CN111646503A

CN111646503A - 一种钛产品制备工艺

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Publication number: CN111646503A
Application number: CN202010654970.9A
Authority: CN
Inventors: 穆宇; 高利坤; 张裕书; 张少翔; 张新良; 蒋朋; 陈超; 刘能云
Original assignee: Ya'an Xinhui Mining Co ltd; Kunming University of Science and Technology; Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources Chinese Academy of Geological Sciences
Current assignee: Ya'an Xinhui Mining Co ltd; Kunming University of Science and Technology; Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources Chinese Academy of Geological Sciences
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2020-09-11
Anticipated expiration: 2040-07-09
Also published as: CN111646503B

Abstract

本发明公开了一种钛产品制备工艺，包括如下步骤：(1)将铝分离后主要含铁、钛的尾液经三级逆流萃取得到负载有机相；(2)将负载有机相反萃、过滤得到粗钛渣；(3)将粗钛渣依次进行脱钠、酸解、除铁、浓缩处理；(4)将浓缩后的浓钛液依次进行水解、洗涤、漂白、盐处理、焙烧、粉碎处理制得钛白粉。本发明首先将硫酸铝铵结晶余液采用三级逆流萃取、一级反萃，萃余液中主要成分含量约为：TFe28.56g/L、TiO₂ 0.82g/L、Al₂O₃ 8.43g/L、H₂SO₄ 456.35g/L，钛的三级逆流萃取率为90.08％，获得的粗钛渣中含TiO₂ 31.35％。再将粗钛渣制备钛白粉为下一步扩大试验时进行钛白粉制备工艺研究奠定了较好的技术基础。

Description

一种钛产品制备工艺

技术领域

本发明属于原矿中钛回收技术领域，尤其涉及一种钛产品制备工艺。

背景技术

钛矿采用硫酸浸出，浸出液经结晶法回收铝后，料液体系含H₂SO₄405.56g/L，TiO₂8.27g/L，TFe28.15g/L，Al₂O₃8.10g/L，需要进一步回收料液中的钛，并制备成钛白粉，从而实现尾液中钛的高附加值利用，然而目前缺乏这方面的研究。

发明内容

本发明提供一种钛产品制备工艺，以解决现有技术的不足。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种钛产品制备工艺，包括如下步骤：

S1：将铝分离尾液经三级逆流萃取得到负载有机相；

S2：将负载有机相反萃、过滤得到粗钛渣；

S3：将粗钛渣依次进行脱钠、酸解、除铁、浓缩处理；

S4：将浓缩后的浓钛液依次进行水解、洗涤、漂白、盐处理、焙烧、粉碎处理制得钛白粉。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S1包括如下子步骤：

S11：将铝分离尾液依次进行一级萃取、二级萃取、三级萃取得到萃余液；

S12：将新有机相依次进行三级萃取、二级萃取、一级萃取得到负载有机相。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S1采用的萃取剂为萃取剂KG-1，所述步骤S1采用的溶剂分别为仲辛醇和磺化煤油。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2包括如下子步骤：

S21：负载有机相经反萃剂进行反萃后得到有机相和钛的氢氧化物沉淀；

S22：将钛的氢氧化物沉淀进行过滤得到粗钛渣。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S2还包括如下子步骤：

S23：将过滤后的滤液补充反萃剂进行循环反萃；

S24：将有机相经盐酸酸洗再生后返回萃取作业；

S25：将酸洗废液浓缩结晶得到氯化钠副产物。

作为上述技术方案的进一步描述：所述反萃剂为氢氧化钠溶液。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S3包括如下子步骤：

S31：将粗钛渣溶解于浓盐酸中进行脱钠处理；

S32：将脱钠后的粗钛渣溶解于浓硫酸中进行酸解；

S33：在酸解液中加入铁粉，还原制备黑钛液，并将还原后的钛液真空冷冻结晶进行除铁处理；

S34：将除铁后的钛液加热进行真空浓缩。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S31中粗钛渣的质量与浓盐酸体积比例为5:1。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S32中粗钛渣的质量与浓硫酸体积比例为6:1。

作为上述技术方案的进一步描述：所述步骤S4包括如下子步骤：

S41：将浓缩后的浓钛液进行水解；

S42：将水解后的钛液加入酸化水进行洗涤；

S43：将洗涤后的钛液加入铝粉进行漂白；

S44：将漂白后的钛液加入酸化水进行二次洗涤；

S45：将二次洗涤后的钛液加入磷酸钾或者磷酸进行盐处理；

S46：盐处理后的钛液进行焙烧、粉碎制得钛白粉。

本发明具有如下有益效果：

1、铝分离尾液采用三级逆流萃取、一级反萃，萃余液中主要成分含量约为：TFe28.56g/L、TiO₂ 0.82g/L、Al₂O₃ 8.43g/L、H₂SO₄ 456.35g/L，钛的萃取率为90.08％，获得的粗钛渣中含TiO₂ 31.35％。

