製取鈦液的方法及製取鈦白粉的方法

2023-05-24 11:27:01

專利名稱：：製取鈦液的方法及製取鈦白粉的方法
技術領域：
：本發明涉及鈦冶金的方法，更具體地講，涉及製取鈦液和鈦白粉的方法。
背景技術：
：釩鈦-磁鐵礦在選礦、高爐冶煉過程中，約有50%的4太進入高爐渣，形成Ti02含量達17%28%的高爐渣而無法進一步使用，這種高爐渣的堆積既浪費資源又汙染環境。現階段，對高鈦型高爐渣的利用主要採取以治理為主的方式進行，例如，用於鋪路、制磚和建築骨料。在高鈦型高爐渣的綜合利用方面，有以下方法(1)通過高溫碳化、低溫選擇性氯化來製取四氯化鈦；(2)用濃度為89%93%的硫酸溶液酸解高爐渣，從而製取顏料級鈦白並從廢液中回收Sc203;(3)對高爐渣進行改性後釆用選礦方法將Ti〇2分離出來；(4)對含鈦高爐渣進行加壓酸解來製取富鈦料。以上提取高鈦型高爐渣中鈦的方法需要使用高溫處理方法或使用較高濃度的硫酸進行酸解反應。廢酸是硫酸法鈦白生產的最大隱患之一，國內主要的鈦白廢酸處理方法有濃縮再生、用擴散滲析膜技術提純、製取農用磷酸氫4丐、製取過磷酸4丐肥料、製取硫酸亞鐵銨、製取工業級硫酸鎂、製取聚鐵、製取人造金紅石等。此外，如果釆用中和處理方法來處理廢酸，將極大地增加生產成本。
發明內容本發明通過提供一種製取鈦液的方法，克服了上述技術問題中的一個或多個。該製取鈦液的方法包括以下步驟a、用無機酸對含鈥水淬高爐渣進行酸解；b、用無機酸對步驟a中酸解後的物料進行浸取，然後過濾得到濾液；c、用所述濾液對含鈦水淬高爐渣進行酸浸；d、對酸浸後的物料進行水解，並過濾，得到鈦富集後的物料；e、用無機酸對鈦富集後的物料進行酸解；f、用酸溶液對步驟e中酸解後的物料進行浸取，然後過濾，從而得到鈦液。含鈦水淬高爐渣4安重量百分數計可包含17%28%的Ti02、22%32%的CaO、22%28%的Si02、10%16%的A1203、5%8%的MgO以及3%5%的其它物質。無機酸可包括石克酸溶液和鹽酸溶液中的一種或其混合物。優選地，無才幾酸為碌b酸:容液。根據本發明的一方面，在步驟a中無機酸的質量濃度為10%~70%,無機酸與含鈦水淬高爐渣的重量之比為1.5:16:1，酸解的溫度為200°C350°C,酸解的時間為120min300min。根據本發明的一方面，在步驟b中無機酸的質量濃度為10%70%，無機酸與步驟a中使用的含鈦水淬高爐渣的重量之比為2:16:1，浸取的溫度為5(TC卯。C，浸取時間為30min120min。根據本發明的一方面，在步驟c中所述濾液與含鈦水淬高爐渣的重量之比為3:110:1。根據本發明的一方面，在步驟d中，對酸浸後的物料進行水解的步驟包括以下步驟向酸浸後獲得的物料加水，控制溶液的pH值為04煮沸lh4h,其中，加入的水與步驟c中使用的含鈦水淬高爐渣的重量之比為2:15:1。根據本發明的一方面，在步驟e中無機酸的質量濃度為50%以上，無機酸與鈦富集後的物料的重量之比為1.5:12.5:1，酸解的溫度為150°C350°C,酸解的時間為60min以上。根據本發明的一方面，在步驟f中酸溶液為闢u酸溶液、鹽酸溶液或其混合物，酸溶液的pH值為0~4,浸取的溫度為50°C90°C，浸取時間為30min120min。本發明還通過提供一種製取鈦白粉的方法，克服了上述技術問題中的一個或多個。該方法包括以下步驟由鈦精礦製取鈦液；根據本發明的由含鈦水淬高爐渣製取鈦液的方法來製取鈦液；按照鈦量比例為1:11:4來混合所述根據本發明的由含鈦水淬高爐渣製取的鈦液和所述由鈦精礦製取的鈦液，從而獲得水解鈦液；由水解鈦液作為原料，通過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨來製取鈦白粉。