一種制備人造金紅石的方法
【專(zhuān)利摘要】一種制備人造金紅石的方法，該方法包括以下步驟：（1）將通過(guò)氧化和還原處理改性后的含鈦物料用加熱后的酸以流態(tài)化的方式進(jìn)行浸出；（2）將步驟（1）中浸出后所得的漿料過(guò)濾，得固相物和母液；（3）將步驟（2）中所得固相物經(jīng)洗滌后進(jìn)行煅燒，得人造金紅石；其中，含鈦物料為鈦精礦和/或鈦渣。該方法采用流態(tài)化技術(shù)制備人造金紅石，具有生產(chǎn)連續(xù)、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定以及生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種制備人造金紅石的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金化工【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種制備人造金紅石的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鈦白粉學(xué)名二氧化鈦(T12)具有最佳的不透明性、白度和光亮度，被認(rèn)為是目前世界上性能最優(yōu)異的白色顏料。鈦白粉被廣泛應(yīng)用于涂料、塑料、造紙、印刷油墨、化纖、橡膠、陶瓷、化妝品、食品和醫(yī)藥等領(lǐng)域。目前生產(chǎn)鈦白粉的工藝主要為硫酸法和氯化法兩種。
[0003]硫酸法制取鈦白粉的方法對(duì)原料要求低，因此，含高鈣和高鎂的攀枝花鈦精礦和以其為原料冶煉獲得的酸溶性鈦渣是硫酸法鈦白的是適宜原料。
[0004]氯化法以鈦精礦、高鈦洛、人造金紅石或天然金紅石等富鈦料與氯氣反應(yīng)生成四氯化鈦，經(jīng)精餾提純獲得原料精四氯化鈦。然后通過(guò)氣相氧化，速冷后經(jīng)過(guò)氣固分離得到鈦白粉，或者采用金屬還原制備海綿鈦產(chǎn)品，今兒制備鈦合金。由于氯化法制備鈦白粉的方法具有技術(shù)先進(jìn)、生產(chǎn)效益好、環(huán)保優(yōu)勢(shì)大、工藝流程短、自動(dòng)化程度高和生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)。但是，氯化法對(duì)原料的要求高，常需采用高鈦渣或人造金紅石。
[0005]我國(guó)的攀西地區(qū)擁有豐富的鈦資源，但其鈣鎂含量較高，難以用作氯化法生產(chǎn)鈦白、海綿鈦等高端鈦的原料。為獲得能用于氯化法的原料需要對(duì)此類(lèi)原料進(jìn)行改性處理，以去除原料中所含的鈣、鎂在氯化過(guò)程中與氯氣反應(yīng)生成低熔點(diǎn)的雜質(zhì)。
[0006]目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)鈦礦進(jìn)行改性處理以制備人造金紅石的方法存在生產(chǎn)不連續(xù)、自動(dòng)化程度不高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定以及生產(chǎn)成本高等缺陷。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種制備人造金紅石的方法，該方法采用流態(tài)化技術(shù)制備人造金紅石，具有生產(chǎn)連續(xù)、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定以及生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種制備人造金紅石的方法，該方法包括以下步驟:
[0009]( I)將通過(guò)氧化和還原處理改性后的含鈦物料用加熱后的酸以流態(tài)化的方式進(jìn)行浸出；
[0010](2)將步驟(1)中浸出后所得的漿料過(guò)濾，得固相物和母液；
[0011](3)將步驟(2)中所得固相物經(jīng)洗滌后進(jìn)行煅燒，得人造金紅石；
[0012]其中，含鈦物料為鈦精礦和/或鈦渣。
