CN114381597A - 以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法 - Google Patents

以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，包括如下步骤：S1、使用浮选药剂对攀西钛精矿进行浮选；S2、将氯化收尘渣用酸溶液打浆；S3、对浆料进行压滤和洗涤；S4、在滤饼中掺配聚乙烯醇，然后进行造球；S5、将含钛球团、精精矿、无烟煤按比例掺配，通过电炉冶炼为高钛渣；S6、将高钛渣破碎，并按比例掺入UGS渣，得到氯化富钛料。其优点是：1、从源头控制攀西钛精矿硅含量，降低了后续电炉冶炼难度。2、利用氯化收尘渣中的碳、钛组分，使其应用于钛渣冶炼过程，代替部分钛精矿和石油焦，大幅降低了钛渣冶炼成本；3、将冶炼后杂质较高的高钛渣与进口UGS渣掺配使用，减小了对进口富钛料得依赖。

Description

以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的 方法
技术领域
本发明涉及一种钛白粉生产技术，尤其是一种氯化法钛白粉生产技术。
背景技术
高钛渣、天然金红石、人造金红石、UGS渣等是氯化法钛白粉和海绵钛的主要原料，2020年我国氯化法钛白粉产量32万吨，海绵钛产量为11.6万吨，需氯化富钛料60万吨以上，而我国高钛渣(主要生产的富钛料)产量仅24.78万吨，已有较大的市场缺口。此外，随着国内氯化法钛白粉迎来快速发展期，以及航空航天钛材需求持续快速增长和化工钛材的全面复苏，预计未来5年氯化法钛白粉产能或将突破百万吨，对氯化富钛料需求将迅猛增长，氯化富钛料供应短缺问题更加严峻。
尽管我国钛矿资源丰富，但贫矿多、富矿少，高品位金红石资源匮乏，品位普遍偏低，钛铁矿原矿品位主要为5％～10％，金红石原矿品位多为1％～2％。攀西钛矿资源主要属于原生型钒钛磁铁矿，品位低，钙镁等其他金属杂质含量较高，分选难度大，开采成本高，资源综合利用率较低，通过单一富集方式处理难以达到氯化法钛白粉和海绵钛对原料的指标要求。目前攀西钛矿仅用于硫酸法钛白粉，未得到充分利用，而氯化法钛白粉和海绵钛所需钛原料基本依赖进口，难以支撑我国钛产业转型升级发展。因此我国依据国内钛精矿特点展开技术攻关。如专利公开号为CN106011501A的发明专利公开了一种攀枝花钛铁矿制取富钛料的方法，该方法先将攀枝花钛精矿在空气中高温氧化，再通过H2/CO混合气体还原，还原后的钛铁矿物料在NH4Cl溶液中锈蚀分离，其具体步骤如下：a.对攀枝花钛铁矿精矿进行筛分，放入马弗炉空气中高温氧化，保温后自然冷却；b.将氧化后粘结的攀枝花钛铁矿精矿颗粒压碎后放入沸腾炉中还原，在N2气氛下升温后通入H2和CO混合气体还原焙烧，得到还原钛铁矿；c.对还原后的钛铁矿进行锈蚀分离；对锈蚀后的产物进行筛分，得到富钛料和铁的氧化产物，其中，富钛料中的粒度为+48um、TiO2含量为74.31％、回收率达98.9％。该方法工艺简单，操作方便，能使钛铁矿高效还原，提高钛铁矿的还原金属化率，有利于铁的回收利用。但该方法难以去除攀枝花钛精矿中的钙、镁、硅杂质，导致富钛料品位不高，钙镁杂质高，难以满足沸腾氯化原料指标要求。其它一些专利技术也基本都能得到较高品位的富钛原料，但由于存在技术、成本或环保问题，除佰利联公司CN 104944466A专利进行工业化应用外，其他鲜有进行工业化生产的报道。
此外，无论是氯化法钛白粉或海绵钛在生产过程中，每生产1吨粗四氯化钛(中间体)要产生收尘渣50～120kg(根据原料品位不同有所差异)，该收尘渣中主要含有未反应的富钛料、石油焦以及其它金属氯化物。四氯化钛收尘渣中含有大量可溶性金属氯化物，极易吸潮或遇水水解而生成盐酸和金属氧化物，如直接排放进入环境将造成土壤酸化、残余四氯化钛的挥发潮解、重金属离子污染等严重事故。对此，国外相关企业一般采用石灰中和、滤渣填埋的方式处理，而氯化法钛白粉最大生产企业美国科慕公司除采用石灰中和法外，还有将废渣打浆后高压深井注入地层，及中和后加入水泥沙石等生产建筑材料——观音石的处理方式。而国内企业大多直接填埋处理或者用工业水打浆后中和过滤，污水外排，滤渣送渣场堆放的方式，这样处理易造成二次环境污染和收尘渣钛资源的浪费。
