CN107963656A - 利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛的方法，包括以下步骤：(1)将包含硫酸和盐酸的混合酸与钛渣混合酸解，过滤后得到粗钛液和残渣；(2)调整步骤(1)得到的粗钛液中钛、酸和杂质的浓度以利于水解，得到精钛液；(3)将步骤(2)得到的精钛液水解，过滤、除杂后得到精偏钛酸；(4)对步骤(3)得到的精偏钛酸进行盐处理后，将偏钛酸煅烧制备颜料级锐钛型或金红石型二氧化钛。该方法具有资源利用率高、工业易实施和环境友好等优点。

Description

利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛的方法

技术领域

本发明属于湿法冶金领域，具体涉及一种利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛的方法。

背景技术

钒钛磁铁矿是我国特色重大资源，主要分部在攀枝花、西昌、承德、辽西等地。以传统的高炉冶炼技术处理钒钛磁铁矿只是很好的利用了铁，较好的提取了钒，基本上没有处理钛。以攀枝花钢铁公司为例，在该公司每年产出约350万吨的高炉渣，其中TiO₂总量约为70万吨(TiO₂含量20～25％)，大部分堆存，少量用于矿渣水泥，造成钛资源的重大浪费。

中国科学院过程工程研究所开发了氧化钠化提钒-还原提铁的新工艺，在实现铁、钒高值化的同时，所得到的钛渣品位可以达到45wt％，与钛铁矿的品位接近，具有很高的经济价值。但因为原矿中存在约3wt％的Ca(以CaO计)，经过除铁富集后的钛渣中CaO含量达到7wt％，并与Ti结合形成稳定的钙钛矿(CaTiO₃)结构，无法使用现有的硫酸法和氯化法工艺制备钛白。比较新工艺产生的钛渣与高钛型高炉渣(TiO₂含量20～25wt％)，这二者均存在钙钛矿结构，所以开发新的以含钙钛矿结构的钛渣生产钛白的工艺就显得尤为重要。

另外，传统硫酸法分解钙钛矿和钛铁矿等含钛矿相制备钛白的工艺由于废物、污染物生成量巨大被列入产业结构调整指导目录的限制类。传统硫酸法要使用92％以上浓硫酸(生产1吨钛白需要酸4.2吨)进行钛铁精矿的酸解，后续产生大量的废酸(生产1吨钛白产生20％的废酸4～8吨)很难得到回用，中和后产生大量的红石膏(生产1吨钛白产生红石膏4～11吨)，环境污染严重；硫酸法酸解和浸出是分步进行的，整体耗时长达9小时，经酸溶浸出后一步不能得到高浓钛液，需蒸发制备适用于水解的高浓钛液，能耗高。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛的方法，以期至少部分地解决上述提及的技术问题中的至少之一。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛的方法，主要包括以下步骤：

(1)将包含硫酸和盐酸的混合酸与钛渣混合酸解，过滤后得到粗钛液和残渣；

(2)调整步骤(1)得到的粗钛液中钛、酸和杂质的浓度以利于水解，得到精钛液；

(3)将步骤(2)得到的精钛液水解，经过滤、除杂后得到精偏钛酸；

(4)对步骤(3)得到的精偏钛酸进行盐处理后，将精偏钛酸煅烧制备颜料级锐钛型或金红石型二氧化钛。

优选地，所述钛渣包含化学式为MO·nTiO₂的矿物中的一种或多种，其中，M为Mg、Ca或Fe，n为比例系数。

优选地，步骤(1)中，所述混合酸的硫酸根与氯离子的摩尔比例为0.5～2，氢离子浓度为6～16mol/L，所述混合酸中的H+的摩尔数和钛渣的质量(以g为单位)比为0.02～0.05mol/g。

优选地，步骤(1)中，酸解温度为30～150℃下，酸解时间为1～24h。

优选地，步骤(2)中，所述精钛液中，钛浓度为1.0～2.5mol/L，H⁺浓度为3.0～9.0mol/L，若所述杂质包含Al³⁺、Fe²⁺、或Na⁺，Al³⁺浓度低于2.0mol/L，Fe²⁺浓度低于2.0mol/L，Na⁺浓度低于2.0mol/L，且包含Al³⁺、Fe²⁺和Na⁺在内的总杂质离子浓度低于3mol/L。

