可利用的高品 位天然金红石的供应量急剧下降,而且这种趋势将持续较长的时间,人造金红石是在成分 上和结构性能上与天然金红石相同的富钛料,是天然金红石的优质替代品,可以作为主要 原料用于氯化法钛白,四氯化钛以及金属钛的生产过程中,以缓解当前原材料短缺的危机。 我国云南省尤其是昆明周边地区的钛精矿属于原生钛铁矿,其主要以偏钛酸铁(FeO · TiO2)晶格为基础,含有镁、锰、铝、钒等氧化物杂质固溶体。这种矿通过选矿手段进一步提 高TiO2品位受到一定的限制,过分追求TiO2高品位的生产成本也过高。目前世界上生产人造 金红石比较成熟的工艺有还原锈蚀法、硫酸法和盐酸法。
[0003] 其中,还原锈蚀法是一种选择性除铁的方法,首先将钛铁矿中铁的氧化物经固相 还原为金属铁,然后用电解质水溶液将还原钛铁矿中的铁锈蚀并分离出去,使TiO2富集成 人造金红石,该方法具有人造金红石产品粒度均匀、颜色稳定、“三废”易治理的特点,但仅 适宜处理高品位的钛铁砂矿;硫酸法主要对高品位氧化砂矿进行还原焙烧,经过浓度为22 〜23%钛白废酸加压浸出溶解矿中的铁等杂质,然后采用过滤洗涤和煅烧工序后,从而使 得TiO2富集,该方法不但可除去矿中的铁,还可部分除去钙、镁、铝和锰等可溶杂质,还可以 利用硫酸法钛白生产厂的废硫酸,降低成本,但该方法只适宜于处理高质量的钛铁精矿,如 果钛铁精矿品位较低,则会使工艺过程变得复杂,并会降低产品的质量,同时三废量大,副 流程复杂。盐酸法通过盐酸加压浸出,浸出速度快,除杂能力强,能除铁,还可除钙、镁铝和 锰等杂质,可获得高品位的人造金红石,但钛铁矿精矿加压盐酸浸出法制备人造金红石在 我国仍无大规模成功应用于工业的先例,主要原因之一是浸出过程中物料大量粉化的问 题。
[0004] 因此,本领域目前迫切需要一种生产连续性好、能耗低、污染小且能以高钙镁的原 生钛铁矿为原料生产出高品位、低粉化率人造金红石的工艺。
发明内容
[0005] 本发明的目的是针对上述不足,提供一种生产连续性好、能耗低、污染小且能以高 钙镁的原生钛铁矿为原料生产出高品位、低粉化率人造金红石的工艺。
[0006] 本发明采用的技术方案如下:
[0007] —种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺,其特征在于,包括如下步骤:
[0008] 步骤(I),钛铁矿配入炭质还原剂进行混料,炭质还原剂加入的质量为钛铁矿质量 的2%〜12%;配入之后需使炭质还原剂与钛铁矿充分混合均匀,使还原焙烧时炭质还原剂 能与钛铁矿充分反应;
[0009] 步骤(2),对经步骤(1)配入还原剂的钛铁矿进行还原焙烧,焙烧温度为600-900 °C,焙烧时间为30〜120min;
[0010] 步骤(3),还原焙烧后的钛精矿在搅拌条件下进行盐酸加压浸出,其中,加压浸出 所采用的盐酸质量浓度为15〜25 %,盐酸与还原焙烧后的钛精矿的液固比为6:1〜10:1,加 压浸出的温度为120〜160 °C,加压浸出的时间为6〜12h;
[0011] 步骤⑷,将经步骤⑶加压浸出得到的物料进行过滤,取滤渣,用质量浓度1〜2% 的稀盐酸洗涤滤渣至滤液无色,以防止滤渣夹带杂质;
[0012] 步骤⑶,收集经步骤⑷洗涤后的滤渣,烘干后在800〜1000°C下煅烧1〜4h,获得 人造金红石;
[0013] 步骤(6),对步骤⑷过滤得到的滤液以及洗涤后的洗涤液进行蒸馏再生,获得的 盐酸返回步骤⑶的加压浸出工艺中使用。
[00M] 进一步,优选的是,步骤(1)采用的炭质还原剂为石油焦、活性炭、乙炔黑和煤粉中 的一种或几种的组合。当为组合物时,各组分间的比例不做要求;所述的钛铁矿为品位为45 〜52 %的钛铁矿。
[0015] 进一步,优选的是,步骤⑵所述的焙烧采用气氛炉密闭焙烧。
[0016] 进一步,优选的是,步骤⑶所述的搅拌的转速为300〜500r/min。
[0017] 进一步,优选的是,步骤⑶所述的烘干温度为70〜90°C,时间为9〜12h。
[0018] 进一步,优选的是,步骤⑶所述的煅烧在马弗炉中进行。
[0019] 进一步,优选的是,步骤(6)蒸馏时需要加入碎瓷片,防止爆沸,蒸馏速度不宜过 快,防止盐酸过度挥发,再生后得到的盐酸质量浓度为10〜20 %。
[0020] 进一步,优选的是,所述的钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺,,包括如下步 骤:
[0021] 步骤(1),钛铁矿配入石油焦进行混料,石油焦加入的质量为钛铁矿质量的2%〜 12% ;所述的钛铁矿的化学成分的质量百分含量为Ti 0245.92 %、FeO 31 . 27%、 Fe2〇3l7.15%、CaO 0.15%、Mg0 1.21%、51〇22.80%、八12〇31.01%、]«11〇.25%,余量为杂质;