根據本發明的製取鈦液的方法和製取鈦白粉的方法具有以下優點(l)可利用煉鐵生產過程中產生的含鈦水淬高爐渣，工藝簡單，實現了高爐渣中有價元素的有效利用；(2)可使用鈦白生產過程產生的廢酸、軋鋼過程中產生的廢酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解、浸取，成功解決了廢酸難以處理的問題，減少了環境汙染。通過下面結合附圖進行的詳細描述，本發明的上述和其它目的及特點將會變得更加清楚，其中圖1是根據本發明的製取鈦液的方法的流程圖；圖2是根據本發明的製取鈦白粉的方法的流程圖。具體實施例方式在下文中，將參照附圖更加充分地描述本發明。本領域技術人員將意識到，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可以以各種不同的方式修改描述的實施例。現在參照附圖來描述根據本發明的製取鈦液的方法，圖1是根據本發明的製取鈦液的方法的流程圖。根據本發明的製取鈦液的方法採用含鈦水淬高爐渣作為原料。高爐渣在高溫下用水驟冷(即，水淬)後晶體的無序度增加，處於非晶態甚至無定形態，其物理化學性質都有很大的變化，導致其酸浸行為也隨之變化。含鈦水淬高爐渣具有非常好的化學活性，反應迅速。其化學組成如表l所示。表1tableseeoriginaldocumentpage6根據本發明的製取鈦液的方法，首先，用無機酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解。在該酸解步驟中使用的無機酸的濃度(質量濃度，下同)可為10%~70%,無機酸與含鈦水淬高爐渣的重量之比可為1.5:16:1，酸解的溫度可為200°C350°C,酸解的時間可為120min300min(分鐘)。在實際操作過程中，可將無機酸加入到含鈦水淬高爐渣中，待反應至不再產生氣泡後將反應物移至馬弗爐內保溫。本領域技術人員可以根據無機酸的用量、酸解的溫度來確定在馬弗爐內保溫的時間，優選地，保溫150min280min。這裡，所使用的無機酸可以為石克酸溶液、鹽酸溶液或其混合物。在實際生產過程中，可以採用以下酸中的一種或其混合物工業硫酸、工業鹽酸、軋鋼過程中產生的廢酸、鈦白生產過程中產生的廢酸。優選地，使用廢硫酸、廢鹽酸或其混合物對含鈦水淬高爐渣進行酸解；更加優選地，使用廢石克酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解。在該步驟中使用的無機酸(例如廢酸)同樣適用於下面的步驟。接著，用無^/i酸對酸解後的物料進行浸:取，然後過濾得到濾液。在該浸取步驟中使用的無機酸的濃度可為10%70%,無機酸與原料含鈦水淬高爐渣的重量之比可以為2:16:1，浸if又的溫度可為5(TC^TC，浸取時間可以為30min120min。然後，用上述浸取步驟中獲得的濾液對另外的含鈦水淬高爐渣進行酸浸。在該酸浸步驟中，濾液與該另外的含鈦水淬高爐渣的重量之比可為3:110:1。該酸浸的過程不僅使所述另外的含鈦水淬高爐渣中的部分Ti02轉化成可溶性鈦鹽，而且使生成的鈦鹽溶解在液相中。待反應至不再產生氣泡後，向反應物加水，控制溶液的pH值為04的條件下煮沸1h4h(小時)，從而使反應物中可溶性鈦鹽水解，然後過濾，得到鈦富集後的物料。在該步驟中，加水量與所述另外的含鈦水淬高爐渣的重量之比可為2:15:1。該煮沸的過程主要是可溶性鈦鹽水解的過程，但該煮沸的過程可進一步使含鈦水淬高爐渣中的Ti02轉化成可溶性鈦鹽，並使生成的鈦鹽溶解在液相中；也就是說，煮沸的步驟中包括水解、酸解和浸取的過程。