优选地，步骤(3)中，所述精钛液水解温度为100～200℃，反应时间为1～12h。

优选地，步骤(3)中，将过滤后得到的水解母液除杂、补加酸后，回收至步骤(1)中可作为混合酸使用；

步骤(3)中还包括对过滤后的偏钛酸进行洗涤和漂洗以去除杂质的步骤。

优选地，步骤(4)中的盐处理包括以下步骤：

(41)将步骤(3)得到的精偏钛酸用水配置成TiO₂浆料，TiO₂浆料的浓度为2～4mol/L；

(42)向所述TiO₂浆料中加入钾盐，并可选地加入锌盐和/或磷酸，经充分混合后过滤，钾盐、磷酸盐和锌盐的加入质量比为：K₂O/TiO₂＝0.1％～0.8％，P₂O₅/TiO₂＝0％～0.3％，ZnO/TiO₂＝0％～0.3％。

优选地，步骤(4)中制备颜料级锐钛型二氧化钛的煅烧过程包括以下两个阶段：(a)80℃～450℃反应0.5～3h，(b)320℃～900℃反应0.5～8h。

优选地，步骤(4)中制备颜料级金红石型二氧化钛的煅烧过程包括以下三个阶段：(a)80℃～450℃反应0.5～3h，(b)320℃～800℃反应0.5～8h，(c)800～1100℃反应0.5～6h。

基于上述技术方案，本发明的有益效果在于：

本发明提出使用硫酸-盐酸组成的混合酸处理钛渣(包括冶炼后得到的或天然的钙钛矿、钛铁精矿)制备颜料级二氧化钛的方法，相较于硫酸法钛白生产工艺，混合酸法在多个关键环节具有显著优势，主要体现在：

(1)对于使用混合酸分解含有钙钛矿的钛渣制备钛液的情况下，钙钛矿的存在降低了硫酸对钛渣的分解率，只能选择使用分解率更高的混合酸法；

(2)由于钛渣的酸解使用的是低浓度的混合酸，可以实现酸循环，从而不产生废酸，进而没有硫酸法钛白工艺中废酸中和所带来的钛石膏的应用问题；

(3)酸循环可以充分回收水解母液中的钛从而提高了钛的整体收率，降低了钛的损失；

(4)在钛液水解制备偏钛酸环节上，混合酸法工艺使用的是低浓钛液，避免了蒸发环节，节约了能源。

(5)在偏钛酸煅烧制备钛白的环节上，因为钛在含氯体系下水解，即使水解后的偏钛酸为锐钛型结构也可以在较低的温度下转化为金红石型结构，在不加入煅烧晶种的情况下可以达到相同的晶型转化的结果。

综上，混合酸法钛白是一种清洁、节能、高效的新工艺。

附图说明

图1为本发明实施例1的由钠化钛渣制备精偏钛酸的工艺流程图；

图2为本发明实施例1所使用原料的XRD图；

图3为本发明实施例1所制备的钛白的粒度图；

图4为本发明实施例1所制备的钛白的电镜图；

图5为本发明实施例1所制备的钛白的XRD图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本课题组大量的实验结果表明，硫酸-盐酸混合体系对钙钛矿结构具有极佳的分解能力，尤其对富含钙钛矿的钠化熔分钛渣(如图2所示)，其分解率＞95％(收率＞92％)，远高于浓硫酸80～85％的分解率，而产生的CaSO₄又不会进入钛液影响最终产品的质量。所以我们选用混合酸分解这类含有钙钛矿结构的钛渣，本发明制备钛白粗品的主要步骤包括：混合酸分解含有钙钛矿结构的钛渣制备钛液，钛液水解制备偏钛酸，偏钛酸盐处理煅烧制备钛白粗品。目前混合酸体系制备钛白的工艺尚未见文献报道。