[0013]本發(fā)明提供的制備人造金紅石的方法具有生產(chǎn)連續(xù)、自動(dòng)化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定以及生產(chǎn)成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0014]本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說(shuō)明。

【具體實(shí)施方式】
[0015]以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0016]本發(fā)明所述的浸出反應(yīng)時(shí)間是指從物料進(jìn)入浸出反應(yīng)塔的反應(yīng)區(qū)內(nèi)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到將所述反應(yīng)物料開(kāi)始進(jìn)行過(guò)濾時(shí)結(jié)束計(jì)時(shí)。
[0017]本發(fā)明提供了一種制備人造金紅石的方法，該方法包括以下步驟:
[0018](I)將通過(guò)氧化和還原處理改性后的含鈦物料用加熱后的酸以流態(tài)化的方式進(jìn)行浸出；
[0019](2)將步驟(1)中浸出后所得的漿料過(guò)濾，得固相物和母液；
[0020](3)將步驟(2)中所得固相物經(jīng)洗滌后進(jìn)行煅燒，得人造金紅石；
[0021]其中，含鈦物料為鈦精礦和/或鈦渣。
[0022]在本發(fā)明中，所述含鈦物料為鈦精礦和/或鈦渣，所述改性后的含鈦物料是指將鈦精礦和/或鈦渣通過(guò)氧化和還原處理后得到的物料。
[0023]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述方法的步驟(1)中，改性后的含鈦物料可以通過(guò)以下步驟獲得:(a)將含鈦物料經(jīng)過(guò)850°C -120(TC高溫氧化處理；(b)在還原性氣氛中，將經(jīng)氧化處理后的含鈦物料在650°C _900°C條件下進(jìn)行還原改性處理。對(duì)本發(fā)明所述的處理操作沒(méi)有特別的限定，可以為本領(lǐng)域內(nèi)常規(guī)使用的操作方法處理。
[0024]在本發(fā)明中，對(duì)鈦精礦或鈦渣采用氧化處理可以使鈦精礦或鈦渣中的鈦形成不溶于酸的鈦氧化物，對(duì)其采用還原處理以增加其中的雜質(zhì)的浸出效果，得到改性后的鈦精礦或鈦洛。
[0025]其中，上述步驟(a)中所述高溫氧化處理可以采用煤氣、天然氣或煤作為熱源進(jìn)行氧化處理，使含鈦物料變成為不溶于酸的物料，優(yōu)選使用焦?fàn)t煤氣作為熱源。上述步驟(b)中對(duì)氧化處理后的含鈦物料進(jìn)行還原的還原介質(zhì)可以采用煤氣或氫氣。氧化一還原改性處理可以采用流態(tài)化處理或轉(zhuǎn)窯方式進(jìn)行處理，優(yōu)選使用流態(tài)化模式進(jìn)行鈦精礦或鈦渣的改性處理。
[0026]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述方法的步驟(1)中，以鈦精礦的總重量為基準(zhǔn)，所述鈦精礦中含有40-50重量％的Ti02、25-35重量％的T [Fe] ,20-30重量％的Fe0、l_10重量％的Fe203、0.1-5重量％的A1203、1-10重量％的MgO、1-10重量％的S12和0.1-5重量％的CaO0以鈦渣的總重量為基準(zhǔn)，所述鈦渣中含有65-80重量％的Ti02、5_15重量％的T [Fe]、1-10 重量 ％ 的 Fe0、0.001-1 重量 ％ 的 Fe203、0.1-5 重量 ％ 的 A1203、0.1-10 重量 ％ 的 MgO、1-10重量％的S12和0.1-5重量％的CaO。
[0027]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述方法的步驟(1)中，所述浸出的過(guò)程包括:將加熱后的酸形成流態(tài)化浸出床，然后將改性后的含鈦物料加入所述流態(tài)化浸出床內(nèi)進(jìn)行浸出反應(yīng)。含鈦物料中的雜質(zhì)被浸出酸浸出，含鈦物料的比重減小，剛加入流化床的物料在流化床的下部，隨浸出時(shí)間的延長(zhǎng)，雜質(zhì)含量減少的物料逐步上移，通過(guò)控制流化床的流化速度，完成浸出反應(yīng)的物料隨浸出液一并溢流排出反應(yīng)器。