接著，用無機酸對鈦富集後的物料進行酸解。在該酸解步驟中，所使用的無機酸的濃度可為50%以上，無機酸與鈦富集後的物料的重量之比可為1.5:1-2.5:1,酸解的溫度可為150。C350。C，酸解的時間可為60min以上。在實際操作過程中，可將濃度為50%以上的無機酸加入到鈦富集後的物料中，待反應至不再產生氣泡後將反應物移至馬弗爐內保溫。本領域技術人員可以根據無機酸的用量、酸解的溫度來確定在馬弗爐內保溫的時間，優選地，保溫60min300min。最後，用酸溶液對上述酸解後的物料進行浸取，然後過濾，從而得到鈦液。在該浸耳又步驟中使用的所述酸溶液可以為石危酸溶液、鹽酸溶液或其混合物，所述酸溶液的pH值可為0~4，浸取的溫度可為50°C90°C,浸取時間可為30min120min。以上獲得的鈦液可直接進入鈦白粉生產的主流程，從而製取鈦白粉。本領域技術人員可以採用公知技術由以上製取的鈦液製取鈦白粉，在此不再贅述。因此，根據本發明的製取鈦液的方法，使用含鈦水淬高爐渣作為原料來製取鈦液，成本低，實現固體廢物中有價元素的有效利用。此外，根據本發明的製取鈦液的方法，酸解步驟和浸取步驟均可使用廢酸(例如軋鋼過程中產生的廢酸或鈦白生產過程中產生的廢酸)，有效地解決了廢酸難以處理、難以全面回收的技術問題，帶來保護環境和節約資源的雙重效益。以下，參照附圖來描述根據本發明的製取鈦白粉的方法，圖2是根據本發明的製取鈦白粉的方法的流程圖。根據本發明的製取鈦白粉的方法，首先，利用傳統方法由鈦精礦作為原料來製取鈦液。例如，可由Ti02含量為40%以上的鈦精礦作為原料，用濃度為84%~88%、重量為鈥一青礦重量的1.4~1.74咅的無才幾酸(例如闢b酸)在150。C350。C的條件下對該鈦精礦進行酸解後熟化120min或120min以上，冷卻，然後向其加入重量為鈦精礦重量的2倍4倍的水充分浸取可溶性鈦鹽，過濾，從而得到鈦液。然而，由鈦精礦製取鈦液的方法不限於此。然後，根據本發明方法由含鈦水淬高爐渣製取的鈦液和由鈦精礦製取的鈦液，按照鈦量比例為1:11:4混合配製成水解鈦液。隨後，利用傳統方法由水解鈦液作為原料來製取鈦白粉。例如，利用該水解鈦液作為原料，經過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨，從而制耳又鈦白粉。需要指出的是，如果僅採用根據本發明方法由含鈦水淬高爐渣製取的鈦液作為原料經過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨等工藝來製取鈦白粉，則該鈦白粉難以達到顏料級鈦白粉的質量要求。根據本發明的製取鈦白粉的方法，按照一定的比例將由鈦精礦製取的鈦液和才艮據本發明方法由含鈦水淬高爐渣製取的鈦液混合作為水解鈦液，經過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨等工藝，易於製取顏料級鈦白粉。下面的實施例更加詳細地說明了根據本發明的製取鈥液的方法和製取鈦白粉的方法。然而，應該理解，本發明不受這些實施例的限制。實施例1:製取鈥液將含鈦水淬高爐渣(該高爐渣按重量百分H計含有22.60%的Ti02、28.60%的CaO、24.75%的Si02、13.15%的A1203、6.65%的MgO)在110±5°C的溫度條件下乾燥120min,除去高爐渣中的水分。將100g乾燥過的含鈦水淬高爐渣緩慢加入到200mL預先用工業硫酸配製的濃度為50%的硫酸溶液中，並用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡後，將反應物放入馬弗爐內在32(TC條件下熟化210min,然後按含鈦水淬高爐渣重量與浸取液重量為1:4加入濃度為20%的廢石克酸溶液在70。