專利名稱：一種用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于化工領域，具體涉及一種用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法。
背景技術：
鈦精礦是從鈦鐵礦或鈦磁鐵礦中采選出來，是用途非常廣泛的鈦白粉原料。用鈦精礦生產鈦白粉首先得制備硫酸氧鈦溶液，利用鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法通常包括如下過程將鈦精礦送入風掃磨進行研磨，研磨后的礦粉由循環(huán)風送入分級機分級，達不到要求的粗顆粒礦粉再送入風掃磨繼續(xù)研磨，達到要求粒度的礦粉被送入儲存?zhèn)}。酸解前，首先將礦粉和濃硫酸在預混槽中預混合10 20分鐘，將混合均勻的濃硫酸和礦粉送入酸解鍋中，加入引發(fā)液引發(fā)礦酸反應，所述的引發(fā)液通常為水，礦粉和濃硫酸在溫度達到125°C 會逐漸固化，完全固化即充分反應后在酸解鍋中熟化一定時間，通常控制在70 80min，然后加入浸取液進行浸出，所述的浸取液通常為水，浸出后過濾即得硫酸氧鈦溶液。浮選鈦精礦為酸性水打漿原礦礦粉、加浮選劑浮選而出的鈦精礦，礦粉粒度較干法磁選鈦精礦礦粉細，礦粉中含有少量脂肪酸類浮選劑；所述的磁選鈦精礦是指沒有利用浮選的選礦方式，直接用干法磁選的方式得到的鈦精礦，礦粉中沒有脂肪酸類浮選劑。隨選礦工藝發(fā)展及收率效益的追求，大多數(shù)選礦企業(yè)都采用濕法浮選的方式生產鈦精礦，因此， 浮選鈦精礦將逐步替代干法磁選鈦精礦占據市場份額。但是，在利用浮選鈦精礦來制備硫酸氧鈦的過程中會出現(xiàn)以下技術問題浮選鈦精礦中含有的脂肪酸類浮選劑在有氧、酸及一定溫度的條件下會瞬間分解產生大量的so2、CO2和水蒸氣，氣體形成的氣泡在短時間內使反應的體積迅速膨脹，高達預混料體積的5倍，并且多次膨脹，時間持續(xù)達2 3分鐘，在后期氣泡破裂中形成噴濺，將少量的物料從酸解鍋鍋蓋的開口處帶到鍋外，這種物料溫度高于180°C，硫酸含量> 80%，嚴重影響員工操作安全。當用浮選鈦精礦和磁選鈦精礦混合使用來制備硫酸氧鈦時，磁選鈦精礦反應激烈，反應時間短，固化速度快，3 -in即結束；而浮選鈦精礦礦反應雖然激烈，但時間長， 多次膨脹，固化慢，6 Smin才結束。這樣使得反應不同步，磁選鈦精礦反應完并固化，浮選鈦精礦還在反應，產生的熱量集聚后從薄弱處噴濺，由酸解鍋蓋開口處噴濺而出，造成在固化過程中有噴干料到酸解鍋外的現(xiàn)象，最惡劣的情況則發(fā)生爆炸，損壞酸解鍋，嚴重影響員工操作安全。另外，由于浸取前的浮選鈦精礦固相物溫度比磁選鈦精礦高，浮選鈦精礦的固相物浸取初期更加激烈，爆沸產生的壓力使浸取物料從薄弱處噴濺而出，使得固相物在浸取初期也出現(xiàn)噴料到鍋外的現(xiàn)象，同樣造成員工操作安全隱患。因此，如何避免在制備硫酸氧鈦的過程中發(fā)生噴料的現(xiàn)象成為本領域急需解決的技術問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法， 該方法可在礦酸反應時降低物料噴濺的程度，從而避免礦酸反應時噴料到酸解鍋外的現(xiàn)象。