CN109518010A - 一种细粒级富钛料造粒方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种细粒级富钛料造粒方法，涉及钛化工技术领域，其包括如下步骤：将细粒级富钛料加入电炉进行加热熔化，待物料完全熔化后出炉，接着对出炉后的物料喷水进行冷却结晶，之后再将冷却后的物料破碎、筛分，即可得合格的可氯化富钛料。本发明工艺简单，整个过程不会引入新的杂质，物料在破碎过程中粒度可控，不会发生大量粉化，破碎后90％以上的富钛料可以达到沸腾氯化法工艺的生产要求，造粒合格率高，此外不产生三废，绿色环保。

Description

一种细粒级富钛料造粒方法
技术领域
本发明涉及钛化工技术领域，尤其是一种细粒级富钛料的造粒方法。
背景技术
沸腾氯化法工艺生产钛白粉，采用天然金红石、人造金红石、高钛渣等富钛料作原料；沸腾氯化法工艺不单对富钛料杂质含量要求严格，还对富钛料粒度有较高要求，要求粒度范围为0.1～0.25mm的富钛料所占比例在95％以上。
然而，对于天然金红石、人造金红石、高钛渣等富钛料而言，都存在部分由于粒度过细而得不到有效利用的情况。对天然金红石而言，随着资源的日趋枯竭，洗选难度增大，通过洗选获得的高品位且粒度合格的天然金红石资源越来越少，而细粒级的天然金红石利用难度大；人造金红石和高钛渣在生产过程中均会产生10％以上粒度不能满足氯化法钛白粉工艺需求的细粉料。细粒级的富钛料因不能直接应用于沸腾氯化法工艺，而常常只能用作其它用途，但此举又降低了富钛料本身的价值。因此，如何高价值的利用细粒级的天然金红石、人造金红石和高钛渣等富钛料成为一个问题；目前，通常的做法是利用造粒技术对细粒级富钛料进行重新造粒，以使造粒后的产品粒度符合沸腾氯化法工艺的要求。
传统的细粒级富钛料造粒技术是通过使用无机粘结剂来对细粒级的富钛料进行粘结造球，粘结剂中基本含有Ca、Mg、Na、K、SiO2等元素或物质，当使用该类型粘结剂对富钛料进行造粒时，不可避免地给沸腾氯化系统带来了新的杂质。通用的粘结剂中，Ca、Mg杂质在沸腾氯化炉中将生成CaCl2、MgCl2等低熔点、高沸点物质，它们在沸腾氯化炉中呈液相，致使物料粘结成团，破坏炉内沸腾状态，严重影响了沸腾氯化的进行；此外，通过使用粘结剂粘结细粒级富钛料只能获得富钛料球或块，要满足沸腾氯化法钛白粉工艺的粒度要求，还需要进行破碎，然而通过粘结剂粘结的富钛料球或块在破碎过程中又会大量粉化，再次产生大量不符合沸腾氯化法工艺要求的细粉料。目前，现有技术中也存在下述多种不同的细粒级富钛料造粒技术。
专利公开号为CN105271390B的中国专利“细粒级人造金红石造粒结合剂及其使用方法”，该造粒结合剂组成成分为：重油60～70％、纤维素钠5～15％和糊精20～30％；其使用方法包括如下步骤：在细粒级人造金红石中加入重油混匀，再向混匀的细粒级人造金红石和重油中加入纤维素纳和糊精并混合均匀，得到混合物；通过喷雾造粒机或圆盘成球造粒机对混合物造粒，干燥，得到金红石颗粒；将金红石颗粒在还原性气氛中于550℃以上煅烧30～50min，得到粗粒人造金红石。此造粒方法存在的问题是得到的粗粒人造金红石的粒度(粒度范围为0.45～1.0mm)不能达到氯化法钛白粉生产工艺的粒度要求(粒度范围为0.1～0.25mm)，在实际使用中还需将其破碎，然而该制得的人造金红石小球或小颗粒是采用结合剂粘结而成的，在破碎时势必将再次产生大量不符合氯化法工艺粒度要求的细粉料，这些细粉料继续造球使用，又将增加能耗和辅料用量，增加成本。