混合酸法除了可以处理硫酸法难处理的钙钛矿，也可以用于处理钛铁矿。钛铁矿是硫酸法钛白的主要原料，传统硫酸法钛白工艺由于废物、污染物生成量巨大被列入产业结构调整指导目录的限制类。本方法生产的钛白虽然也使用酸，但本质上与传统硫酸法根本不同。在使用经过简单还原处理的钛铁矿为原料，本方法使用的硫酸浓度、用量大幅降低。本方法使用有效质量含量为30～70％的低浓度混合酸进行酸溶，其中50％的酸可以直接回用，剩余40％的酸与铁离子结合得到氯化亚铁晶体为主要成分的中间体，此中间体经过煅烧后酸可以完全回收使用并得到铁红副产品，整体工艺仅10％的酸进入酸解黑泥和偏钛酸中，没有废酸和钛石膏的产生，从而克服了硫酸法存在的污染问题。而且本项目酸解和浸出一步进行，耗时短于9小时，酸溶后得到低浓钛液可稍微调整浓度、酸度或直接用于水解避免了蒸发环节，节约了能源。

本方法三废量大大减小，生产1吨钛白：产生中性含盐废水10吨，中性无毒硅渣若干(与原矿有关)、废酸近零排放。综上所述，本方法的钛白生产工艺与硫酸法钛白本质上完全不同，克服了硫酸法钛白中酸无法循环的弊端，是具有较高工业化价值的钛白清洁生产新工艺。

具体地，本发明提供的利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛粗品的方法，主要包括：

步骤1：将包含硫酸和盐酸的混合酸与钛渣混合酸解，过滤后得到粗钛液和残渣，优选酸解温度为30～150℃下，酸解时间为1～24h，对钛渣具有很好的分解率，尤其可用于处理硫酸难分解的钙钛矿。

其中，所述钛渣包含化学式为MO·nTiO₂的矿物中的一种或多种，其中，M为Mg、Ca或Fe，n为比例系数，包含了钙钛矿(CaO·TiO₂)、钛铁矿(FeO·TiO₂)、亚铁板钛矿(FeO·2TiO₂)、镁黑钛石(MgO·2TiO₂)在内的矿物；所述混合酸的硫酸根与氯离子的摩尔比例为0.5～2，氢离子浓度为6～16mol/L，所述混合酸中的H⁺的摩尔数和钛渣的质量(以g为单位)比为0.02～0.05mol/g。

步骤2：调整步骤1得到的粗钛液中钛、酸和杂质的浓度以利于水解，得到精钛液，为了将钛的浓度调整在一定范围内，可采用浓缩蒸发的方式，为了将酸的浓度调整在一定范围内，可采用加碱例如碳酸钙等进行微调的方式，为了将杂质的浓度调整在一定范围内，可采用结晶等方式。

优选地，调整得到的精钛液中钛浓度为1.0～2.5mol/L，H⁺浓度为3.0～9.0mol/L，若所述杂质包含Al³⁺、Fe²⁺、或Na⁺，Al³⁺浓度低于2.0mol/L，Fe²⁺浓度低于2.0mol/L，Na⁺浓度低于2.0mol/L，且包含Al³⁺、Fe²⁺和Na⁺在内的杂质离子总浓度低于3mol/L，将杂质浓度控制在一定范围内有利于水解的进行。

步骤3：将所述步骤2得到的精钛液水解，水解温度优选为100～200℃，反应时间优选为1～12h，过滤、除杂后得到精偏钛酸。

过滤得到的水解母液含有硫酸铁等杂质，经蒸发结晶、或加入浓硫酸后结晶除杂后，可以回收至步骤1中作为混合酸使用，使用时，可补加入一定硫酸或盐酸，优选使混合酸内硫酸根与氯离子的摩尔比例为0.5～2，氢离子浓度为6～16mol/L。

