CN110372032A - 由钛铁矿制备二氧化钛的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种由钛铁矿制备二氧化钛的方法。该方法包括：将钛铁矿进行还原熔炼，得到富钛渣和金属相；将富钛渣与氯气进行氯化反应，得到四氯化钛；及将四氯化钛进行氧化反应，得到二氧化钛。上述制备二氧化钛的方法中全程不涉及酸性试剂的使用，且也不产生对环境有害的废弃物；同时通过还原熔炼过程，能够得到钛元素含量较高的富钛渣，利用富钛渣进行后续的氯化反应及氧化反应，有利于缩短工艺周期。因而采用本申请提供的二氧化钛的制备方法能够大大提升工艺的环保性，同时其还具有处理工艺简单、易于操作、制备周期短及成本低等优点。

Description

由钛铁矿制备二氧化钛的方法

技术领域

本发明涉及冶金领域，具体而言，涉及一种由钛铁矿制备二氧化钛的方法。

背景技术

我国钛资源比较丰富，除少量钛铁砂矿外，主要以钛铁岩矿为主，但国内钛铁岩矿品位低，杂质含量高，不能直接满足氯化法钛白对原料的要求，仅适宜作硫酸法钛白的原料。由于硫酸法钛白生产过程中产生大量难以治理、污染环境的“三废”，近年来全球硫酸法钛白产能急剧萎缩。因此，寻求经济、环保、合理的钛原料处理方法，将我国丰富的钛铁矿资源加工成高纯钛白粉是我国钛白和钛材产业发展的当务之急。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种由钛铁矿制备二氧化钛的方法，以解决现有的以钛铁矿为原料制备二氧化钛的方法存在不环保的问题。

为了实现上述目的，根据本发明提供了一种由钛铁矿制备二氧化钛的方法，该方法包括：将钛铁矿进行还原熔炼，得到富钛渣和金属相；将富钛渣与氯气进行氯化反应，得到四氯化钛；及将四氯化钛进行氧化反应，得到二氧化钛。

进一步地，还原熔炼包括：按重量比(6～8):1，将钛铁矿与第一还原性燃料进行混合后，得到混合物；及将混合物进行还原熔炼，得到富钛渣和金属相。

进一步地，还原熔炼的产物还包括含有CO的烟气，方法还包括对烟气进行后处理的步骤，后处理的步骤包括：将烟气依次进行进入余热锅炉燃烧、冷却和除尘处理，得到净化烟气；优选地，将烟气冷却至160～200℃。

进一步地，氯化反应包括：将富钛渣、第二还原性燃料及氯气在气固流化床反应器中发生反应，得到四氯化钛粗产品；及将四氯化钛粗产品经除杂剂除钒后进行精馏，得到四氯化钛，除杂剂为矿物油或植物油；优选地，四氯化钛粗产品与矿物油的重量比为1:(0.001～0.003)。

进一步地，氯化反应的反应温度为950～1050℃，反应压力为110～150KPa。

进一步地，氧化反应采用的装置包括设置有反应腔的三氯化铝反应器，三氯化铝反应器用于以铝和氯气为原料制备三氯化铝；上述氧化反应还包括：将四氯化钛加热汽化升温至340～360℃；将340～360℃的四氯化钛输送至反应腔中，以使其升温至440～460℃；及使440～460℃的四氯化钛进行氧化反应。

进一步地，氧化反应采用的装置包括设置有三氯化铝反应器，三氯化铝反应器用于以铝和氯气为原料制备三氯化铝，三氯化铝反应器的内部设置有反应腔和预热通道，且反应腔和预热通道之间通过传热部件隔离，上述氧化反应还包括：将四氯化钛加热汽化升温至340～360℃；将340～360℃的四氯化钛在预热通道中进行预热，以使其升温至440～460℃；及使440～460℃的四氯化钛进行氧化反应。