2、粗钛渣制备钛白粉表明，粗钛渣脱钠—除铁—硫酸法水解钛白粉工艺，可生产出钛白粉，为下一步扩大试验时进行钛白粉制备工艺研究奠定了较好的技术基础。

附图说明

图1为步骤1和2的工艺流程图；

图2为步骤3和4的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

一种钛产品制备工艺，包括如下步骤：

(1)将铝分离尾液经三级逆流萃取得到负载有机相；

(2)将负载有机相反萃、过滤得到粗钛渣；

(3)将粗钛渣依次进行脱钠、酸解、除铁、浓缩处理；

(4)将浓缩后的浓钛液依次进行水解、洗涤、漂白、盐处理、焙烧、粉碎处理制得钛白粉。

如图1所示，在本实施例中，步骤(1)包括如下子步骤：

(11)将铝分离尾液依次进行一级萃取、二级萃取、三级萃取得到萃余液；

(12)将新有机相依次进行三级萃取、二级萃取、一级萃取得到负载有机相。

在本实施例中，所述步骤S1采用的萃取剂为萃取剂KG-1，所述步骤S1采用的溶剂分别为仲辛醇和磺化煤油。

1)萃取剂的萃取条件为尾液不稀释、萃取剂KG-1(20％)、1#溶剂(仲辛醇)(5％)、2#溶剂(磺化煤油)(75％)、O/A＝1:1，震荡时间5min，钛的萃取率可以达到69.77％。

2)三级逆流萃取试验

在萃取剂KG-1条件试验的基础上，为了增加钛的萃取率和验证萃取剂条件的可靠性，进行了三级逆流萃取试验。试验固定条件：取铝分离尾液、KG-1萃取剂(20％)、1#溶剂(5％)和2#溶剂(75％)；O/A＝1:1；震荡时间5min。经过三级逆流萃取，钛萃取率可达到90.00％以上。

如图2所示，在本实施例中，所述步骤(2)包括如下子步骤：

(21)负载有机相经反萃剂(氢氧化钠溶液)进行反萃后得到有机相和钛的氢氧化物沉淀；

(22)将钛的氢氧化物沉淀进行过滤得到粗钛渣；

(23)将过滤后的滤液补充反萃剂进行循环反萃；

(24)将有机相经盐酸酸洗再生后返回萃取作业；

(25)将酸洗废液浓缩结晶得到氯化钠副产物。

3)反萃剂KG-2(主要成分为强碱)浓度为3M/L，反萃相比O/A＝3:1，震荡时间5min，钛反萃率可达到97％。

4)再生反萃有机相萃取试验

有机相的再生不仅可以解决有机相对环境的污染问题，而且可以大大降低萃取过程的生产成本。本试验在于探究再生的有机相是否对钛的萃取率产生影响。

试验固定条件：有机相盐酸液；S₁：萃取剂KG-1(20％)、1^#溶剂(5％)、2^#溶剂75％)(反萃后有机相)；O/A＝1:1；震荡时间5min。

S₂：萃取剂KG-1(20％)、1^#溶剂(5％)、2^#溶剂(75％)(新配有机相)；O/A＝1:1(S+W)；震荡时间5min。将反萃后的有机相再生后用于钛的萃取，其萃取率比新配的有机相对钛的萃取率低0.25％，相差不大，有机相的再生是可行的。

5)钛分离提取粗钛渣试验

萃取工艺条件

萃取工艺条件：铝分离尾液(未稀释)、萃取剂KG-1(20％)、1#溶剂(5％)、2#溶剂(75％)，O/A＝1:1。

反萃及有机相再生工艺条件

一级反萃：反萃剂KG-2(3M/L)，O/A＝3:1。

一级酸洗有机相再生：稀盐酸(3M/L)，O/A＝5:1。

钛分离提取工艺技术指标

铝分离尾液：H₂SO₄ 405.56g/L、TiO₂ 8.27g/L、Al₂O₃ 8.10g/L、TFe 28.15g/L；三级逆流萃取后萃余液：H₂SO₄ 456.35g/L、TiO₂ 0.82g/L、Al₂O₃ 8.43g/L、TFe 26.15g/L；负载有机相：TiO₂ 5.72g/L、TFe 1.08g/L；反萃后有机相：TiO₂ 0.024g/L、TFe 0.052g/L；获得的粗钛渣TiO₂ 31.35％、Al₂O₃ 1.52％、TFe 11.14g/L、Na₂O 9.85％。钛的三级逆流萃取率为90.08％，反萃率大于97％，粗钛渣中TiO₂含量为31.35％。该钛粗渣是一个可直接销售的商品矿产品，主要作为生产硫酸法钛白粉的原料。