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是—種用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，包括如下步驟a、將鈦精礦礦粉和濃硫酸混合均勻；b、將混合均勻的鈦精礦礦粉和濃硫酸置于酸解鍋，加入引發(fā)液引發(fā)礦酸反應；礦酸反應至酸解鍋內形成大量氣泡時向酸解鍋內加入消泡劑；C、礦酸反應后的混合物經熟化后，向酸解鍋內加入浸取液浸出，然后過濾得到硫酸氧鈦溶液。浮選鈦精礦中含有的脂肪酸類浮選劑在有氧、酸及一定溫度的條件下會瞬間分解產生大量的so2、CO2和水蒸氣，從而形成的大量氣泡。通過試驗表明，形成大量氣泡的時間為礦酸反應至酸解鍋內溫度達到175°C時。另外，酸解鍋內是高溫強酸的環(huán)境，加入的消泡劑當然也應該是防高溫和強酸的消泡劑。因此，所述消泡劑是耐180°C以上高溫、耐硫酸含量在80%以上的強酸的消泡劑。其中，上述方法步驟a中鈦精礦礦粉和濃硫酸混合時，控制混合物料的溫度 (45°C。其中，上述方法步驟a中鈦精礦礦粉和濃硫酸的配比為濃硫酸質量鈦精礦礦粉的質量=1.5 1.6。其中，上述方法步驟b中所述的引發(fā)液是水或稀硫酸。其中，上述方法步驟b中，礦酸反應至酸解鍋內形成大量氣泡時向酸解鍋內吹入壓力為0. 35 0. 45MPa的壓縮空氣。其中，上述方法步驟c中所述的浸取液是水或含鈦溶液。其中，上述方法中鈦精礦礦粉的粒度為過325目篩時的篩余量5 25%。其中，上述方法步驟a中所述鈦精礦礦粉包括用濕法浮選選礦方式得到的浮選鈦精礦礦粉和用干法磁選選礦方式得到的磁選鈦精礦礦粉，浮選鈦精礦礦粉或磁選鈦精礦礦粉的質量鈦精礦礦粉的總質量< 10%。進一步的，步驟c中礦酸反應后的混合物經熟化后，使溫度降至100 120°C時，向酸解鍋內加入浸取液浸出。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明方法通過在酸解鍋內形成大量氣泡時加入消泡劑， 使氣泡遇到消泡劑后，由于消泡劑影響其表面張力的原因，使得氣泡表面的張力降低而迅速破滅，由此，使得反應產生的氣泡在初期就破裂，降低了物料噴濺的程度，從而也降低了礦酸反應體系的體積膨脹高度；在降低了物料噴濺的程度和礦酸反應體系膨脹高度的情況下也就避免了物料噴濺到酸解鍋外的現(xiàn)象，保證了在生產過程中操作人員的安全，改善了環(huán)境衛(wèi)生、降低了勞動操作強度，進而推進了浮選鈦精礦在硫酸法鈦白粉生產中的普及應用。本發(fā)明方法在加入消泡劑的同時，還向酸解鍋內吹入壓力為0. 35 0. 45MPa的壓縮空氣，從而進一步降低了物料噴濺的程度；通過在預混合時控制預混槽內的溫度，保證預混合的安全。本發(fā)明還提供了一種用浮選鈦精礦礦粉與磁選鈦精礦礦粉的混合礦礦粉生產硫酸氧鈦的具體實施方式
，通過控制礦粉的比例和浸取前固相物的溫度從而避免了固化過程和浸取初期噴料到酸解鍋外的現(xiàn)象。由于本發(fā)明方法避免了在制備硫酸氧鈦的過程中噴料到酸解鍋外的現(xiàn)象，避免了資源浪費，使得本發(fā)明方法還提高了二氧化鈦的回收率。
具體實施例方式本發(fā)明具體實施方式