对过滤得到的偏钛酸进行洗涤和漂洗以去除杂质，并进一步对洗涤液和漂洗液回收利用。

步骤4：对所述步骤3得到的精偏钛酸进行盐处理后，将精偏钛酸煅烧制备颜料级锐钛型或金红石型二氧化钛粗品。

其中，盐处理包括以下步骤：

步骤41：将所述步骤3得到的精偏钛酸用水配置成TiO₂浆料，TiO₂浆料的浓度为2～4mol/L；

步骤42：向所述TiO₂浆料中加入钾盐，并可选地加入锌盐和/或磷酸，经充分混合后过滤，钾盐、磷酸盐和锌盐的加入质量比为：K₂O/TiO₂＝0.1％～0.8％，P₂O₅/TiO₂＝0％～0.3％，ZnO/TiO₂＝0％～0.3％。

优选地，所述步骤4中制备颜料级锐钛型二氧化钛粗品的煅烧过程包括以下两个阶段：(a)80℃～450℃反应0.5～3h，(b)320℃～900℃反应0.5～8h。

优选地，所述步骤4中制备颜料级金红石型二氧化钛粗品的煅烧过程包括以下三个阶段：(a)80℃～450℃反应0.5～3h，(b)320℃～800℃反应0.5～8h，(c)800～1100℃反应0.5～6h。

当然，还可进一步对步骤4所得颜料级锐钛型或金红石型二氧化钛粗品进行包膜、改性等后处理，以获得颜料性能更好或可以应用于特定领域的二氧化钛产品。

以下通过具体实施例来对本发明的技术方案作进一步说明。

实施例1

原料主要成分：TiO₂的含量为：36.98％，全铁TFe的含量为：15.12％，SiO₂的含量为：13.89％，CaO的含量为：8.81％，Al₂O₃的含量为：5.43％。其矿相结构采用GSAS-expgui精修分析XRD见图2，精修结果表明其CaTiO₃含量高达40％(其中钛占总钛的45％)，如采用硫酸法处理酸解率＜80％，而采用混合酸法酸解率＞95％，全流程钛的收率＞92％。请参照图1所示制备精偏钛酸的工艺流程图，为本实施例的关键技术部分，本实施例的整体制备工艺，包含制备精偏钛酸和对精偏钛酸进行盐处理、煅烧，具体包括：

(1)将98％硫酸、36％盐酸、水按照质量比配制为1∶0.75∶1的混合酸溶液，其中，硫酸根与氯离子的摩尔比为1.33，氢离子浓度为12.9mol/L；

(2)将原料与步骤(1)中的混合酸按照质量比为1∶3的比例混合，混合酸H⁺的摩尔数和钛渣的质量比为0.03mol/g，于100℃下反应4小时，将反应后得到的浆料过滤，得到粗钛液和硅渣，其中硅渣经二次洗涤和中和后得到中性硅渣；

(3)将步骤(2)获得的粗钛液使用CaCO₃微调至酸的摩尔数与钛的摩尔数比例等于4∶1，静置2小时后过滤得到水解前的精钛液，精钛液中钛浓度为1.6mol/L，H⁺浓度为6.5mol/L，Na⁺，Al³⁺，Fe²⁺等离子总浓度约为2.0mol/L；

(4)将水解前的钛液放入加压反应釜中在160℃下反应4小时，自然降温至60℃过滤得到水解偏钛酸和水解母液，将水解偏钛酸洗涤后过滤得到粗偏钛酸，粗偏钛酸经过漂洗后得到精偏钛酸；水解母液经除杂、补酸后回收至步骤(2)中作为混合酸使用；

(5)将步骤(4)获得的精偏钛酸加水混合得到TiO₂浓度为250g/L的浆料，按照K₂O/TiO₂＝0.50％，P₂O₅/TiO₂＝0.15％，ZnO/TiO₂＝0.10％的质量比分别加入对应的K₂CO₃，H₃PO₄，ZnCl₂的溶液，得到盐处理后的偏钛酸；

(6)将步骤(5)中的盐处理后的偏钛酸在马弗炉中经过60min由室温升温至450℃，450℃保温30min，随后经90min由450℃升温至780℃，780℃保温30min，经120min由780升温至900℃，900℃保温30min，自然降温至室温，研磨得到颜料级金红石型二氧化钛粗品；