如图2所示，在本实施例中，所述步骤(3)包括如下子步骤：

(31)将粗钛渣溶解于浓盐酸中进行脱钠处理。

反萃后获得的粗钛渣仍含有大量的NaOH，对后续钛白粉制备有不利影响。将粗钛渣按5:1(渣质量/浓盐酸体积)的比例溶于浓盐酸，常温下搅拌1h，以脱除粗钛渣中的残余NaOH。渣脱钠后进行过滤，脱除后TiO₂由31.35％富集到52.31％，且损失较小。脱钠后的滤液可进行浓缩结晶回收氯化钠。条件为：滤液浓缩至原体积的2/5，真空度-0.074MPa，结晶终点温度为5℃，通过结晶，氯化钠可得以回收。

(32)将脱钠后的粗钛渣溶解于浓硫酸中进行酸解。

工艺过程和条件：将脱钠后的粗钛渣溶解于浓硫酸，溶解比例为6/1(渣质量/浓硫酸体积)，在温度为60℃的条件下，搅拌30min即可完全溶解。溶解后的钛液主要成分为：H₂SO₄ 78.35g/L、TiO₂ 161.75g/L、TFe 57.38g/L。(33)在酸解液中加入铁粉，还原制备黑钛液，并将还原后的钛液真空冷冻结晶进行除铁处理；

酸液加热至60℃保温，加铁粉还原制备黑钛液，至Ti³⁺含量为1～3g/L合格。还原后钛液真空冷冻结晶除铁，终点温度10℃，使铁钛比达到0.3～0.35后方可进行浓缩水解。

(34)将除铁后的钛液加热进行真空浓缩。

钛液加热至60℃真空浓缩，真空度-0.074MPa，体积浓缩一倍。浓钛液性质见表1-1。

表1-1浓钛液性质

名称

TiO2(g/L)

TFe(g/L)

H2SO4(g/L)

铁钛比

F值

稳定性

指标

230.75

70.36

176

0.3

2.24

≥500

表1-1结果表明，该浓钛液是制取硫酸法钛白粉的合格原液，再经过水解、洗涤、漂白等常规硫酸法钛白粉生产工艺，即可得到合格的硫酸法钛白粉商品产品。本次试验因为原料的不足，没有再继续完成后续试验工作，但这已为本矿石中钛的利用指明了方向，也为下一步的扩大试验奠定了良好的技术基础。

优选地，所述步骤(31)中粗钛渣的质量与浓盐酸体积比例为5:1；所述步骤(32)中粗钛渣的质量与浓硫酸体积比例为6:1。

如图2所示，在本实施例中，所述步骤(4)包括如下子步骤：

(41)将浓缩后的浓钛液进行水解；

(42)将水解后的钛液加入酸化水进行洗涤；

(43)将洗涤后的钛液加入铝粉进行漂白；

(44)将漂白后的钛液加入酸化水进行二次洗涤；

(45)将二次洗涤后的钛液加入磷酸钾或者磷酸进行盐处理；

(46)盐处理后的钛液进行焙烧、粉碎制得钛白粉。

1、本发明的铝分离尾液采用三级逆流萃取、一级反萃，萃余液中主要成分含量约为：TFe28.56g/L、TiO₂ 0.82g/L、Al₂O₃ 8.43g/L、H₂SO₄ 456.35g/L，钛的三级逆流萃取率为90.08％，获得的粗钛渣中含TiO₂ 31.35％。

2、本发明的粗钛渣制备钛白粉探索性试验表明，粗钛渣脱钠—除铁—硫酸法水解钛白粉工艺，可生产出钛白粉，为下一步扩大试验时进行钛白粉制备工艺研究奠定了较好的技术基础。

最后应说明的是：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，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，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

1.一种钛产品制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将铝分离尾液经三级逆流萃取得到负载有机相；

S2：将负载有机相反萃、过滤得到粗钛渣；

S3：将粗钛渣依次进行脱钠、酸解、除铁、浓缩处理；

2.根据权利要求1所述的一种钛产品制备工艺，其特征在于，所述步骤S1包括如下子步骤：

3.根据权利要求2所述的一种钛产品制备工艺，其特征在于：所述步骤S1采用的萃取剂为萃取剂KG-1，所述步骤S1采用的溶剂分别为仲辛醇和磺化煤油。

4.根据权利要求2所述的一种钛产品制备工艺，其特征在于，所述步骤S2包括如下子步骤：

S22：将钛的氢氧化物沉淀进行过滤得到粗钛渣。

5.根据权利要求4所述的一种钛产品制备工艺，其特征在于，所述步骤S2还包括如下子步骤：