[發(fā)明專利]一種熔鹽分解含鈦高爐渣的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110147107.5
• 申請日: 2011-06-02
• 公開（公告）號: CN102212707A
• 公開（公告）日: 2011-10-12
• 發(fā)明（設計）人: 薛向欣;于洪浩
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C22B34/12
• 分類號: C22B34/12;C21B3/06
• 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(fā)明涉及濕法冶金和金屬氧化物的制備領域，具體涉及到一種綠色、高效熔鹽分解含鈦高爐渣的方法。

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(tài)賦存到渣相中，成為含15~25wt%的含鈦高爐渣，同時含鈦高爐渣的大量堆積造成了鈦資源的大量流失和環(huán)境的污染。目前，為了從含鈦高爐渣中提取有價元素，科技工作者進行了大量的工作，可分為以下三類：

第一類：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。

第二類：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(guī)模有限。

第三類：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(huán)境。

上述方案盡管技術上可行，但由于存在二次污染、能耗大、處理量小等問題，尤其是高爐鈦渣中鈦主要賦存于鈣鈦礦結構的礦物中，性質極為穩(wěn)定造成了上述方法鈦浸出率不高，最終未能實現(xiàn)含鈦高爐渣的資源化、生態(tài)化利用。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有含鈦高爐渣提取鈦元素技術中存在的二次污染、能耗大、處理量小等問題，尤其是鈣鈦礦相中鈦浸出率低的主要問題，提供一種熔鹽分解含鈦高爐渣的方法。本方法工藝清潔，鈦浸出率高，具有工業(yè)操作性，能夠從源頭上消除“三廢”對環(huán)境的污染，降低反應溫度，大大提高含鈦高爐渣的鈦浸出率，具有較好的經濟效益和環(huán)境效益。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術方案是：根據(jù)NaOH+NaF熔鹽體系具有流動性好，反應活性高的特點，使其與含鈦高爐渣中鈣鈦礦相反應生成中間相，中間相經酸溶并除雜后得到含鈦溶液，含鈦溶液經水解煅燒，最終得到二氧化鈦。

本發(fā)明方法按以下步驟進行：

(1)?將含鈦高爐渣球磨后置于NaOH+NaF熔鹽體系中在200~700℃下分解1~10h，分解得到含鈦酸鈉的固體中間相；

(2)?將得到的含鈦酸鈉的固體中間相用水洗滌，洗滌溫度60-75℃，固液質量比為1：（20-35），然后對洗滌后的產物進行抽濾，得到的固相為含Ti及雜質Fe、Ca和Mg的固體中間產物，濾出液為含NaOH、NaF及雜質Si、Al和Mn的混合堿液；

(3)?向得到的含NaOH、NaF及雜質Si、Al和Mn的混合堿液中按鈣硅質量比1：（1-3）加入CaO，將Si、Al轉化為不溶性硅鋁酸鹽，過濾除去，過濾后溶液在90℃下蒸發(fā)濃縮后返回熔鹽體系，所得雜質作為生產硅和鋁副產品原料；

(4)?將得到的含Ti及雜質Fe、Ca和Mg的固體中間產物用質量濃度為5%的鹽酸溶解，調節(jié)到pH小于1，得到含鈦溶液；

(5)?將得到含鈦溶液過濾，得到偏鈦酸溶液，對偏鈦酸溶液進行水解，水解時間控制在1~20小時，水解溫度40-110℃，將水解產物過濾，得到的固相為白色的水合二氧化，濾出的酸性濾液返回步驟（4）中；

(6)?將得到的水合二氧化鈦固體在600~1300℃煅燒，得到二氧化鈦粉末。

本發(fā)明方法中含鈦高爐鈦渣中Ti元素主要以鈣鈦礦相的形式存在，質量分數(shù)為16-26wt%；需要將含鈦高爐渣球磨至粒度小于0.074mm；NaOH與含鈦高爐渣的堿渣質量比為（1~10）:1；NaOH與NaF的摩爾比為（1~10）:1。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，產生的有益效果是：

(1)?本發(fā)明提出了NaOH+NaF熔鹽體系處理含鈦高爐渣，與傳統(tǒng)的氯化法和焙燒法相比降低了反應溫度400℃左右，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(fā)明使用的含鈦高爐渣為原料，與專利公開號為200610114130.3相比熔鹽體系主要反應物為鈣鈦礦相，沒有使用活性高、含量大的高鈦渣為原料。申請?zhí)?8114444.6和申請?zhí)枮?00610134260.3兩項申請只是實現(xiàn)了鈣鈦礦相得富集和長大，并沒有實現(xiàn)鈦元素的有效浸取，本發(fā)明中熔鹽體系中鈣鈦礦相實現(xiàn)轉變，鈦的浸出率達到95%以上，提高了資源利用率；

(3)?本發(fā)明的分解介質的內部循環(huán)、酸循環(huán)和分離技術，大大降低了生產能耗，排渣量減少，無粉塵廢氣，避免了二次污染。

附圖說明