[0028]在本發(fā)明中，對(duì)所述改性后的含鈦物料的加入方式?jīng)]有特別的限定，優(yōu)選采用連續(xù)加入的方式。
[0029]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述方法的步驟(1)中，所述酸的濃度為8-50重量％。
[0030]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述方法的步驟(1)中，所述酸為無(wú)機(jī)酸，所述無(wú)機(jī)酸選自鹽酸、硫酸、鈦白水解廢酸和硝酸中的一種或多種，優(yōu)選為鹽酸。
[0031]特別地，工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的含有硫酸、鹽酸或硝酸的工業(yè)廢酸同樣可以應(yīng)用于本發(fā)明方法中，特別是含有硫酸的鈦白廢酸。
[0032]浸出反應(yīng)時(shí)使用的經(jīng)過(guò)改性處理的含鈦物料，由于原料性質(zhì)發(fā)生改變，原料中的鈦能形成不與酸發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)，通過(guò)使用無(wú)機(jī)酸采用流態(tài)化浸出反應(yīng)對(duì)改性后的含鈦物料進(jìn)行酸浸，對(duì)物料中的鈣鎂等雜質(zhì)進(jìn)行浸出，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)浸出操作，成本低，制備得到的人造金紅石質(zhì)量指標(biāo)穩(wěn)定。
[0033]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述方法的步驟(1)中，加熱后的酸的溫度為70_90°C。在本發(fā)明中，優(yōu)選通過(guò)控制浸出系統(tǒng)中的蒸汽流量以將酸加熱到需要的溫度。
[0034]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述方法的步驟(1)中，在改性后的含鈦物料加入所述流態(tài)化浸出床內(nèi)并且形成穩(wěn)定的流化態(tài)后，控制浸出反應(yīng)溫度為95-120°C，浸出反應(yīng)時(shí)間為6-10小時(shí)。在本發(fā)明中，優(yōu)選通過(guò)控制浸出系統(tǒng)中的蒸汽流量以控制浸出反應(yīng)的溫度。
[0035]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述方法的步驟(3)中，煅燒的溫度為400-600°C，煅燒的時(shí)間為30-100分鐘。
[0036]本發(fā)明所述的方法還可以包括將步驟(2)中所得的母液一部分直接配入酸進(jìn)入流態(tài)化浸出床內(nèi)循環(huán)使用。優(yōu)選情況下，將過(guò)濾所得的母液經(jīng)再生處理后形成再生酸，并將再生酸循環(huán)用于浸出過(guò)程中。
[0037]優(yōu)選情況下，在本發(fā)明所述的方法中所使用的流態(tài)化反應(yīng)器、儲(chǔ)存酸的設(shè)備和使用的管道均采用防腐材質(zhì)制作。特別地，本發(fā)明所述方法中使用的流態(tài)化反應(yīng)器和儲(chǔ)存酸的設(shè)備為鋼襯玻璃鋼、鋼襯耐酸膠片和耐酸瓷板等材料制作的浸出塔；使用的管道為玻璃鋼、鋼襯聚四氟乙烯鋼襯玻璃等材料制作的防酸腐蝕管道。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選實(shí)施方式，將含鈦物料經(jīng)過(guò)850°C -1200°C高溫氧化處理；在還原性氣氛中，將經(jīng)氧化處理后的含鈦物料在650°C _900°C條件下進(jìn)行還原改性處理，得到改性的鈦精礦或鈦渣物料，使用耐酸泵將濃度為8-50重量％的浸出的酸泵入浸出塔內(nèi)，形成流態(tài)化浸出床；浸出酸使用石墨換熱器進(jìn)行加熱，控制蒸汽流量將浸出酸加熱到70-900C ;經(jīng)過(guò)改性的鈦精礦或鈦渣物料直接且連續(xù)加入流態(tài)化浸出塔內(nèi)，控制泵入的酸流量，使含鈦物料在浸出塔內(nèi)處于流態(tài)化狀態(tài)；控制浸出反應(yīng)溫度為95-120°C，浸出反應(yīng)時(shí)間為6-10小時(shí)。