进一步地，上述制备方法还包括：在进行氧化反应时，加入晶粒细化剂；优选地，晶粒细化剂选自三氯化铝和/或氯化钾。

进一步地，氧化反应的反应温度为1100～1500℃；优选地，氧化反应的反应温度为1350～1450℃。

进一步地，在进行氧化反应之前，上述制备方法还包括：对氧化反应过程中需要的氧气进行预热；优选地，将氧气预热至900～960℃。

进一步地，在氯化反应后，上述制备方法还包括：未反应的富钛渣和第一还原性燃料经回收后，再次参与还原熔炼过程或氯化反应过程。

应用本发明的技术方案，本申请提供的以钛铁矿为原料制备二氧化钛的方法中，全程不涉及酸性试剂的使用，且也不产生对环境有害的废弃物；同时通过还原熔炼过程，能够得到钛元素含量较高的富钛渣，利用富钛渣进行后续的氯化反应及氧化反应，有利于缩短工艺周期。因而采用本申请提供的二氧化钛的制备方法能够大大提升工艺的环保性，同时其还具有处理工艺简单、易于操作、制备周期短及成本低等优点。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本发明的一种典型的实施方式提供的以钛铁矿为原料制备二氧化钛的方法中使用的二氧化钛合成系统的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、钛铁矿供应装置；

20、还原熔炼单元；21、还原熔炼装置；22、余热回收装置；23、第一冷却装置；24、第二冷却装置；30、氯化反应单元；31、氯化反应装置；32、急冷装置；33、旋风除尘装置；34、淋洗装置；35、深冷装置；36、双效换热装置；37、尾气淋洗装置；38、精馏装置；39、除杂剂供应装置；40、氧化单元；41、氧化反应装置；42、三氯化铝反应装置；43、预热装置；44、氧气供应装置；45、除氯装置；46、双氧水供应装置。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合实施例来详细说明本发明。

正如背景技术所描述的，现有的以钛铁矿为原料制备二氧化钛的方法存在不环保的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种由钛铁矿制备二氧化钛的方法，该方法包括：将钛铁矿进行还原熔炼，得到富钛渣和金属相；将富钛渣与氯气进行氯化反应，得到四氯化钛；及将四氯化钛进行氧化反应，得到二氧化钛。

上述制备方法的反应原理为：钛铁矿经过还原熔炼过程，将钛铁矿中的铁元素还原，并以液态的形式存在，这能够使钛铁矿中的钛元素进行富集形成固态的富钛渣。通过简单的分离即可实现金属相与富钛渣的分离。然后将钛元素含量较高的富钛渣与氯气进行反应制备四氯化钛，并将四氯化钛进行氧化反应，得到所需的二氧化钛。

本申请提供的以钛铁矿为原料制备二氧化钛的方法中，全程不涉及酸性试剂的使用，且也不产生对环境有害的废弃物；同时通过还原熔炼过程，能够得到钛元素含量较高的富钛渣，利用富钛渣进行后续的氯化反应及氧化反应，有利于缩短工艺周期。因而采用本申请提供的二氧化钛的制备方法能够大大提升工艺的环保性，同时其还具有处理工艺简单、易于操作、制备周期短及成本低等优点。

本申请中的术语“高钛渣”是钛矿经过富集后得到的产物的统称。

在一种优选的实施方式中，还原熔炼的过程包括：按重量比为(6～8):1，将钛铁矿与第一还原性燃料进行混合后，得到混合物；及将上述混合物进行还原熔炼，得到富钛渣和金属相。还原熔炼过程中，钛铁矿与还原性燃料的重量比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高钛元素的富集效率，进而得到钛含量更高的富钛渣。

在一种优选的实施方式中，还原熔炼的产物还包括含有CO的烟气，方法还包括对烟气进行后处理的步骤，该后处理的步骤包括将烟气依次进行进入余热锅炉燃烧、冷却和除尘处理，得到净化烟气。对还原熔炼过程产生的烟气进行进入余热锅炉燃烧转化为CO₂，冷却和除尘处理，能够使上述烟气经过后处理步骤后直接进行排放，从而进一步提高工艺的环保性。