发明内容
为解决攀西钛精矿难以制备氯化富钛料的的问题，本发明提供了一种以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法。
本发明所采用的技术方案是：以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，包括如下步骤：
S1、使用浮选药剂对攀西钛精矿进行浮选，得到精精矿；
S2、将氯化收尘渣用质量浓度0.1％～1％的酸溶液打浆，得到浆料；
S3、对所述浆料进行压滤和洗涤，得到滤液和滤饼；
S4、在所述滤饼中掺配质量浓度1％～6％的聚乙烯醇，使滤饼中聚乙烯醇的质量浓度为1％～3％，然后进行造球，得到含钛球团；
S5、将所述含钛球团、所述精精矿、无烟煤按比例掺配，通过电炉冶炼为高钛渣；
S6、将所述高钛渣破碎至-60目～+120目，并按比例掺入UGS渣，得到氯化富钛料。
本发明主要目的是解决攀西矿难以制备氯化富钛料的问题，其原理如下：
攀西钛矿成分复杂，难以直接生产氯化富钛料。矿物工艺学分析表明，攀西钒钛磁铁矿的主晶矿物为钛磁铁矿，含有少量钒、铬、镁、铝等元素以类质同象存在其中，客晶矿物为钛铁矿、钛铁尖晶石、镁铝尖晶石等所组成的复合矿物，以微粒或板状结构沿磁铁矿晶面分布在主晶矿物中，钛铁矿是选钛的目标矿物，呈粒状集合体嵌布于磁铁矿与硅酸盐矿物中，占钛元素总量的10％～30％，该部分矿物可通过机械磨矿方法使钛铁矿颗粒与脉石(石英矿物)、磁铁矿充分解离，这为下步提纯钛精矿选别创造了条件。
本发明优化现有选矿工艺，采用抑硅浮选药剂配方，通过正浮选将钛精矿中含硅、钙、镁的脉石矿物去除分离，得到杂质成分含量较少的精精矿。再将氯化收尘渣打浆、过滤、洗涤去除重金属离子后，加入聚乙烯醇造球，随后按照一定比例与精精矿掺配，实验表明该方法可直接冶炼成分为：TiO2含量90％以上的高钛渣。实验证明了，再将此高钛渣掺配进一定量的UGS渣即可作为氯化富钛料使用。
作为本发明的进一步改进，所述浮选药剂为抑硅浮选药剂。具体抑硅浮选药剂可以包括如下质量份数比例的各组分：捕收剂100份、抑制剂32份、调整剂30份。当采用上述配方时，步骤S1中攀西钛精矿与抑硅浮选药剂的质量之比最好为1000:1。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述酸溶液为HCl。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述滤液用NaOH中和处理。
作为本发明的进一步改进，步骤S5中含钛球团、精精矿、无烟煤的掺配质量之比为3:7:1～2。
作为本发明的进一步改进，步骤S6中高钛渣与UGS渣的掺配质量之比为1:4。
本发明的有益效果是：1、本发明针对攀西钛精矿钙、镁、硅杂质高的特点，将攀西钛精矿洗选除杂，从源头控制了硅含量，降低了后续电炉冶炼难度。2、本发明针对氯化收尘渣的成分，创新性地利用其中的碳、钛组分，使其应用于钛渣冶炼过程，代替部分钛精矿和石油焦，大幅降低了钛渣冶炼成本，实现了渣中钛元素和碳元素资源化回收利用目的；3、本发明将冶炼后杂质较高的高钛渣与进口UGS渣掺配使用，一定程度上减小了对进口富钛料得依赖，具有一定的推广前景。
附图说明：
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
实施例一：
按照如下方法制备氯化富钛料：
(1)将某攀西高硅钙镁钛精矿(TiO247.47％，SiO22.67％，CaO 0.85％，MgO5.10％)，先进行细磨，然后加入抑硅浮选药剂进行4次浮选得到精精矿：TiO250.13％，SiO20.70％，CaO 0.20％，MgO 4.76％；次精矿为含TiO246.50％，SiO23.60％，CaO 1.20％左右的普通钛精矿；所述抑硅浮选药剂由以下质量份数比例的各组分组成：捕收剂100份、抑制剂32份、调整剂30份。攀西钛精矿与抑硅浮选药剂的质量之比为1000:1。
(2)将氯化收尘渣用质量浓度0.1％的盐酸溶液打浆后，对浆料进行压滤、洗涤得到滤饼，测定滤饼组分见表1：