专利公开号为CN106319246A的中国专利“细粒级富钛料造粒方法”，该方法采用苛性碱或苛性碱溶液为粘结剂，将细粒级富钛料与粘结剂混合后经造粒设备造粒，然后造粒产品于50～100℃干燥后再在500～1200℃煅烧固化得到符合沸腾氯化工艺粒度要求的颗粒富钛料产品。此方法主要针对TiO2品位为94％左右、粒度在0.1mm以下的人造金红石粉，其存在以下几个方面的问题：其一，TiO2品位为94％左右的人造金红石疏松多孔，采用粘结剂粘结是非常困难的；其二，优选的圆盘造粒机直接造出粒度为0.1～0.45mm的小球或块的成型率非常低，其造粒过程可能需要反复操作；其三，粒度小于0.1mm的人造金红石通过结球造粒制成粒度为0.1～0.45mm的小颗粒，相当于数个粒度小于0.1mm的人造金红石颗粒相互粘结，其颗粒数较少，颗粒和颗粒间接触面积小，粘结强度不高；其四，TiO2品位为94％左右的人造金红石熔点高，接近1800℃，该人造金红石仅通过粘结和在500～1200℃煅烧难以达到具有一定强度的固化效果。
专利公开号为CN104058450B的中国专利“一种钛焦颗粒的造粒制备方法”，该方法是将细粒含钛物料与煤焦油、沥青等高分子碳氢化合混合物经加温、混合、焦化、破碎分级和煅烧等工序制成适合于氯化工艺的颗粒状复合原料，即钛焦颗粒。其不足之处在于：其一，采用煤焦油、沥青等有机物作原料，且用量大，在煅烧时必然产生大量有毒有害的有机气体，生产环境恶劣，环境污染大；其二，该制备的钛焦颗粒中含碳量在20％左右，降低了富钛料原有的品位，并且煤焦油、沥青等也会带入一定量的其它杂质，制得的钛焦颗粒的物性参数与常规富钛料有较大差异，是否适用于沸腾氯化法工艺还有待探讨。
专利公开号为CN102776365A的中国专利“一种细粒级钛原料的团粒方法”，该方法采用食用面粉、阴离子聚丙烯酰胺水溶液和沸水混合而成的混合粘结剂与钛原料混合并搅拌，团粒后烘干即得团粒产品，还对成型后产品分别单独做了模拟进样和耐高温实验。此方法中食用面粉、阴离子聚丙烯酰胺水溶液和沸水混合后粘结人造金红石制得的团粒产品仅冷强度较好，当其在高温和机械力共同作用时容易粉化；根据说明书记载，在950℃下静态焙烧产品时已经有明显的粉化趋势，团粒的最大破损率(0.104mm以下)高达36.33％，若再将焙烧后的人造金红石作模拟进样，必然导致大量粉化。
发明内容
本发明为了解决现有技术会引入新杂质、造粒过程物料会大量粉化的问题，提供了一种具有优良造粒效果的细粒级富钛料造粒方法。
本发明所采用的技术方案是：
一种细粒级富钛料造粒方法，包括如下步骤：将细粒级富钛料加入电炉进行加热熔化，待物料完全熔化后出炉，接着对出炉后的物料喷水进行冷却结晶，之后再将冷却后的物料破碎、筛分，即可得合格的可氯化富钛料。
本发明采用的细粒级富钛料造粒方法是在不添加任何助剂的情况下，仅通过加热进行熔化，再通过冷却使富钛料重新结晶成致密的块状富钛料，又将其破碎、筛分而获得粒度范围为0.1～0.25mm的可氯化富钛料。首先，处理过程因不添加任何助剂，所以不会给富钛料带来任何新的杂质；此外，本发明中熔化、冷却后获得的致密块状富钛料由于其本身的性质，使得在对它进行破碎后得到的绝大部分物料都是粒度合格的可氯化富钛料，而不会使物料在破碎过程中发生大量粉化的情况，经试验表明，破碎后90％以上的富钛料粒度可以达到作为沸腾氯化法工艺原料的要求。
本发明能取得这么高的产品合格率，这是因为致密块状富钛料是原料经熔化、冷却后重新结晶而形成的一整块固溶体，在这之中细粒级富钛料在熔化过程便已经改变了其细颗粒本身的性状，全部细粒级富钛料经高温熔化后融合在一起形成一个熔融体，冷却结晶后变为固溶体，该固溶体内部各处的性质比较均匀，在破碎的时候只是从某一个点破碎开，而不容易粉化；而对于现有技术采用粘结剂粘结而成的富钛料球，其粘结过程是没有改变富钛料细颗粒本质的，富钛料球本身是富钛料细颗粒借助粘结剂的粘结力而聚集在一起形成的，并且每个细颗粒间粘结的牢固程度几乎是一致的，富钛料球在破碎过程中除非破碎力小于粘结力，否则会容易导致细颗粒之间的粘结面裂开，促使原本粘结在一起的细颗粒产生分离，从而又回到细颗粒状态，但是若破碎力小于粘结力，那么又会导致很难对富钛料球进行破碎，换言之，富钛料球在破碎过程中一般要么破碎不了，要么虽能破碎但会导致物料大量粉化。