在一种优选的实施方式中，在上述后处理过程中，将烟气冷却至160～200℃。将烟气冷却至上述温度范围，有利于尽可能多地回收烟气中的热量，进而降低能源损耗；同时降低后续的布袋除尘器的滤袋选型要求。

由于高钛渣中含有较多的杂质氧化物，如钙氧化物、镁氧化物及硅的氧化物，在生产过程中钙氧化物、镁氧化物与产品四氯化钛能够得到分离，而硅的氯化物会进入到四氯化钛产品中，给四氯化钛产品的提纯造成了较大的困难，使熔盐氯化炉在熔盐氯化生产过程中无法长周期稳定运行，特别给后续钛白粉生产造成困难。而本申请将钛铁矿进行还原熔炼，使钛元素得到富集，同时富钛渣中杂质含量也进一步降低，以利于后续的氯化反应的进行。

在一种优选的实施方式中，氯化反应包括：将富钛渣、第二还原性燃料及氯气在氯化气固流化床反应器中发生反应，得到四氯化钛粗产品；及将四氯化钛粗产品经除杂剂除钒后进行精馏，得到四氯化钛，其中除杂剂为矿物油或植物油。

本申请提供的二氧化钛的制备方法中，将富钛渣、还原性燃料及氯气在气固流化床反应器中进行氯化反应，一方面在能够提高富钛渣与氯气的接触面积，提高反应速率；另一方面还能够将生成的四氯化钛及时移出，从而抑制副反应的产生，提高四氯化钛的纯度及后续的二氯化钛产品的纯度。而将四氯化钛粗产品中的与四氯化钛沸点相近的含钒化合物杂质能够与除杂剂发生聚合反应，生成高沸点聚合物，然后通过精馏过程能够将上述高沸点聚合物及其他与四氯化钛沸点相差较大的杂质脱除，进而能够获得较为纯净的四氯化钛，并进一步提高二氧化钛产品的纯度。

在一种优选的实施方式中，氯化反应的反应温度为950～1050℃，反应压力为110～150KPa。氯化反应的反应温度和反应压力包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高四氯化钛的收率和纯度。

氯气和金属铝发生反应生成三氯化铝的反应为放热反应。而氧化反应在较高的温度下进行，将三氯化铝反应中放出的反应热用于对四氯化钛进行加热，这能够有效的回收三氯化铝反应过程得到的反应热，而且还能够将上述反应热用于对于四氯化钛进行预热，还有利于节约氧化反应过程中的热消耗。

在一种优选的实施方式中，氧化反应采用的装置包括设置有反应腔的三氯化铝反应器，三氯化铝反应器用于以铝和氯气为原料制备三氯化铝；该氧化反应还包括：将四氯化钛加热汽化升温至340～360℃；将340～360℃的四氯化钛输送至反应腔中，以使其升温至440～460℃；及使440～460℃的四氯化钛进行氧化反应。

在一种优选的实施方式中，氧化反应采用的装置包括设置有三氯化铝反应器，三氯化铝反应器用于以铝和氯气为原料制备三氯化铝，三氯化铝反应器的内部设置有反应腔和预热通道，且反应腔和预热通道之间通过传热部件隔离，该氧化反应还包括：将四氯化钛加热汽化升温至340～360℃；将340～360℃的四氯化钛在预热通道中进行预热，以使其升温至440～460℃；及使440～460℃的四氯化钛进行氧化反应。

在一种优选的实施方式中，上述制备方法还包括：在进行氧化反应时，加入晶粒细化剂；优选地，晶粒细化剂选自三氯化铝和/或氯化钾。在氧化反应过程中加入晶粒细化剂有利于降低二氧化钛产品的粒径，提高其分散度。

在一种优选的实施方式中，氧化反应的反应温度为1100～1500℃。氧化反应的反应温度包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高二氧化钛的收率。更优选地，所述氧化反应的反应温度为1350～1450℃。