表1滤饼组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ C/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 37.5 36.89 0.784 1.25 1.87 5.76
(3)在所述滤饼中掺配质量浓度3％的聚乙烯醇，使滤饼中聚乙烯醇的质量浓度为1.5％，然后用圆盘造球器造球，得到含钛球团；
(4)将所述含钛球团、所述精精矿、无烟煤按照含钛球团:精精矿:无烟煤＝1:9:1.5的质量比进行掺配，通过电炉冶炼为高钛渣；高钛渣组分见表2：
表2高钛渣组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 89.5 0.489 5.64 1.76 2.5
(5)冶炼所得MgO含量偏高，不能直接用于氯化钛白粉生产；将高钛渣破碎至-60目～+120目后与UGS渣按质量比高钛渣:UGS渣＝1:4掺配(UGS渣：TiO294.13％，SiO21.24％，CaO 0.12％，MgO 0.42％)，所得氯化富钛料测定组分见表3：
表3氯化富钛料组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 93.30 0.21 1.44 1.34 0.63
由表3可见：MgO+CaO≥1.5％，钙镁含量超标，需进一步调整含钛球团和精精矿的冶炼配比。
实施例二：
按照如下方法制备氯化富钛料：
(1)将某攀西高硅钙镁钛精矿(TiO247.47％，SiO22.67％，CaO 0.85％，MgO5.10％)，先进行细磨，然后加入抑硅浮选药剂进行4次浮选得到精精矿：TiO250.13％，SiO20.70％，CaO 0.20％，MgO 4.76％；次精矿为含TiO246.50％，SiO23.60％，CaO 1.20％左右的普通钛精矿；所述抑硅浮选药剂由以下质量份数比例的各组分组成：捕收剂100份、抑制剂32份、调整剂30份；攀西钛精矿与抑硅浮选药剂的质量之比为1000:1。
(2)将氯化收尘渣用质量浓度0.5％的盐酸溶液打浆后，对浆料进行压滤、洗涤得到滤饼，测定滤饼组分见表4：
表4滤饼组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ C/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 39.1 35.38 0.814 1.26 1.93 6.68
(3)在所述滤饼中掺配质量浓度6％的聚乙烯醇，使滤饼中聚乙烯醇的质量浓度为3％，然后用圆盘造球器造球，得到含钛球团；
(4)将所述含钛球团、所述精精矿、无烟煤按照含钛球团:精精矿:无烟煤＝3:7:1.5的质量比进行掺配，通过电炉冶炼为高钛渣；高钛渣组分见表2：
表5高钛渣组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 91.20 0.75 4.78 2.21 1.54
(5)冶炼所得MgO含量偏高，不能直接用于氯化钛白粉生产；将高钛渣破碎至-60目～+120目后与UGS渣按质量比高钛渣:UGS渣＝1:4掺配(UGS渣：TiO294.13％，SiO21.24％，CaO 0.12％，MgO 0.42％)，所得氯化富钛料测定组分见表6：
表6氯化富钛料组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 93.54 0.20 1.29 1.43 0.42
由表6可见：MgO+CaO＜1.5％，钙镁含量合格。
实施例三：
按照如下方法制备氯化富钛料：
(1)将某攀西高硅钙镁钛精矿(TiO247.47％，SiO22.67％，CaO 0.85％，MgO5.10％)，先进行细磨，然后加入抑硅浮选药剂进行4次浮选得到精精矿：TiO250.13％，SiO20.70％，CaO 0.20％，MgO 4.76％；次精矿为含TiO246.50％，SiO23.60％，CaO 1.20％左右的普通钛精矿；所述抑硅浮选药剂由以下质量份数比例的各组分组成：捕收剂100份、抑制剂32份、调整剂30份；攀西钛精矿与抑硅浮选药剂的质量之比为1000:1。