如下一種用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，包括如下步驟a、將鈦精礦礦粉和濃硫酸混合均勻；b、將混合均勻的鈦精礦礦粉和濃硫酸置于酸解鍋，加入引發(fā)液引發(fā)礦酸反應；礦酸反應至酸解鍋內形成大量氣泡時向酸解鍋內加入消泡劑；C、礦酸反應后的混合物經熟化后，向酸解鍋內加入浸取液浸出，然后過濾得到硫酸氧鈦溶液。本領域技術人員可以理解的是，酸解鍋內是高溫強酸的環(huán)境，加入的消泡劑當然也應該是耐高溫和強酸的消泡劑，所述消泡劑是耐180°C以上高溫、耐硫酸含量在80%以上的強酸的消泡劑，例如，道康寧有限公司生產的消泡劑D313等。消泡劑加入的量一般按照消泡劑說明書上的添加量加入即可，通常情況下的加入量是礦粉質量的1 3%。，過低達不到消泡效果，過高會增加生產成本。通常情況下，礦酸反應至酸解鍋內溫度達到175°C時即會形成大量氣泡，即溫度達到175°C時，浮選鈦精礦中含有的脂肪酸類浮選劑在有氧、酸及一定溫度的條件下會瞬間分解產生大量的S02、CO2和水蒸氣，氣體形成的大量氣泡在短時間內使反應的體積迅速膨脹。本發(fā)明方法通過在酸解鍋內形成大量氣泡時加入消泡劑， 使氣泡遇到消泡劑后，由于消泡劑影響其表面張力的原因，使得氣泡表面的張力降低而迅速破滅，由此，使得反應產生的氣泡在初期就破裂，降低了物料噴濺的程度，從而也降低了礦酸反應體系的體積膨脹高度；在降低了物料噴濺的程度和礦酸反應體系膨脹高度的情況下也就避免了物料噴濺到酸解鍋外的現(xiàn)象，保證了在生產過程中操作人員的安全，改善了環(huán)境衛(wèi)生、降低了勞動操作強度，進而推進了浮選鈦精礦在硫酸法鈦白粉生產中的普及應用。由于在預混合過程中，礦粉中的一些雜質和硫酸會發(fā)生一些反應，釋放熱量，溫度不控制，容易使礦酸在預混槽提前反應，從而產生危險，因此，優(yōu)選的，上述方法步驟a中鈦精礦礦粉和濃硫酸混合時，控制混合物料的溫度< 45°C?？刂苹旌衔锪系臏囟?lt; 45°C可以采取以下措施將研磨后的礦粉多存放一段時間，降低加入到預混槽中的礦粉溫度；降低加入到預混槽中的濃硫酸溫度；加大預混槽夾套冷卻水流量；降低酸解鍋夾套冷卻水的溫度。通過采取上述的一種或者多種措施來保證礦酸預混合的溫度不超過45°C，從而保證充分的預混合效果及預混合安全。優(yōu)選的，為了使礦酸反應的體系更加合理，使礦和酸都充分的反應，上述方法步驟 a中鈦精礦礦粉和濃硫酸的配比為濃硫酸質量鈦精礦礦粉的質量=1. 5 1. 6。其中，本領域技術人員可以理解的是，水和濃硫酸接觸時會產生熱量，使酸解鍋內的溫度升高，從而引發(fā)礦酸反應，因此，其他的水溶液也可以達到引發(fā)礦酸反應的目的，例如稀硫酸，也可以是鈦白粉生產企業(yè)的一些廢酸等。本發(fā)明優(yōu)選上述方法步驟b中所述的引發(fā)液是水或稀硫酸。其中，本發(fā)明方法步驟b中，在加入消泡劑的同時，優(yōu)選礦酸反應至酸解鍋內形成大量氣泡時還向酸解鍋內吹入壓力為0. 35 0. 45MPa的壓縮空氣，強制使酸解鍋內形成的氣泡破裂，從而進一步降低了物料噴濺的程度，也進一步降低了礦酸反應體系的體積膨脹高度。在具體實施過程中，可以根據壓縮空氣的送氣量，形成單根或多根空氣柱由酸解鍋蓋頂部射入鍋內。鈦白粉生產企業(yè)通常用的浸取液都是水，但是為了達到資源的回收利用，也可以優(yōu)選采用企業(yè)生產過程中產生的低濃度含鈦廢液，這樣，即節(jié)省了水資源，又減少了含鈦廢液的處理費用，因此，上述方法步驟c中所述的浸取液優(yōu)選是水或含鈦溶液。由于礦粉的粒度過細，會使得反應相當劇烈，影響操作的安全，反之又會影響鈦的回收率，為了能夠保證高的回收率以及操作的安全性，本發(fā)明方法中鈦精礦礦粉的粒度優(yōu)選為過325目篩時的篩余量5 25%。優(yōu)選的，上述方法步驟a中所述鈦精礦礦粉包括用濕法浮選選礦方式得到的浮選鈦精礦礦粉和用干法磁選選礦方式得到的磁選鈦精礦礦粉，浮選鈦精礦礦粉或磁選鈦精礦礦粉的質量鈦精礦礦粉的總質量<10%。本發(fā)明提供了一種用浮選鈦精礦礦粉與磁選鈦精礦礦粉的混合礦粉生產硫酸氧鈦的具體實施方式