在一种优选的实施方式中，在进行氧化反应之前，该制备方法还包括：对氧化反应过程中需要的氧气进行预热。预热后的氧气与甲苯爆燃，以达到上述氧化反应所需的温度要求，从而能够节约能源成本。优选地，将氧气预热至900～960℃。使用燃气燃烧炉将氧气升温至900～960℃，然后再吸收氧化反应器中甲苯燃烧过程中释放的热量，以使其升温至1700～1800℃。然后将预热后的四氯化钛和预热后的氧气进行氧化反应，得到含二氧化钛、氯气、氧气的气固混合物。然后对上述气固混合物进行后处理，得到所需的二氧化钛产品。

上述后处理过程包括：向氧化反应后的气固混合物中喷入石英砂或氯化钠，以防止二氧化钛颗粒在器壁结疤，气固混合物冷却至250～350℃，经袋式过滤器气固分离后，含氯气、氧气的气体返回氯化工艺中的氯化反应器内，平均粒度为0.2～0.3μm的二氧化钛固体进入后处理工序。然后将二氧化钛进入浆化槽加纯水调浆，使用双氧水脱除其中少量的氯后，与石英砂液固分离，二氧化钛浆料进入后处理工序，石英砂(氯化钠)返回至氧化反应器循环使用。

在一种优选的实施方式中，上述制备方法还包括二氧化钛后处理步骤，其包括：将二氧化钛浆料经砂磨磨细、包膜提高表面活性、压滤水洗除盐、干燥除水、气体粉磨提高分散性处理后包装。

在一种优选的实施方式中，在氯化反应之后，上述制备方法还包括经旋风分离、洗涤、过滤、余热干燥回收的未氯化的富钛渣和第一还原性燃料(包括焦炭与含钛料)，再次参与上述还原熔炼过程或上述氯化反应过程，实现资源的回收利用。

在一种优选的实施方式中，在氯化反应过程中会产生一定量的氯化烟气，经淋洗吸收其中的四氯化钛、氯化氢后的混合气(一氧化碳和二氧化碳为主)，再经燃烧处理、燃烧余热回收利用后达标排放，四氯化钛洗涤水解液送二氧化钛后处理包膜使用。

本申请的另一方面还提供了一种制备二氧化钛的合成系统，如图1所示，该合成系统包括：钛铁矿供应装置10、还原熔炼单元20、氯化反应单元30和氧化单元40。还原熔炼单元20设置有加料口和高钛渣排出口，加料口与钛铁矿供应装置10相连通；氯化反应单元30设置有高钛渣入口、氯气入口及四氯化钛排出口，高钛渣入口与高钛渣排出口通过高钛渣输送管路相连通；及氧化反应单元设置有四氯化钛入口和二氧化钛排出口，四氯化钛入口与四氯化钛排出口通过四氯化钛输送管路相连通。

上述制备方法的反应原理为：钛铁矿由钛铁矿供应装置10输送至还原熔炼装置21中进行还原熔炼过程，以将钛铁矿中的铁元素还原，并以液态的形式存在，这能够使钛铁矿中的钛元素进行富集形成固态的富钛渣。通过简单的分离即可实现金属相与富钛渣的分离。然后将钛元素含量较高的富钛渣与氯气在氯化反应装置31中发生氯化反应制备四氯化钛。最后将由氯化反应单元30中制得的四氯化钛输送至氧化单元40中进行氧化反应，得到所需的二氧化钛。

将上述合成系统用于制备二氧化钛产品，整个过程中不涉及酸性试剂的使用，且也不产生对环境有害的废弃物；同时在还原熔炼单元20中，钛元素被富集，得到钛含量较高的富钛渣，利用富钛渣进行后续的氯化反应及氧化反应，有利于缩短工艺周期。因而采用本申请提供的二氧化钛合成系统能够大大提升工艺的环保性，同时其还具有易于操作、制备周期短及成本低等优点。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，还原熔炼单元20包括：还原熔炼装置21和余热回收装置22。还原熔炼装置21设置有加料口、高钛渣排出口、液态金属出口和烟气出口；烟气出口与余热回收装置22相连通，以回收烟气中的余热。