經(jīng)過(guò)浸出的物料由于比重的變化，隨浸出液一起排至浸出漿料槽內(nèi)；將漿料進(jìn)行固液分離后，固相物在400-600°C條件下煅燒30-100分鐘得到人造金紅石產(chǎn)品，產(chǎn)生的廢酸經(jīng)過(guò)再生裝置再生處理后進(jìn)入浸出系統(tǒng)被循環(huán)利用。
[0039]以下將通過(guò)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。以下實(shí)施例中所使用的原料在沒(méi)有特別說(shuō)明的情況下均來(lái)自商購(gòu)。
[0040]實(shí)施例1
[0041]將在960°C條件下氧化后，在820°C還原處理的鈦精礦放入浸出料倉(cāng)內(nèi)備用。在配酸槽內(nèi)，使用濃鹽酸和水，配制成酸濃度為22重量％的鹽酸溶液備用，將配好的酸泵入流態(tài)化浸出循環(huán)槽內(nèi)，使用耐酸泵將浸出酸泵入流態(tài)化浸出反應(yīng)塔內(nèi)，在浸出操作初期，浸出酸進(jìn)入流態(tài)化浸出反應(yīng)塔過(guò)程中使用石墨換熱器進(jìn)行加熱，控制蒸汽流量將浸出酸加熱到80°C，形成流態(tài)化浸出床；開(kāi)啟改性鈦精礦料倉(cāng)放料閥，通過(guò)控制料倉(cāng)下的放料閥開(kāi)度，控制改性鈦精礦加料量按照1.5噸/小時(shí)連續(xù)加料，改性后的鈦精礦直接加入流態(tài)化浸出反應(yīng)塔反應(yīng)區(qū)，通過(guò)調(diào)節(jié)泵出口閥門(mén)控制浸出酸流量為8m3/h，使含鈦物料在浸出塔內(nèi)處于流態(tài)化狀態(tài)；待整個(gè)流化床穩(wěn)定后，控制蒸汽流量使浸出反應(yīng)區(qū)內(nèi)溫度穩(wěn)定在105±5°C，隨著浸出反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)完成的物料隨浸出酸溢流出浸出反應(yīng)塔，浸出完成的溶液經(jīng)過(guò)過(guò)濾處理，過(guò)濾后固相物經(jīng)過(guò)洗滌、在500°C下煅燒80分鐘得到含二氧化鈦的人造金紅石產(chǎn)品；過(guò)濾產(chǎn)生的廢酸一部分經(jīng)過(guò)再生裝置再生處理后進(jìn)入浸出系統(tǒng)循環(huán)利用。另一部分過(guò)濾后的溶液回流至循環(huán)槽內(nèi)，與新加入的浸出酸作為浸出酸進(jìn)行循環(huán)使用。
[0042]根據(jù)上述方法連續(xù)生產(chǎn)72小時(shí)，檢測(cè)得到的人造金紅石產(chǎn)品中二氧化鈦的含量為90.11~90.63重量％。
[0043]對(duì)比例1
[0044]將在960°C條件下氧化后，在820°C還原處理的鈦精礦放入浸出料倉(cāng)內(nèi)備用。
[0045]在配酸槽內(nèi)，使用濃鹽酸和水，配制成酸濃度為22重量％的鹽酸溶液，并用石墨換熱器進(jìn)行加熱到80°C，備用。
[0046]開(kāi)啟改性鈦精礦料倉(cāng)放料閥，向浸出反應(yīng)塔反應(yīng)區(qū)內(nèi)加入7.0噸改性的鈦精礦和24m3的上述備用的浸出酸，攪拌混合均勻后加熱，使得浸出反應(yīng)區(qū)內(nèi)溫度穩(wěn)定在105±5°C，在浸出過(guò)程中不斷攪拌，浸出反應(yīng)進(jìn)行8小時(shí)后，將反應(yīng)物料冷卻沉降，然后對(duì)固相物進(jìn)行過(guò)濾處理，過(guò)濾后固相物經(jīng)過(guò)洗滌、在500°C下煅燒80分鐘得到含二氧化鈦84.01重量％的人造金紅石產(chǎn)品。