需要说明的是，本发明熔化后的物料在喷水急冷过程中也会对最终重新结晶而成的富钛料晶体产生一定缺陷，从而导致其易于破碎，但是在对富钛料晶体破碎的整个过程中却又不会大量粉化，这也是本发明的产品合格率不能达到100％的原因之一。
所述细粒级富钛料的粒度小于0.1mm。粒度小于0.1mm的细粒级富钛料不符合沸腾氯化法工艺生产的要求，因此需要再处理才能得到有效利用。
所述细粒级富钛料中部分组分的含量要求为：TiO2≥85％、CaO＜0.5％、MgO＜2.0％、SiO2＜1.5％。本发明制得的粒度合格的可氯化富钛料最终会作为氯化法钛白粉生产的原料使用，所以对用于造粒的细粒级富钛料有严格要求，要求其TiO2品位高、杂质含量低。
所述电炉的加热熔化温度为1600～2200℃，熔化时间1～8h。富钛料熔点高，需要在较高的温度、一定的时间内，才能实现将富钛料完全熔化。
所述电炉为电弧炉、电阻炉、矿热炉、等离子炉中的一种。
所述破碎、筛分的具体步骤为：将冷却结晶后所得的成块富钛料经过人工破碎或磁盘吊捶打成小块，又把小块富钛料加入鄂破机粗破后获得粒度＜50mm的富钛料，接着再将物料加入辊磨机进行磨制，磨制速度为1t/h，待物料出磨后将其经过60目筛网分筛，所得-60目物料再经过140目筛网筛分，最后得到的+140目物料即为合格的可氯化富钛料。
所述一种细粒级富钛料造粒方法，还包括如下步骤：冷却后的物料经破碎、筛分所得的部分粒度＜0.1mm的富钛料重新加入电炉进行加热熔化，所得的部分粒度>0.25mm的富钛料再次进行破碎、筛分。
本发明的有益效果是：本发明工艺简单，细粒级富钛料通过电炉可进行快速熔化，整个过程不会引入新的杂质，同时富钛料熔化后喷水进行冷却重结晶，使得其在破碎过程中粒度可控，不会发生大量粉化，破碎后90％以上的富钛料可以达到沸腾氯化法工艺的生产要求，造粒合格率非常高，此外整个造粒过程不产生三废，绿色环保。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
一种细粒级富钛料造粒方法，包括如下步骤：将5t粒度＜0.1mm的人造金红石细粉料(其部分组分含量为：TiO2：91.24％、SiO2：0.74％、CaO：0.06％、MgO：0.38％)加入电弧炉中进行加热熔化，熔化温度为1750℃，熔化时间为3h，待物料熔化完全后出炉，接着对出炉后的物料喷水进行冷却结晶，之后将冷却结晶后所得的成块富钛料经过人工破碎或磁盘吊捶打成小块，又把小块富钛料加入鄂破机粗破后获得粒度＜50mm的富钛料，接着再将物料加入辊磨机进行磨制，磨制速度为1t/h，待物料出磨后将其经过60目筛网分筛，所得+60目物料返回辊磨机再次进行磨制，所得-60目物料再经过140目筛网筛分，其后得到的-140目物料重新返回电炉进行加热熔化，得到的+140目物料即为合格的可氯化富钛料。
经检测，所得可氯化富钛料TiO2品位为90.78％、钛回收率为98.74％，物料经一次破碎后得到的粒度为0.1～0.25mm的合格可氯化富钛料占比达到90％以上，合格率非常高，同时电炉加热熔化过程产生的电耗约为800～1000kwh/t，生产成本也偏低廉。
实施例2