在还原熔炼装置21中进行的还原熔炼反应通常是在较高的温度下进行，因而还原熔炼过程中排出的烟气具有较高的热量。将还原熔炼装置21的烟气出口与余热回收装置22相连通，有利于将烟气中的热量回收，从而有利于减低能源损耗，提高能源利用率。优选地，上述余热回收装置22为余热锅炉。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，还原熔炼单元20还包括第一冷却装置23，第一冷却装置23设置在高钛渣输送管路上。在高钛渣输送管路上设置第一冷却装置23能够将输出的高钛渣富钛渣进行冷却，上述第一冷却装置23优选为喷水淋洗装置34。这能够实现快速冷却的目的。优选地，将上述富钛渣经过破碎装置和研磨装置的处理后，再将其输送至后续的氯化反应单元30。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，还原熔炼单元20还包括第二冷却装置24，第二冷却装置24用于使从液态金属出口排出的液态金属进行冷却。优选地，第二冷却装置24为铜水套冷却装置，且该铜水套冷却装置设置在金属相排出口。优选地，将经第二冷却装置24冷却后的金属相进行铸锭。

由于高钛渣中含有较多的杂质氧化物，如钙氧化物、镁氧化物及硅的氧化物，在生产过程中钙氧化物、镁氧化物与产品四氯化钛能够得到分离，而硅的氯化物会进入到四氯化钛产品中，给四氯化钛产品的提纯造成了较大的困难，使熔盐氯化炉在熔盐氯化生产过程中无法长周期稳定运行，特别给后续钛白粉生产造成困难。而本申请通过将钛铁矿在还原熔炼装置21进行还原熔炼，从而使钛元素得到富集，同时富钛渣中杂质含量也进一步降低，以利于后续氯化反应的进行。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，氯化反应单元30还包括氯化反应装置31、除杂剂供应装置39和精馏装置38。氯化反应装置31设置有四氯化钛入口和四氯化钛粗产品排出口；及除杂剂供应装置39设置由除杂剂供应口；及精馏装置38设置有精馏入口、除杂剂入口和二氧化钛排出口，精馏装置38入口与四氯化钛粗产品排出口通过四氯化钛粗产品输送管路相连通，除杂剂入口与除杂剂供应口通过除杂剂输送管路相连通。

在氯化反应装置31中，富钛渣与氯气发生氯化反应，得到四氯化钛粗产品。除杂剂由除杂剂供应装置39中输送至氯化反应装置31中与上述四氯化钛粗产品进行混合，这能够使四氯化钛粗产品中的与四氯化钛沸点相近的含钒化合物杂质与除杂剂发生聚合反应，形成高沸点聚合物。然后将经聚合反应后得到的反应体系输送至精馏装置38中进行精馏反应，以将上述高沸点聚合物及其他与四氯化钛沸点相差较大的杂质脱除。优选地，上述除杂剂供应装置39为矿物油供应装置或植物油供应装置。优选地，氯化反应装置31为气固流化床反应器。

将富钛渣及氯气在气固流化床反应器中进行氯化反应，一方面在能够提高富钛渣与氯气的接触面积，提高反应速率；另一方面还能够将生成的四氯化钛及时移出，从而抑制副反应的产生，提高四氯化钛的纯度及后续的二氯化钛产品的纯度。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，氯化反应单元30还包括急冷装置32。急冷装置32设置在四氯化钛输送管路上。

由于从氯化反应装置31中得到的四氯化钛粗产品具有较高的温度，将其通入氯化反应单元30中设置的急冷装置32后，在较低温度的喷淋液与较高温度的四氯化钛粗产品接触的过程中，四氯化钛粗产品中的四氯化钛能够通过蒸发形成四氯化钛气体，从而使四氯化钛粗产品得到净化，得到一次净化气，并起到降温的效果。此外四氯化钛粗产品中的粉尘经急冷装置32的喷淋处理后，能够返回氯化反应装置31中继续参与反应。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，氯化反应单元30还包括旋风除尘装置33和淋洗装置34，沿物料的流动方向，旋风除尘装置33和淋洗装置34顺次设置在急冷装置32与精馏装置38之间的四氯化钛输送管路上。在急冷装置32与精馏装置38之间的四氯化钛输送管路上设置旋风除尘装置33和淋洗装置34，能够将一次净化气中的粉尘进行进一步地脱除，从而得到二次净化气。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，氯化反应单元30还包括深冷装置35、双效换热装置36及尾气淋洗装置37，沿物料的流动方向，深冷装置35、双效换热装置36及尾气淋洗装置37顺次设置在急冷装置32与精馏装置38之间的四氯化钛输送管路上，上述深冷净化装置中设置有-25℃的制冷剂。