[0022] 步骤(2),对经步骤⑴配入石油焦的钛铁矿在气氛炉密闭条件下进行还原焙烧, 焙烧温度为600-900°(:,焙烧时间为30〜1201^11;
[0023] 步骤(3),还原焙烧后的钛精矿在搅拌条件下进行盐酸加压浸出,其中,加压浸出 所采用的盐酸质量浓度为15〜25 %,盐酸与还原焙烧后的钛精矿的液固比为6:1〜10:1,加 压浸出的温度为120〜160 °C,加压浸出的时间为6〜12h;
[0024] 步骤⑷,将经步骤⑶加压浸出得到的物料进行过滤,取滤渣,用质量浓度1〜2% 的稀盐酸洗涤滤渣至滤液无色;
[0025] 步骤⑶,收集经步骤⑷洗涤后的滤渣,然后在70〜90°C下烘干9〜12h,再在800 〜1000 °C下马弗炉中煅烧1〜4h,获得人造金红石;
[0026] 步骤(6),对步骤⑷过滤得到的滤液以及洗涤后的洗涤液进行蒸馏再生,获得的 盐酸返回步骤⑶的加压浸出工艺中使用。
[0027] 本发明与现有技术相比,其有益效果为:
[0028] 1、本发明工艺对高钙镁的钛铁矿适应性强,对原料中T i02品位的要求不高;
[0029] 2、本发明采用加压盐酸浸出工艺,浸出速度快,除杂能力强,可使(CaO+MgO)含量 小于0.5%,获得TiO2大于90 %的人造金红石;
[0030] 3、本发明全部废酸和洗水都能进行再生和循环使用,减少“三废”的产生,对环境 较为友好。
[0031] 4、本发明大大降低了浸出过程粉料的产生,使煅烧后所得人造金红石-150目物料 小于10%。
[0032] 5、本发明以品位为45〜52 %的钛铁矿为原料,对钛铁矿配入炭质还原剂后混合均 匀,进行还原焙烧,提高硅、铁、钙、镁等杂质的浸出率;本发明具有产品品位高,盐酸可实现 循环利用的优点,并且工艺技术、设备、经济和环保方面都比较适宜工业化生产。
附图说明
[0033] 图1是本发明钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺流程图。
具体实施方式
[0034] 下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0035] 本领域技术人员将会理解,下列实施例仅用于说明本发明,而不应视为限定本发 明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者,按照本领域内的文献所描述的技术或条件 或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过购买获得的 常规广品。
[0036] 本发明中除非另有说明,否则百分号所代表的为质量百分数。
[0037]实施例所用的钛铁矿化学成分如表1所不:
[0038] 表1钛铁矿化学成分
[0039]
Figure CN104828864BD00051
[0040] 实施例1
[0041] 如图1所示,取钛铁矿200g,按照10%的质量百分比加入20g煅后石油焦作为还原 剂,混合均匀后加入石墨坩埚,石墨坩埚在密闭气氛炉中900 °C下焙烧60min;取还原焙烧后 的钛铁矿150g加压浸出,盐酸浓度20%,浸出温度140°C,液固比8:1,搅拌速度400r/min,浸 出时间6h,浸出完成后过滤,对滤液取样分析。滤液中HCl 138.7g/L、FeT 37.14g/L、Fe2+ 30.7g/L。过滤后滤渣用质量浓度1.8%的稀盐酸洗涤滤渣至滤液无色后,先在78°C下烘干 I Ih,再在1000°C下煅烧2h,所得金红石中TiO2含量为91.37 %。
[0042] 实施例2
[0043] 如图1所示,取钛铁矿200g,按照10%的质量百分比加入20g煅后石油焦作为还原 剂,混合均匀后加入石墨坩埚,石墨坩埚在密闭气氛炉中900°C下焙烧120min;取还原焙烧 后的钛铁矿150g加压浸出,盐酸浓度20%,浸出温度140°C,液固比9:1,浸出时间8h,搅拌速 度400r/min,浸出完成后过滤,对滤液取样分析。滤液中HCl 144.08g/L、FeT 35.29g/L、Fe2+ 28.72g/L。过滤后滤渣用质量浓度1.3%的稀盐酸洗涤滤渣至滤液无色后,先在82°C下烘干 l〇h,再在l〇〇〇°C下煅烧2h,所得金红石中TiO2含量为93.24%。
[0044] 实施例3
[0045] 如图1所示,取钛铁矿200g,按照10%的质量百分比加入20g煅后石油焦作为还原 剂,混合均匀后加入石墨坩埚,石墨坩埚在密闭气氛炉中900°C下焙烧120min;取还原焙烧 后的钛铁矿150g加压浸出,盐酸浓度24%,浸出温度140°C,液固比9:1,浸出时间8h,搅拌速 度400r/min,浸出完成后过滤,对滤液取样分析。滤液中HCl 165.71g/L、FeT 36.72g/L、Fe2+ 18.22g/L。过滤后滤渣先在85°C下烘干IOh,再在1000°C下煅烧2h,所得金红石中TiO2含量 为 91.47%。