(7)将步骤(6)中的钛白粗品测定其颜料性能，结果如下：甘茨白度为94.6，中值粒径为0.54μm(见图3)，电镜结果显示其粒径小于1μm(见图4)，产品为金红石型TiO₂(见图5)，使用蓝浆法测量其消色力达到金红石型产品R237(山东东佳)的92％，但是考虑本实施例产品未进行包覆等后处理等步骤，故可认为其具有良好消色性能。

在上述步骤的基础上，如图1所示循环使用洗涤液等，也大大地减少三废的排放。

实施例2

原料主要成分：TiO₂的含量为：44.77％，全铁TFe的含量为：2.10％，SiO₂的含量为：11.91％，Al₂O₃的含量为：9.43％，CaO的含量为：7.00％。其矿相结构采用GSAS-expgui精修分析XRD结果，其CaTiO₃含量高达27％，如采用硫酸法处理酸解率＜85％，而采用混合酸法酸解率＞97％，全流程钛的收率＞95％。

(1)将98％硫酸、36％盐酸、水按照质量比配制为1∶0.65∶3的混合酸溶液，其中，硫酸根与氯离子的摩尔比为1.5，氢离子浓度为6.5mol/L；

(2)将原料与步骤(1)中的混合酸按照质量比为1∶5的比例混合，混合酸H⁺的摩尔数和钛渣的质量比为0.0285mol/g，于65℃下反应6小时，将反应后得到的浆料过滤，得到粗钛液和硅渣；

(3)将步骤(2)获得的粗钛液蒸发浓缩得到TiO₂浓度为160g/L的浓缩钛液，H⁺浓度为7.5mol/L，Na⁺，Al³⁺，Fe²⁺等离子总浓度约为1.2mol/L；

(4)将浓缩钛液放入加压反应釜中在110℃下反应4小时，自然降温至60℃过滤得到水解偏钛酸和水解母液，将水解偏钛酸洗涤后过滤得到粗偏钛酸，粗偏钛酸经过漂洗后得到精偏钛酸；水解母液经除杂、补酸后回收至步骤(2)中作为混合酸使用；

(5)将步骤(4)获得的精偏钛酸加水混合得到TiO₂浓度为250g/L的浆料，按照K₂O/TiO₂＝0.4％，ZnO/TiO₂＝0.12％的质量比分别加入K₂SO₄，ZnSO₄的溶液，得到盐处理后的偏钛酸；

(6)将步骤(5)中的盐处理后的偏钛酸在马弗炉中经过60min由室温升温至350℃，350℃保温30min，随后经120min由350℃升温至750℃，750℃保温30min，经180min由750升温至830℃，830℃保温30min，自然降温至室温，研磨得到颜料级锐钛型二氧化钛粗品，产品颜料性能与中核钛白A101产品接近。

实施例3

原料主要成分：TiO₂的含量为：22.52％，全铁TFe的含量为：2.10％，SiO₂的含量为：22.91％，Al₂O₃的含量为：12.43％，CaO的含量为：27.00％。其矿相结构采用GSAS-expgui精修分析XRD结果，其CaTiO₃含量高达70％，如采用硫酸法处理酸解率＜70％，而采用混合酸法酸解率＞90％，全流程钛的收率＞83％。

(1)将98％硫酸、36％盐酸、水按照质量比配制为1∶1.2∶3的混合酸溶液，其中，硫酸根与氯离子的摩尔比为0.83，氢离子浓度为7.1mol/L；

(2)将原料与步骤(1)中的混合酸按照质量比为1∶4的比例混合，混合酸H⁺的摩尔数和钛渣的质量比为0.0246mol/g，于30℃下反应12小时，将反应后得到的浆料过滤，得到粗钛液和硅渣；

(3)将步骤(2)获得的粗钛液蒸发浓缩冷却至室温结晶除杂后得到TiO₂浓度为140g/L的浓缩钛液，其中H+浓度为6.5mol/L，Al³⁺浓度约为1.3mol/L；

(4)将浓缩钛液放入加压反应釜中在110℃下反应12小时，自然降温至60℃过滤得到水解偏钛酸和水解母液，将水解偏钛酸洗涤后过滤得到粗偏钛酸，粗偏钛酸经过漂洗后得到精偏钛酸；水解母液经除杂、补酸后回收至步骤(2)中作为混合酸使用；