，通過控制礦粉的比例，即通過加大浮選鈦精礦礦粉和磁選鈦精礦礦粉用量的差距，從而減少在固化過程不同步的問題，避免固化過程噴干料到酸解鍋外的現(xiàn)象。進一步的，步驟c中礦酸反應后的混合物經熟化后，使溫度降至100 120°C時，向酸解鍋內加入浸取液浸出。通過控制浸取前固化物的溫度，從而避免在浸取初期噴料到酸解鍋外的現(xiàn)象。下面通過實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例一浮選鈦精礦經風掃磨研磨，礦粉細度達到325目篩余25%后送入磨后倉冷卻，溫度降低到50°C后送到礦粉計量槽。投料時計量30噸礦粉，礦粉中二氧化鈦含量為46. 2%, 礦粉與50. 82噸91. 5%的濃硫酸在預混槽中預混合lOmin，加入的濃硫酸溫度為40°C，預混合時控制預混槽內的溫度42°C左右，預混合后送到140m3酸解鍋中，用4. 21噸水稀釋礦酸混合物產生的熱量引發(fā)礦酸反應。在溫度升到175°C時，酸解鍋內開始產生大量氣泡，向酸解鍋內加入60kg D313消泡劑，D313消泡劑來源于道康寧有限公司。反應中無噴料到酸解鍋外的情況。熟化90min后物料溫度降至118°C，加78噸水浸取無噴料現(xiàn)象，得到163噸硫酸氧鈦水溶液。二氧化鈦含量為8. 31 %，二氧化鈦收率達到97. 73%。實施例二浮選鈦精礦經風掃磨研磨，礦粉細度達到325目篩余5%后送入磨后倉冷卻，溫度降低到50°C后送到礦粉計量槽。投料時計量30噸礦粉，礦粉中二氧化鈦含量為46. 2%，礦粉與50. 82噸91. 5%濃硫酸在預混槽中預混合lOmin，加入的濃硫酸的溫度為40°C，預混合時控制預混槽內的溫度42°C左右，預混合后送到140m3酸解鍋中，用4. 21噸水稀釋礦酸混合物產生的熱量引發(fā)礦酸反應。在溫度升到175°C時，酸解鍋內開始產生大量氣泡，加入 75kg D313消泡劑，D313消泡劑來源于道康寧有限公司，并且同時從酸解鍋頂部射入4根空氣柱，使用的壓縮空氣的壓力為0.4MPa。反應中無噴料到酸解鍋外的情況。熟化90min后物料溫度116°C，加11噸含二氧化鈦為7. 27%的低濃度水溶液和75噸水浸取無噴料現(xiàn)象， 得到169噸硫酸氧鈦水溶液。二氧化鈦含量8. 47%，二氧化鈦收率達到97. 64%。實施例三27噸浮選鈦精礦磨后礦粉與3噸磁選鈦精礦磨后礦粉分別計量，混合礦粉的粒度 325目篩余10%，二氧化鈦含量為46. 3%，混合礦粉共同與50噸91. 0%的濃硫酸在預混槽中預混合lOmin，加入的濃硫酸的溫度為40°C，預混合時控制預混槽內溫度為42°C左右，預混合后送到140m3酸解鍋中，用6. 09噸23. O%稀廢硫酸稀釋礦酸混合物產生的熱量引發(fā)礦酸反應。在溫度升到175°C時，酸解鍋內開始產生大量氣泡，向酸解鍋內加入45kg D313 消泡劑，D313消泡劑來源于道康寧有限公司。反應中無噴料現(xiàn)象。熟化90min后物料溫度 1080C，加80噸水浸取無噴料現(xiàn)象，得到165噸硫酸氧鈦水溶液。二氧化鈦含量8. 21 %，二氧化鈦收率達到97. 53%。實施例四3噸浮選鈦精礦磨后礦粉與27噸磁選鈦精礦磨后礦粉分別計量，混合礦粉的粒度為325目篩余8%，二氧化鈦含量為46. 