[0046] 实施例4
[0047] 如图1所示,取钛铁矿200g,按照2 %的质量百分比加入4g活性炭作为还原剂,混合 均匀后加入石墨坩埚,石墨坩埚在密闭气氛炉中600 °C下焙烧120min;取还原焙烧后的钛铁 矿150g加压浸出,盐酸浓度15 %,浸出温度160 °C,液固比6 :1,浸出时间6h,搅拌速度300r/ min,浸出完成后过滤,对滤液取样分析。滤液中HCl 115.71g/L、FeT 35.72g/L、Fe2+28.22g/ L。过滤后滤渣用质量浓度2%的稀盐酸洗涤滤渣至滤液无色后,先在80°C下烘干10h,再在 800 °C下煅烧4h,所得金红石中TiO2含量为90.47 %。
[0048] 实施例5
[0049] 如图1所示,取钛铁矿200g,按照12%的质量百分比加入24g乙炔黑和煤粉(乙炔黑 和煤粉的质量比为2:1)作为还原剂,混合均匀后加入石墨坩埚,石墨坩埚在密闭气氛炉中 700°C下焙烧IOOmin;取还原焙烧后的钛铁矿150g加压浸出,盐酸浓度25%,浸出温度120 °C,液固比7:1,浸出时间12h,搅拌速度500r/min,浸出完成后过滤,对滤液取样分析。滤液 中HCl 165.71g/L、FeT 38.72g/L、Fe2+27.68g/L。过滤后滤渣用质量浓度1 %的稀盐酸洗涤 滤渣至滤液无色后,先在90°C下烘干12h,再在900°C下煅烧lh,所得金红石中TiO2含量为 93.54%〇
[0050] 实施例6
[0051] 如图1所示,取钛铁矿200g,按照8%的质量百分比加入16g煅后石油焦、活性炭、乙 炔黑和煤粉作为还原剂(石油焦、活性炭、乙炔黑和煤粉的质量比为1:1:1:1),混合均匀后 加入石墨坩埚,石墨坩埚在密闭气氛炉中800°C下焙烧90min;取还原焙烧后的钛铁矿150g 加压浸出,盐酸浓度18 %,浸出温度150°C,液固比10:1,浸出时间IOh,搅拌速度450r/min, 浸出完成后过滤,对滤液取样分析。滤液中HCl 143.71g/L、FeT 32.72g/L、Fe2+24.22g/L。过 滤后滤渣用质量浓度1.5 %的稀盐酸洗涤滤渣至滤液无色后,先在70 °C下烘干9h,再在880 °C下煅烧3h,所得金红石中TiO2含量为91.43 %。
[0052] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术 人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本 发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变 化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其 等效物界定。

Claims (1)

  1. I. 一种钛铁矿盐酸浸出制备人造金红石的工艺,其特征在于,包括如下步骤: 步骤(1),钛铁矿配入石油焦进行混料,石油焦加入的质量为钛铁矿质量的2%〜12%;所 述的钛铁矿的化学成分为TiO2 45.92%、FeO 31.27%、Fe2〇3 17.15%、CaO 0.15%、Mg0 1.21%、 SiO2 2·80%、Α12〇3 1·01%、Μη0·25%,余量为杂质; 步骤(2),对经步骤(1)配入石油焦的钛铁矿在气氛炉密闭条件下进行还原焙烧,焙烧 温度为600-900°(:,焙烧时间为30〜1201^11; 步骤(3),还原焙烧后的钛精矿在搅拌条件下进行盐酸加压浸出,其中,搅拌的转速为 300〜500r/min,加压浸出所采用的盐酸质量浓度为15〜25%,盐酸与还原焙烧后的钛精矿 的液固比为6:1〜10:1,加压浸出的温度为120〜160 °C,加压浸出的时间为6〜12h; 步骤(4),将经步骤(3)加压浸出得到的物料进行过滤,取滤渣,用质量浓度1〜2%的稀盐 酸洗涤滤渣至滤液无色; 步骤(5),收集经步骤(4)洗涤后的滤渣,然后在70〜90°C下烘干9〜12h,再在800〜 1000 °C下马弗炉中煅烧1〜4h,获得人造金红石; 步骤(6),对步骤(4)过滤得到的滤液以及洗涤后的洗涤液进行蒸馏再生,蒸馏时加入 碎瓷片,再生后得到的盐酸质量浓度为10〜20%,获得的盐酸返回步骤(3)的加压浸出工艺中 使用。
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