C條件下保溫浸取lh,對浸取後的物料進行過濾處理得到濾液。取上述製取的濾液500mL放入反應器中，另取100g上述乾燥過的含鈦水淬高爐渣緩慢加入反應器內，並用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡後，加入350mL水繼續煮沸2h,對反應物進4於過濾處理，在110土5。C的溫度條件下乾燥濾餅，得到158.3g鈦富集後的物料。將鈥富集後的物料100g放入反應器中，加入80mL濃度為50%的硫酸，並用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡後，將反應物放入馬弗爐內在17(TC條件下熟化120min,然後按鈦富集後的物料的重量與浸取液重量為1:3加入pH值為2的^L酸溶液在70。C條件下保溫浸耳又lh，對浸取後的物料進行過濾處理，得到鈦液。實施例2:製取鈥液將含鈦水淬高爐渣(該高爐渣按重量百分數計含有22.12%的Ti02、29.17%的CaO、24.66%的Si〇2、12.80%的A1203、6.52%的MgO)在110士5。C的溫度條件下乾燥120min,除去高爐渣中的水分。將100g乾燥過的含鈦水淬高爐渣緩慢加入到480mL預先使用鈦白廢石克酸和工業;5克酸配製的濃度為20%的硫酸溶液中，並用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡後，將反應物放入馬弗爐內在320。C條件下熟化210min,然後按含鈦水淬高爐渣重量與浸取液重量為l:4加入軋鋼過程中產生的濃度為20%的廢硫酸溶液在68°C條件下保溫浸取lh,對浸取後的物料進行過濾處理得到濾液。取上述製取的濾液500mL放入反應器中，另取lOOg上述乾燥過的含鈦水淬高爐渣緩慢加入反應器內，並用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡後，加入350mL水繼續煮沸2h，對反應物進行過濾處理，在110士5。C的溫度條件下乾燥濾餅，得到156.4g鈦富集後的物料。將鈥富集後的物料100g放入反應器中，加入80mL濃度為50%的硫酸，並用攪拌器不斷攪拌，待反應至不再產生氣泡後，將反應物放入馬弗爐內在17(TC條件下熟化120min,按鈦富集後的物料的重量與浸取液重量為1:3加入pH值為1的^充酸溶液在7(TC條件下保溫浸取lh，對浸取後的物料進行過濾處理，得到鈦液。實施例3:製取鈦白粉將101mL濃度為86%的硫酸溶液加入到500mL燒杯中，在不斷攪拌的條件下加入100g鈥精礦(該4太精礦按重量百分數計含有45.91%的TiO2、0.93%的CaO、3.95%的Si02、1.70%的A1203、6.50%的MgO、30.86o/"々TFe),充分攪拌使之與硫酸溶液混合均勻，混勻後將混合物放在電熱套上加熱，當加熱至約120。C時體系開始反應，不斷攪拌直至反應物料固化。將反應固化的物料移至馬弗爐內在21(TC的條件下熟化150min,然後將熟化物料取出冷卻至室溫後，向熟化物料中加入300mL的浸取水，並將該燒杯置於溫度為70°C的水浴中攪拌至固體充分溶解。最後，將浸取物料過濾便得到鈦液。將實施例1中製取的鈦液與以上由鈦精礦製取的鈦液按照鈦量比例為1:2配製成水解鈦液，該水解鈦液的總TK)2含量為220±5g/L,T產含量為3g/L5g/L。底水與水解鈦液的體積比為1:4,底水和水解鈥液的預熱溫度為96。