5%，混合礦粉共同與49. 51噸92. 5%硫酸在預混槽中預混合lOmin，加入的濃硫酸的溫度為40°C，控制預混合溫度42°C左右，預混合后送到140m3酸解鍋中，用4. 31噸水稀釋礦酸混合物產生的熱量引發(fā)礦酸反應。在溫度升到 175°C時，酸解鍋內開始產生大量氣泡，從酸解鍋頂部射入2根空氣柱，壓縮空氣的壓力為 0.4MPa，并同時加入74kg D313消泡劑，D313消泡劑來源于道康寧有限公司，2min后物料固化，停止射入空氣柱。反應中無噴料現(xiàn)象。熟化90min后物料溫度102°C，加10噸含二氧化鈦為7. 37%的低濃度水溶液和75噸水浸取無噴料現(xiàn)象，得到169噸硫酸氧鈦水溶液。二氧化鈦含量8. 48 %，二氧化鈦收率達到97. 58 %。對比例一浮選鈦精礦經風掃磨研磨，礦粉細度達到325目篩余15%后送入磨后倉冷卻，溫度降低到50°C后送到礦粉計量槽。投料時計量30噸礦粉，礦粉的二氧化鈦含量為46. 2%, 礦粉與40°C的50. 82噸91. 5%硫酸在預混槽中預混合lOmin，控制預混合溫度42°C左右， 預混合后送到140m3酸解鍋中，用4. 21噸水稀釋礦酸混合物產生的熱量引發(fā)礦酸反應。在反應過程中噴出約800kg物料，固相物料熟化，熟化90min后物料溫度117°C，加78噸水浸取無噴料現(xiàn)象，得到162噸硫酸氧鈦水溶液，二氧化鈦含量8. 27%，二氧化鈦收率達到 96. 66%。對比例二5噸浮選鈦精礦磨后礦粉與25噸磁選鈦精礦磨后礦粉分別計量，混合礦粉細度達到325目篩余8%，礦粉中二氧化鈦含量為46. 4%，混合礦粉共同與40°C的44. 51噸92. 5% 濃硫酸在預混槽中預混合lOmin，控制預混合溫度42°C左右，預混合后送到140m3酸解鍋中，用10. 16噸49. 5%的濃縮硫酸稀釋礦酸混合物產生的熱量引發(fā)礦酸反應。反應過程中噴出固相物料約400kg。熟化70min后物料溫度135°C，加10噸含二氧化鈦為7. 37%的低濃度水溶液和75噸水浸取，浸取初期產生爆沸，噴出稀料漿約200kg，得到168噸硫酸氧鈦水溶液。二氧化鈦含量8. 38%，二氧化鈦收率達到96. 05%。通過實施例一和二與對比例一可以看出，本發(fā)明方法通過在酸解鍋內產生大量氣泡時加入消泡劑，能夠降低物料噴濺的程度，從而也降低了礦酸反應體系的體積膨脹高度， 避免了物料噴濺到酸解鍋外的現(xiàn)象。通過實施三和四與對比例二可以看出，采用浮選鈦精礦和磁選鈦精礦混合生產硫酸氧鈦的實施方式時，本發(fā)明通過加大浮選鈦精礦和磁選鈦精礦用量的差距，從而減少在固化過程不同步的問題，并且在熟化過程中能夠減少浮選鈦精礦固化物和磁選鈦精礦固化物溫度的差距，在進一步的控制浸取前固化物的溫度，從而避免了固化過程和浸取初期噴料到酸解鍋外的現(xiàn)象。本發(fā)明方法在生產硫酸氧鈦的過程中避免了噴濺物料到酸解鍋外的情況，保證了在生產過程中操作人員的安全，改善了環(huán)境衛(wèi)生、 降低了勞動操作強度，進而推進了浮選鈦精礦在硫酸法鈦白粉生產中的普及應用。另外，由于避免了噴料到酸解鍋外的現(xiàn)象，本發(fā)明方法還提高了二氧化鈦的回收率。
權利要求