将二次净化气经过深冷装置35进行深冷处理，深冷后的二次净化气再经过双效换热装置36将混合气进行换热，并回收二次净化气中的冷量，最后将经双效换热装置处理后的气体送至尾气淋洗装置37，进行进一步地水洗除尘处理。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，氧化单元40包括氧化反应装置41和三氯化铝反应装置42，氧化反应装置41设置有四氯化钛入口，四氯化钛入口与四氯化钛排出口通过四氯化钛输送管路相连通，三氯化铝反应装置42用于对四氯化钛输送管路中的四氯化钛进行加热。

氯气和金属铝发生反应生成三氯化铝的反应为放热反应。而氧化反应在较高的温度下进行，将三氯化铝反应中放出的反应热用于对四氯化钛进行加热，这能够有效的回收三氯化铝反应过程得到的反应热，而且还能够将上述反应热用于对于四氯化钛进行预热，还有利于节约氧化反应过程中的热消耗。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，上述三氯化铝反应装置42设置有三氯化铝排出口，三氯化铝排出口与四氯化钛入口通过三氯化铝入口相连通。

将三氯化铝排出口与四氯化钛入口通过三氯化铝入口相连通，能够向氧化反应装置41中加入三氯化铝，而三氯化铝的加入有利于降低二氧化钛产品的粒径，提高其分散度。

在一种优选的实施方式中，如图1所示，氧化单元40还包括预热装置43、氧气供应装置44和除氯装置45，所述氧气供应装置44与所述氧化反应装置41通过氧气供应管路相连通，所述预热装置43设置在所述氧气供应管路上，以对氧气供应管路中的氧气进行预热。优选地，上述预热装置43为燃气燃烧炉。通过预热装置43能够将氧气升温至900～960℃，然后再吸收氧化反应器中甲苯燃烧过程中释放的热量，以使其升温至1700～1800℃。然后将预热后的四氯化钛和预热后的氧气进行氧化反应，得到含二氧化钛固态、氯气、氧气的气固混合物。然后在除氯装置45中去除上述气固混合物中的氯气，得到所需的二氧化钛产品。

优选地，如图1所示，氧化单元40还包括双氧水供应装置46，双氧水供应装置46用于向除氯装置45中供应双氧水，以通过氧化反应去除残留的氯气。

以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。

实施例1

采用图1所示的装置制备钛白粉。

钛铁矿和焦炭按7:1质量比配料进行还原熔炼，得到富钛渣和铁金属相，熔炼烟气经余热锅炉燃烧副产蒸汽，燃烧的烟气降温至170℃经布袋收尘器收尘后达标排放。富钛渣中钛含量为93wt％，钛回收率98％。

富钛渣和焦炭按3:1质量比配料与氯气在流化床反应器中发生氯化反应，氯化反应的反应温度为950～1050℃，反应压力为110～150KPa。反应生成的含四氯化钛的混合气经急冷淋洗、除尘、降温冷凝后得到四氯化钛液体粗产品。氯化反应的收率为95％。