C98。C，將水解鈦液加入到底水中，水解鈥液的加料時間為16min18min,加入水解鈦液的過程中保持溫度為96。C98。C並不斷攪拌，水解鈦液加完之後繼續保溫並攪拌。出現變灰點之後，停止攪拌和加熱，靜置30min之後開始加入稀釋水(溫度不低於90。C的熱水)繼續水解，水解漿料保持在微沸狀態(溫度約115°C),控制水解漿料的總Ti02含量為160g/L左右，加入稀釋水的時間為大約120min。加完稀釋水後繼續在孩t沸狀態下水解70min。對水解後的物料進行過濾處理，先用pH為1的石克酸溶液洗滌濾餅，再用蒸餾水洗滌。對洗滌好的物料進行鹽處理，鹽處理劑為碳酸鉀和磷酸，碳酸鉀的添加量(以K20計)為1102量的0.48%,磷酸的添加量(以P20J+)為Ti02f的0.25%。接著，對鹽處理後的物料進行煅燒，即，首先用45min將該物料升溫至400。C並保溫45min,然後用45min升溫至700。C並^f呆溫60min,最後用45min升溫至920。C並保溫30min。完成煅燒後，冷卻物料，並對物料進行研磨，得到顏料級鈦白粉。含鈦水淬高爐渣(200g含鈦水淬高爐渣，即兩次使用的含鈦水淬高爐渣的總量)中的4太的回收率為67.24%。實施例4:製取鈦白粉將101mL濃度為86%的硫酸溶液加入到500mL燒杯中，在不斷攪拌的條件下加入100g鈥精礦(該鈦精礦按重量百分數計含有45.91%的TiO2、0.93%的CaO、3.95%的Si02、1.70%的A1203、6.50%的MgO、30.86%的TFe),充分攪拌使之與硫酸溶液混合均勻，混勻後將混合物放在電熱套上加熱，當加熱至約120。C時體系開始反應，不斷攪拌直至反應物料固化。將反應固化的物料移至馬弗爐內在210。C的條件下熟化150min,然後將熟化物料取出冷卻至室溫後，向熟化物料中加入300mL的浸取水，並將該燒杯置於溫度為70°C的水浴中攪拌至固體充分溶解。最後，將浸取物料過濾便得到鈦液。將實施例2中製取的鈦液與以上由鈦精礦製取的鈦液按照鈦量比例為1:2配製成水解鈥液，該水解鈥液的總Ti02含量為220士5g/L,T產含量為3g/L5g/L。底水與水解鈦液的體積比為1:4，底水和水解鈦液的預熱溫度為96。C98。C,將水解鈥液加入到底水中，水解鈦液的加料時間為16min18min,加入水解鈦液的過程中保持溫度為96。C98。C並不斷攪拌，水解鈦液加完之後繼續保溫並攪拌。出現變灰點之後，停止攪拌和加熱，靜置30min之後開始加入稀釋水(溫度不低於卯。C的熱水)繼續水解，水解漿料保持在微沸狀態(溫度約115°C),控制水解漿料的總Ti02含量為160g/L左右，加入稀釋水的時間為大約120min。加完稀釋水後繼續在孩i沸狀態下水解70min。對水解後的物料進行過濾處理，先用pH為1的碌u酸溶液洗滌濾餅，再用蒸餾水洗滌。對洗滌好的物料進行鹽處理，鹽處理劑為石友酸鉀和磷酸，碳酸鉀的添加量(以K20計)為Ti02量的0.48%,磷酸的添加量(以P20"+)為Ti02f的0.25%。接著，對鹽處理後的物料進行煅燒，即，首先用45min將該物料升溫至400。C並保溫45min,然後用45min升溫至700°C並保溫60min，最後用45min升溫至920。C並保溫30min。完成煅燒後，冷卻物料，並對物料進行研磨，得到顏料級鈦白粉。含鈦水淬高爐渣(200g含鈦水淬高爐渣，即兩次使用的含鈦水淬高爐渣的總量)中的鈥的回收率為72.12%。權利要求1.