一种细粒级富钛料造粒方法，包括如下步骤：将5t粒度＜0.1mm的天然金红石细粉料(其部分组分含量为：TiO2：88.06％、SiO2：4.2％、CaO：0.2％、MgO：0.2％)加入电弧炉中进行加热熔化，熔化温度为1750℃，熔化时间为3h，待物料熔化完全后出炉，接着对出炉后的物料喷水进行冷却结晶，之后将冷却结晶后所得的成块富钛料经过人工破碎或磁盘吊捶打成小块，又把小块富钛料加入鄂破机粗破后获得粒度＜50mm的富钛料，接着再将物料加入辊磨机进行磨制，磨制速度为1t/h，待物料出磨后将其经过60目筛网分筛，所得+60目物料返回辊磨机再次进行磨制，所得-60目物料再经过140目筛网筛分，其后得到的-140目物料重新返回电炉进行加热熔化，得到的+140目物料即为合格的可氯化富钛料。
经检测，所得可氯化富钛料TiO2品位为88.10％、钛回收率为99.11％，物料经一次破碎后得到的粒度为0.1～0.25mm的合格可氯化富钛料占比达到90％以上，合格率非常高，同时电炉加热熔化过程产生的电耗约为800～1000kwh/t，生产成本也偏低廉。
实施例3
一种细粒级富钛料造粒方法，包括如下步骤：将浮选得到的TiO2品位＞90％的天然金红石，按一定比例配入人造金红石(其部分组分含量为：TiO2：92.37％、SiO2：1.12％、CaO：0.12％、MgO：0.34％)中，然后将5t粒度＜0.1mm的前述混合细粉料加入电弧炉中进行加热熔化，熔化温度为1700℃，熔化时间为3.5h，待物料熔化完全后出炉，接着对出炉后的物料喷水进行冷却结晶，之后将冷却结晶后所得的成块富钛料经过人工破碎或磁盘吊捶打成小块，又把小块富钛料加入鄂破机粗破后获得粒度＜50mm的富钛料，接着再将物料加入辊磨机进行磨制，磨制速度为1t/h，待物料出磨后将其经过60目筛网分筛，所得+60目物料返回辊磨机再次进行磨制，所得-60目物料再经过140目筛网筛分，其后得到的-140目物料重新返回电炉进行加热熔化，得到的+140目物料即为合格的可氯化富钛料。
经检测，所得可氯化富钛料TiO2品位为90.74％、综合钛回收率为98.35％，物料经一次破碎后得到的粒度为0.1～0.25mm的合格可氯化富钛料占比达到90％以上，合格率非常高，同时电炉加热熔化过程产生的电耗约为800～1000kwh/t，生产成本也偏低廉。

Claims (7)

1.一种细粒级富钛料造粒方法，其特征是：包括如下步骤：将细粒级富钛料加入电炉进行加热熔化，待物料完全熔化后出炉，接着对出炉后的物料喷水进行冷却结晶，之后再将冷却后的物料破碎、筛分，即可得合格的可氯化富钛料。
2.如权利要求1所述的一种细粒级富钛料造粒方法，其特征是：所述细粒级富钛料的粒度小于0.1mm。
3.如权利要求1所述的一种细粒级富钛料造粒方法，其特征是：所述细粒级富钛料中部分组分的含量要求为：TiO2≥85％、CaO＜0.5％、MgO＜2.0％、SiO2＜1.5％。
4.如权利要求1所述的一种细粒级富钛料造粒方法，其特征是：所述电炉的加热熔化温度为1600～2200℃，熔化时间为1～8h。
5.如权利要求1所述的一种细粒级富钛料造粒方法，其特征是：所述电炉为电弧炉、电阻炉、矿热炉、等离子炉中的一种。
6.如权利要求1所述的一种细粒级富钛料造粒方法，其特征是：所述破碎、筛分的具体步骤为：将冷却结晶后所得的成块富钛料经过人工破碎或磁盘吊捶打成小块，又把小块富钛料加入鄂破机粗破后获得粒度＜50mm的富钛料，接着再将物料加入辊磨机进行磨制，磨制速度为1t/h，待物料出磨后将其经过60目筛网分筛，所得-60目物料再经过140目筛网筛分，最后得到的+140目物料即为合格的可氯化富钛料。
7.如权利要求1所述的一种细粒级富钛料造粒方法，其特征是：还包括如下步骤：冷却后的物料经破碎、筛分所得的部分粒度＜0.1mm的富钛料重新加入电炉进行加热熔化，所得的部分粒度>0.25mm的富钛料再次进行破碎、筛分。
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