四氯化钛粗产品经白色矿物油(武汉华泰)除钒后进行精馏，四氯化钛粗产品与矿物油的重量比为1：0.001～0.003，精制四氯化钛中钒含量为5ppm。

精制四氯化钛经加热汽化后与三氯化铝、氯化钾、高温氧气进入氧化炉内反应，反应温度为1400℃，反应后的气固混合物经处理后得到钛白粉。氧化反应收率为99％。

实施例2

与实施例1的区别为：钛铁矿与第一还原性燃料(煤粉)的重量比为4:1。

富钛渣中钛含量为90wt％，钛回收率94％。

实施例3

与实施例1的区别为：氯化反应的反应温度为800℃，反应压力为105KPa。

氯化反应收率为82％。

实施例4

与实施例1的区别为：精馏过程中没有加入矿物油。

精制四氯化钛中钒含量为150ppm。

实施例5

与实施例1的区别为：四氯化钛粗产品与矿物油的重量比为1：0.0005。

精制四氯化钛中钒含量为45ppm。

实施例6

与实施例1的区别为：氧化反应的温度为1200℃。

氧化反应收率为82％。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：

比较实施例1和2可知，将钛铁矿与第一还原性燃料(煤粉)的重量比限定在本申请优选地范围内有利于提高富钛渣中的钛含量和钛回收率。

比较实施例1和3可知，将氯化反应的反应温度限定在本申请优选地范围内有利于提高氯化反应收率。

比较实施例1、4和5可知，加入矿物油，且将四氯化钛粗产品与矿物油的重量比限定在本申请优选地范围内有利于提高精制四氯化钛的纯度。

比较实施例1和6可知，将氧化反应的反应温度限定在本申请优选地范围内有利于提高氧化反应的收率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种由钛铁矿制备二氧化钛的方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述钛铁矿进行还原熔炼，得到富钛渣和金属相；

将所述富钛渣与氯气进行氯化反应，得到四氯化钛；及

将所述四氯化钛进行氧化反应，得到所述二氧化钛。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述还原熔炼包括：

按重量比(6～8):1，将所述钛铁矿与第一还原性燃料进行混合后，得到混合物；及

将所述混合物进行所述还原熔炼，得到所述富钛渣和所述金属相。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述还原熔炼的产物还包括含有CO的烟气，所述方法还包括对所述烟气进行后处理的步骤，所述后处理的步骤包括：将所述烟气依次进行进入余热锅炉燃烧、冷却和除尘处理，得到净化烟气；优选地，将所述烟气冷却至160～200℃。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化反应包括：

将所述富钛渣、第二还原性燃料及所述氯气在气固流化床反应器中发生反应，得到四氯化钛粗产品；及

将所述四氯化钛粗产品经除杂剂除钒后进行精馏，得到所述四氯化钛，所述除杂剂为矿物油或植物油；

优选地，所述四氯化钛粗产品与所述矿物油的重量比为1：(0.001～0.003)。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氯化反应的反应温度为950～1050℃，反应压力为110～150KPa。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化反应采用的装置包括设置有反应腔的三氯化铝反应器，所述三氯化铝反应器用于以铝和氯气为原料制备三氯化铝；

所述氧化反应还包括：

将所述四氯化钛加热汽化升温至340～360℃；

将340～360℃的四氯化钛输送至所述反应腔中，以使其升温至440～460℃；及

使440～460℃的四氯化钛进行所述氧化反应。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化反应采用的装置包括设置有三氯化铝反应器，所述三氯化铝反应器用于以铝和氯气为原料制备三氯化铝，所述三氯化铝反应器的内部设置有反应腔和预热通道，且所述反应腔和所述预热通道之间通过传热部件隔离，

所述氧化反应还包括：

将所述四氯化钛加热汽化升温至340～360℃；

将340～360℃的四氯化钛在所述预热通道中进行预热，以使其升温至440～460℃；及

使440～460℃的四氯化钛进行所述氧化反应。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备方法还包括：在进行所述氧化反应时，加入晶粒细化剂；优选地，所述晶粒细化剂选自三氯化铝和/或氯化钾。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述氧化反应的反应温度为1100～1500℃；优选地，所述氧化反应的反应温度为1350～1450℃。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在进行所述氧化反应之前，所述制备方法还包括：对所述氧化反应过程中需要的氧气进行预热；优选地，将所述氧气预热至900～960℃。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述氯化反应后，所述制备方法还包括：未反应的所述富钛渣和所述第一还原性燃料经回收后，再次参与所述还原熔炼过程或所述氯化反应过程。