1.一種用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于包括如下步驟a、將鈦精礦礦粉和濃硫酸混合均勻；b、將混合均勻的鈦精礦礦粉和濃硫酸置于酸解鍋，加入引發(fā)液引發(fā)礦酸反應；礦酸反應至酸解鍋內形成大量氣泡時向酸解鍋內加入消泡劑；C、礦酸反應后的混合物經熟化后，向酸解鍋內加入浸取液浸出，然后過濾得到硫酸氧鈦溶液。
2.根據權利要求1所述的用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于步驟a 中鈦精礦礦粉和濃硫酸混合時，控制混合物料的溫度< 45°C。
3.根據權利要求1所述的用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于步驟a 中鈦精礦礦粉和濃硫酸的配比為濃硫酸質量鈦精礦礦粉的質量=1. 5 1. 6。
4.根據權利要求1所述的用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于步驟b 中所述的引發(fā)液是水或稀硫酸。
5.根據權利要求1所述的用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于步驟 b中，礦酸反應至酸解鍋內形成大量氣泡時向酸解鍋內吹入壓力為0. 35 0. 45MPa的壓縮空氣。
6.根據權利要求1所述的用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于步驟c 中所述的浸取液是水或含鈦溶液。
7.根據權利要求1所述的用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于鈦精礦礦粉的粒度為過325目篩時的篩余量5 25%。
8.根據權利要求1所述的用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于步驟 a中所述鈦精礦礦粉包括用濕法浮選選礦方式得到的浮選鈦精礦礦粉和用干法磁選選礦方式得到的磁選鈦精礦礦粉，浮選鈦精礦礦粉或磁選鈦精礦礦粉的質量鈦精礦礦粉的總質量彡10%。
9.根據權利要求8所述的用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，其特征在于步驟 c中礦酸反應后的混合物經熟化后，使溫度降至100 120°C時，向酸解鍋內加入浸取液浸出ο
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用浮選鈦精礦制備硫酸氧鈦溶液的方法，具有在礦酸反應時降低物料噴濺的程度、避免礦酸反應時噴料到酸解鍋外的特點，屬于化工領域。該方法包括如下步驟a、將鈦精礦礦粉和濃硫酸混合均勻；b、將混合均勻的鈦精礦礦粉和濃硫酸置于酸解鍋，加入引發(fā)液引發(fā)礦酸反應；礦酸反應至酸解鍋內形成大量氣泡時向酸解鍋內加入消泡劑；c、礦酸反應后的混合物經熟化后，向酸解鍋內加入浸取液浸出，然后過濾得到硫酸氧鈦溶液。本發(fā)明方法避免了物料噴濺到酸解鍋外的現(xiàn)象，保證了在生產過程中操作人員的安全、改善了環(huán)境衛(wèi)生、降低了勞動操作強度，進而推進了浮選鈦精礦在硫酸法鈦白粉生產中的普及應用。
文檔編號C01G23/047GK102531047SQ201110450338
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權日2011年12月29日
發(fā)明者劉小波, 吳建春, 景建林, 陳新紅, 黃北衛(wèi) 申請人:攀枝花東方鈦業(yè)有限公司