[0047]按照上述相同的方法再制備五批人造金紅石產(chǎn)品，分別檢測(cè)其中的二氧化鈦的含量,結(jié)果如下表1所示。
[0048]表1
[0049]

【權(quán)利要求】
1.一種制備人造金紅石的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟: (1)將通過(guò)氧化和還原處理改性后的含鈦物料用加熱后的酸以流態(tài)化的方式進(jìn)行浸出； (2)將步驟(1)中浸出后所得的漿料過(guò)濾，得固相物和母液； (3)將步驟(2)中所得固相物經(jīng)洗滌后進(jìn)行煅燒，得人造金紅石； 其中，含鈦物料為鈦精礦和/或鈦渣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(1)中，改性后的含鈦物料通過(guò)以下步驟獲得:(a)將含鈦物料經(jīng)過(guò)850°C -120(TC高溫氧化處理；(b)在還原性氣氛中，將經(jīng)氧化處理后的含鈦物料在650°C -900°C條件下進(jìn)行還原改性處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，在步驟(1)中，以鈦精礦的總重量為基準(zhǔn)，所述鈦精礦中含有40-50重量％的Ti02、25-35重量％的T [Fe] ,20-30重量％的Fe0、l_10重量 ％ 的 Fe203、0.1-5 重量 ％ 的 A1203、1-10 重量 ％ 的 MgO、1-10 重量 ％ 的 S12 和 0.1-5 重量 ％的 CaO ； 以鈦渣的總重量為基準(zhǔn)，所述鈦渣中含有65-80重量％的Ti02、5-15重量％的T [Fe]、1-10 重量 ％ 的 Fe0、0.001-1 重量 ％ 的 Fe203、0.1-5 重量 ％ 的 A1203、0.1-10 重量 ％ 的 MgO、1-10重量％的S12和0.1-5重量％的CaO。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述浸出的過(guò)程包括:將加熱后的酸形成流態(tài)化浸出床，然后將改性后的含鈦物料加入所述流態(tài)化浸出床內(nèi)進(jìn)行浸出反應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述酸的濃度為8-50重量％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，在步驟(1)中，所述酸為無(wú)機(jī)酸，所述無(wú)機(jī)酸選自鹽酸、硫酸、鈦白水解廢酸和硝酸中的一種或多種，優(yōu)選為鹽酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的方法，其中，在步驟(1)中，加熱后的酸的溫度為70-90。C。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，在步驟(1)中，在改性后的含鈦物料加入所述流態(tài)化浸出床內(nèi)并且形成穩(wěn)定的流化態(tài)后，控制浸出反應(yīng)溫度為95-120°C，浸出反應(yīng)時(shí)間為6-10小時(shí)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在步驟(3)中，煅燒的溫度為400-600°C，煅燒的時(shí)間為30-100分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，該方法還包括:將步驟(2)中過(guò)濾所得的母液經(jīng)再生處理形成再生酸，并將再生酸循環(huán)用于浸出過(guò)程。
【文檔編號(hào)】C01G23/08GK104045111SQ201310534032
【公開(kāi)日】2014年9月17日 申請(qǐng)日期:2013年11月1日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月1日
【發(fā)明者】稅必剛, 馬維平, 劉小蘭, 程曉哲, 葉恩東, 龍飛虎, 張興勇 申請(qǐng)人:攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司