(5)将步骤(4)获得的精偏钛酸加水混合得到TiO₂浓度为250g/L的浆料，按照K₂O/TiO₂＝0.3％的质量比加入KCl的溶液，得到盐处理后的偏钛酸；

(6)将步骤(5)中的盐处理后的偏钛酸在马弗炉中经过60min由室温升温至350℃，350℃保温30min，随后经90min由350℃升温至780℃，780℃保温30min，经120min由750升温至910℃，910℃保温30min，自然降温至室温，研磨得到颜料级金红石型二氧化钛粗品，产品的颜料性能与实施例1接近。

实施例4

原料主要成分：TiO₂的含量为：49.4％，FeO的含量为48.0％。其矿相结构采用GSAS-expgui精修分析XRD结果，其FeTiO₃含量高达99％，经过还原步骤后，还原后的钛铁矿采用混合酸法酸解率＞95％，接近硫酸法钛白工艺的酸解率，但是因为酸可以回收使用，整体工艺的钛收率接近92％，高于硫酸法的85％收率，且不产生废酸或酸中和产生的钛石膏。

(1)将98％硫酸、36％盐酸、水按照质量比配制为1∶1∶1的混合酸溶液，其中，硫酸根与氯离子的摩尔比为1，氢离子浓度为12.7mol/L；

(2)将原料与步骤(1)中的混合酸按照质量比为1∶4的比例混合，混合酸H⁺的摩尔数和钛渣的质量比为0.04mol/g，于90℃下反应6小时，将反应后得到的浆料过滤，得到粗钛液和硅渣，粗钛液中的钛浓度为1.5mol/L，H⁺浓度为7.8mol/L，Fe²⁺浓度约为1.6mol/L；

(3)将步骤(2)获得的粗钛液放入加压反应釜中在140℃下反应4小时，自然降温至60℃过滤得到水解偏钛酸和水解母液，将水解偏钛酸洗涤后过滤得到粗偏钛酸，粗偏钛酸经过漂洗后得到精偏钛酸；水解母液经除杂、补酸后回收至步骤(2)中作为混合酸使用；

(4)将步骤(3)获得的精偏钛酸加水混合得到TiO₂浓度为250g/L的浆料，按照K₂O/TiO₂＝0.6％，P₂O₅/TiO₂＝0.1％的质量比分别加入KCl，H₃PO₄的溶液，得到盐处理后的偏钛酸；

(5)将步骤(4)中的盐处理后的偏钛酸在马弗炉中经60min由室温升温至350℃，350℃保温30min，随后经90min由350℃升温至780℃，780℃保温30min，经120min由750升温至880℃，880℃保温120min，自然降温至室温，得到钛白粗品，使用行星式球磨机破碎后，喷雾干燥得到未经后处理的钛白粉。使用蓝浆法测量其消色力达到金红石型产品R237(山东东佳)的94％，但是考虑本例产品未进行包覆等后处理等步骤，故可认为其具有较好的消色性能。

实施例5

原料主要成分：TiO₂的含量为：45.4％，FeO的含量为46.8％。其矿相结构采用GSAS-expgui精修分析XRD结果，其FeTiO₃含量为68％，CaTi₀.₃₀V₀.₇₀SiO₅含量为32％，经过还原步骤后，控制金属铁含量1～2％，采用混合酸法酸解率＞92％，全流程钛的收率＞86％，而本矿物采用硫酸法通常需要配矿使用，为廉价钛原料，一旦能够完全使用可以大幅降低钛白的生产成本。

(1)将98％硫酸、36％盐酸、水按照质量比配制为1∶1.1∶2的混合酸溶液，其中，硫酸根与氯离子的摩尔比为0.9，氢离子浓度为9.1mol/L；

(2)将原料与步骤(1)中的混合酸按照质量比为1∶5的比例混合，混合酸H⁺的摩尔数和钛渣的质量比为0.0378mol/g，于70℃下反应12小时，将反应后得到的浆料过滤，得到粗钛液和硅渣；