一種製取鈦液的方法，所述方法包括以下步驟a、用無機酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解；b、用無機酸對步驟a中酸解後的物料進行浸取，然後過濾得到濾液；c、用所述濾液對含鈦水淬高爐渣進行酸浸；d、對酸浸後的物料進行水解，並過濾，得到鈦富集後的物料；e、用無機酸對鈦富集後的物料進行酸解；f、用酸溶液對步驟e中酸解後的物料進行浸取，然後過濾，從而得到鈦液。2、如權利要求l所述的方法，其特徵在於，含鈦水淬高爐渣按重量百分數計包含17%~28%的Ti02、22%32%的CaO、22%~28%的Si02、10%16%的A1203、5%~8%的MgO以及3%~5%的其它物質。3、如權利要求l所述的方法，其特徵在於，無機酸包括好,酸溶液和鹽酸溶液中的一種或其混合物。4、如權利要求3所述的方法，其特徵在於，無機酸為硫酸溶液。5、如權利要求l所述的方法，其特徵在於，在步驟a中無^/L酸的質量濃度為10%70%，無機酸與含鈦水淬高爐渣的重量之比為1.5:16:1，酸解的溫度為200。C350。C，酸解的時間為120min300min。6、如權利要求l所述的方法，其特徵在於，在步驟b中無機酸的質量濃度為10%70%,無機酸與步驟a中使用的含鈦水淬高爐渣的重量之比為2:16:1，浸耳又的溫度為5(TC90。C,浸耳又時間為30min120min。7、如權利要求l所述的方法，其特徵在於，在步驟c中所述濾液與含鈦水淬高爐渣的重量之比為3:110:1。8、如權利要求l所述的方法，其特徵在於，在步驟d中，對酸浸後的物料進行水解的步驟包括以下步驟向酸浸後獲得的物料加水，控制溶液的pH值為04煮沸lh4h,其中，加入的水與步驟c中使用的含鈦水淬高爐渣的重量之比為2:15:1。9、如權利要求l所述的方法，其特徵在於，在步驟e中無機酸的質量濃度為50%以上，無機酸與鈦富集後的物料的重量之比為1.5:1~2.5:1,酸解的溫度為150。C~350。C，酸解的時間為60min以上。10、如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在步驟f中酸溶液為硫酸溶液、鹽酸溶液或其混合物，酸溶液的pH值為0~4,浸取的溫度為50°C~90°C,浸取時間為30min120min。11、一種製取鈦白粉的方法，所述方法包括以下步驟由鈦精礦製取鈥液；根據如權利要求1至權利要求10中的任一項權利要求所述的方法製取鈦液；按照鈥量比例為1:11:4來混合所述根據如權利要求1至權利要求10中的任一項權利要求所述的方法製取的鈦液和所述由鈦精礦製取的鈦液，從而獲得水解鈦液；由水解鈦液作為原料，通過水解、過濾、洗滌、鹽處理、煅燒和研磨來製取鈦白粉。全文摘要本發明公開了一種製取鈦液的方法和製取鈦白粉的方法。該製取鈦液的方法包括a.用無機酸對含鈦水淬高爐渣進行酸解；b.用無機酸對步驟a中酸解後的物料進行浸取，然後過濾得到濾液；c.用所述濾液對含鈦水淬高爐渣進行酸浸；d.對酸浸後的物料進行水解，並過濾，得到鈦富集後的物料；e.用無機酸對鈦富集後的物料進行酸解；f.用酸溶液對步驟e中酸解後的物料進行浸取，然後過濾，從而得到鈦液。該方法利用煉鐵生產過程中產生的含鈦水淬高爐渣，工藝簡單，實現了高爐渣中有價元素的有效利用，同時解決了鈦白生產過程產生的廢酸難以處理的問題，減少了環境汙染。文檔編號C01G23/00GK101367546SQ20081014978公開日2009年2月18日申請日期2008年9月27日優先權日2008年9月27日發明者勇唐,張天播,杜劍橋,程曉哲,稅必剛,羅建林申請人:攀鋼集團研究院有限公司;攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司