(2)将氯化收尘渣用质量浓度1％的盐酸溶液打浆后，对浆料进行压滤、洗涤得到滤饼，测定滤饼组分见表7：
表7滤饼组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ C/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 38.80 35.69 0.724 1.35 1.76 5.45
(3)在所述滤饼中掺配质量浓度2％的聚乙烯醇，使滤饼中聚乙烯醇的质量浓度为1％，然后用圆盘造球器造球，得到含钛球团；
(4)将所述含钛球团、所述精精矿、无烟煤按照含钛球团:精精矿:无烟煤＝5:5:1.5的质量比进行掺配，通过电炉冶炼为高钛渣；高钛渣组分见表8：
表8高钛渣组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 87.40 0.94 4.21 2.68 3.54
(5)冶炼所得MgO含量偏高，不能直接用于氯化钛白粉生产；将高钛渣破碎至-60目～+120目后与UGS渣按质量比高钛渣:UGS渣＝1:4掺配(UGS渣：TiO294.13％，SiO21.24％，CaO 0.12％，MgO 0.42％)，所得氯化富钛料测定组分见表9：
表9氯化富钛料组分
名称 TiO<sub>2</sub>/％ CaO/％ MgO/％ SiO<sub>2</sub>/％ TFe/％
滤饼 90.77 0.32 1.19 1.52 1.8
由表9可见：MgO+CaO≥1.5％，钙镁含量超标，需进一步调整含钛球团和精精矿的冶炼配比。
由上述实施例可以得出在冶炼时含钛球团与精精矿的质量比：含钛球团:精精矿＝3:7为宜。

Claims (8)

1.以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，包括如下步骤：
S1、使用浮选药剂对攀西钛精矿进行浮选，得到精精矿；
S2、将氯化收尘渣用质量浓度0.1％～1％的酸溶液打浆，得到浆料；
S3、对所述浆料进行压滤和洗涤，得到滤液和滤饼；
S4、在所述滤饼中掺配质量浓度1％～6％的聚乙烯醇，使滤饼中聚乙烯醇的质量浓度为1％～3％，然后进行造球，得到含钛球团；
S5、将所述含钛球团、所述精精矿、无烟煤按比例掺配，通过电炉冶炼为高钛渣；
S6、将所述高钛渣破碎至-60目～+120目，并按比例掺入UGS渣，得到氯化富钛料。
2.根据权利要求1所述的以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，其特征在于：所述浮选药剂为抑硅浮选药剂。
3.根据权利要求2所述的以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，其特征在于：所述抑硅浮选药剂包括如下质量份数比例的各组分：捕收剂100份、抑制剂32份、调整剂30份。
4.根据权利要求3所述的以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，其特征在于：步骤S1中攀西钛精矿与抑硅浮选药剂的质量之比为1000:1。
5.根据权利要求1所述的以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，其特征在于：步骤S2中所述酸溶液为盐酸。
6.根据权利要求1所述的以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，其特征在于：步骤S3中所述滤液用NaOH中和处理。
7.根据权利要求1所述的以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，其特征在于：步骤S5中含钛球团、精精矿、无烟煤的掺配质量之比为3:7:1～2。
8.根据权利要求1所述的以攀西钛精矿及四氯化钛收尘渣为原料制备氯化富钛料的方法，其特征在于：步骤S6中高钛渣与UGS渣的掺配质量之比为1:4。
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