[發明專利]一種利用含鈦高爐渣生產二氧化鈦的方法

無效

• 申請號: 201010576206.0
• 申請日: 2010-12-07
• 公開（公告）號: CN101994012A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: 薛向欣;于洪浩;段培寧;姜濤;楊合
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B34/12
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 李在川

技術領域

本發明涉及一種高爐渣的綜合利用技術，具體涉及一種利用含鈦高爐渣生產二氧化鈦的方法。

背景技術

我國釩鈦磁鐵礦儲量較大，已探明為61.9億噸。目前，我國已首先解決了利用高爐冶煉高鈦型鐵（釩）精礦生產生鐵的技術難題，但大部分含鈦物相則以十分細小和分散的狀態賦存到渣相，成為含15~25%的含鈦高爐渣，含鈦高爐渣中的鈣鈦礦相比較穩定，活性較低，難以處理，大量堆積的含鈦高爐渣造成了鈦資源的流失，對環境也造成了巨大的污染。目前，為了從解決上述問題，科技工作者進行了大量的工作，可分為以下三類：

第一類：中間合金技術，主要采用硅熱法還原+電爐冶煉鈦鐵合金技術。該方法雖然可利用含鈦高爐渣中部分鈦，但耗電量大，成本較高，處理規模有限。

第二類：碳化、氯化技術，主要采用高溫碳化—低溫氯化制取四氯化鈦技術、高溫碳化—碳化渣分選碳化鈦技術。該類碳化、氯化技術鈦的回收率較高，但工藝條件苛刻，處理量有限，大量的副產的氯化物殘渣難于消化，嚴重污染環境。

第三類：濕化學法，主要有酸法制取二氧化鈦技術。該方法雖然易操作、工藝簡單，但不論是硫酸法還是鹽酸法提鈦，都存在水解后廢酸難于利用的問題，還會造成二次污染。如曹洪楊，付念新等發表的名為“改性含鈦高爐渣的鹽酸加壓浸出”的文獻中說明了在高壓條件下利用鹽酸使高濾渣中的鈦浸出的方法。

上述方案盡管技術上可行，但由于仍存在二次污染、能耗大、處理量小等問題，最終未能實現含鈦高爐渣的資源化、生態化利用。

發明內容

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提供一種利用含鈦高爐渣生產二氧化鈦的方法，在實現鈦的高轉化率的同時，最大地減少對環境的污染。

實現本發明目的的技術方案是按以下步驟進行：?

（1）將含鈦高爐渣經破碎、球磨和篩分后，置于含有NaOH和?NaNO₃的熔鹽體系中，其中熔鹽體系中的NaOH與含鈦高爐渣的質量比為1~10:1，NaOH與NaNO₃的摩爾比為1~10:1，在溫度為200~700℃條件下反應3小時，獲得主要成分為鈦酸鈉、硅酸鈉及偏鋁酸鈉的中間產物；

（2）然后將上述中間產物在60~75℃的水中洗滌后過濾，可溶的硅酸鈉及偏鋁酸鈉進入含有NaOH和NaNO₃的堿液，固相鈦酸鈉形成水洗料；

（3）將含有硅酸鈉及偏鋁酸鈉的NaOH和NaNO₃的堿液經除雜、濃縮后返回所述的NaOH和?NaNO₃熔鹽體系中，硅酸鈉及偏鋁酸鈉作為生產鋁副產品和硅副產品的原料；

（4）含有固相鈦酸鈉的水洗料用無機酸進行溶解后，加入還原劑進行還原反應后過濾，濾渣作為水泥原料，濾液為含鈦溶液；

（5）將上述含鈦溶液過濾，濾液在40~110℃下水解1~20小時后，再經過濾，得到無機酸濾液和偏鈦酸產品；無機酸濾液返回到步驟（4）循環利用；

（6）上述偏鈦酸產品在600~1300℃下煅燒，得到最終產品二氧化鈦粉。

所述的含鈦高爐渣中鈦元素主要以鈣鈦礦相的形式存在，鈦的重量百分比為10~50%。

所述步驟（1）中的球磨時間為24~72h，球磨后的含鈦高爐渣經200目標準篩篩分。

所述經破碎、球磨和篩分后的含鈦高爐渣，置于含有NaOH和?NaNO₃的熔鹽體系中，鈦的浸出率達到70%以上；

所述步驟（2）中用水洗滌時的固液質量比為1:20~40。

所述的無機酸選用體積濃度為5%的鹽酸溶液。

所述的還原劑選用亞硫酸鈉。

所述的最終產品二氧化鈦粉為金紅石型二氧化鈦，質量純度>97.6%。

與現用技術相比，本發明的特點及其有益效果是：

(1)?本發明提出了采用NaOH+?NaNO₃熔鹽體系處理含鈦高爐渣，與傳統的氯化法和焙燒法相比降低了反應溫度400℃左右，不僅降低了能耗，且技術難度和設備投資費用大幅降低，提高了工藝的可操作性。

(2)?本發明使用含鈦高爐渣為原料，與文獻中的加壓鹽酸法比較由于無需高壓條件，降低了對設備的要求，并且本發明循環使用的NaOH+?NaNO₃熔鹽體系在降低生產成本的同時，避免了使用鹽酸對環境造成的二次污染；

(3)?本發明技術方案中分解介質進行內部循環、酸循環和分離技術大大降低了生產能耗，并且排渣量的減少，廢氣的無粉塵排放，避免了對環境污染。

附圖說明

圖1為本發明的工藝流程示意圖。