(3)将步骤(2)获得的粗钛液加入少量CaCO₃调节酸度，使酸与钛的摩尔质量比为5∶1，过滤去除硫酸钙沉淀得到钛液，经过蒸发浓缩得到TiO₂浓度为200g/L的浓缩钛液，冷却结晶分离铁盐，得到的精钛液中的H+浓度为8mol/L，Fe²⁺浓度为1.1mol/L；

(4)将步骤(3)获得的钛液放入加压反应釜中在130℃下反应6小时，自然降温至60℃过滤得到水解偏钛酸和水解母液，将水解偏钛酸洗涤后过滤得到粗偏钛酸，粗偏钛酸经过漂洗后得到精偏钛酸；水解母液经除杂、补酸后回收至步骤(2)中作为混合酸使用；

(5)将步骤(4)获得的精偏钛酸加水混合得到TiO₂浓度为200g/L的浆料，按照K₂O/TiO₂＝0.30％，ZnO/TiO₂＝0.10％的质量比分别加入对应的K₂CO₃，ZnCl₂的溶液，得到盐处理后的偏钛酸；

(6)将步骤(5)中的盐处理后的偏钛酸在马弗炉中经过60min由室温升温至350℃，350℃保温30min，随后经90min由350℃升温至780℃，780℃保温30min，经120min由750升温至920℃，920℃保温30min，自然降温至室温，得到钛白粗品，产品颜料性能与实施例1接近。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种利用混合酸分解钛渣制备颜料级二氧化钛的方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将包含硫酸和盐酸的混合酸与钛渣混合酸解，过滤后得到粗钛液和残渣；

(2)调整步骤(1)得到的粗钛液中钛、酸和杂质的浓度以利于水解，得到精钛液；

(3)将步骤(2)得到的精钛液水解，经过滤、除杂后得到精偏钛酸；

(4)对步骤(3)得到的精偏钛酸进行盐处理后，将精偏钛酸煅烧制备颜料级锐钛型或金红石型二氧化钛。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钛渣包含化学式为MO·nTiO₂的矿物中的一种或多种，其中，M为Mg、Ca或Fe，n为比例系数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述混合酸的硫酸根与氯离子的摩尔比例为0.5～2，氢离子浓度为6～16mol/L，所述混合酸中的H⁺的摩尔数和钛渣的质量比为0.02～0.05mol/g。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，酸解温度为30～150℃下，酸解时间为1～24h。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述精钛液中，钛浓度为1.0～2.5mol/L，H⁺浓度为3.0～9.0mol/L，Al³⁺浓度低于2.0mol/L，Fe²⁺浓度低于2.0mol/L，Na⁺浓度低于2.0mol/L，且包含Al³⁺、Fe²⁺和Na⁺在内的杂质离子总浓度低于3mol/L。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述精钛液水解温度为100～200℃，反应时间为1～12h。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，将过滤后得到的水解母液除杂、补加酸后，回收至步骤(1)中作为混合酸使用；

步骤(3)中还包括对过滤后的偏钛酸进行洗涤和漂洗以去除杂质的步骤。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中的盐处理包括以下步骤：

(41)将步骤(3)得到的精偏钛酸用水配置成TiO₂浆料，TiO₂浆料的浓度为2～4mol/L；

(42)向所述TiO₂浆料中加入钾盐，并可选地加入锌盐和/或磷酸，经充分混合后过滤，钾盐、磷酸盐、锌盐的加入质量比为：K₂O/TiO₂＝0.1％～0.8％，P₂O₅/TiO₂＝0％～0.3％，ZnO/TiO₂＝0％～0.3％。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中制备颜料级锐钛型二氧化钛的煅烧过程包括以下两个阶段：(a)80℃～450℃反应0.5～3h，(b)320℃～900℃反应0.5～8h。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(4)中制备颜料级金红石型二氧化钛的煅烧过程包括以下三个阶段：(a)80℃～450℃反应0.5～3h，(b)320℃～800℃反应0.5～8h，lc)800～1100℃反应0.5～6h。